Intégrer la maintenance productive totale avec l'IoT industriel pour une efficacité manufacturière optimale

Alors que l'Industrie 4.0 continue de mûrir à travers les entreprises manufacturières mondiales, beaucoup supposent que les nouvelles technologies remplaceront les vieilles méthodologies pour stimuler des améliorations continues en efficacité et production. Et bien que ce puisse être le cas pour certaines applications, il est également vrai que ces nouvelles technologies peuvent compléter les pratiques existantes.

Une telle méthodologie qui s'aligne exceptionnellement bien avec les offres de valeur des applications IoT industrielles est celle de la Maintenance Productive Totale (TPM). Construite sur la fondation 5S popularisée par la méthodologie lean, la Maintenance Productive Totale est un modèle de maintenance qui aide à atténuer les temps d'arrêt et améliorer la production. Dans ce modèle, les temps d'arrêt pour la maintenance sont inclus dans la fabrication comme partie de la planification de fabrication. Les opérateurs et techniciens, ceux qui sont les plus familiers avec l'équipement, se voient confier la responsabilité de certains aspects de la maintenance régulière et préventive comme partie de leurs responsabilités.

Huit piliers de la TPM

La Maintenance Productive Totale vise à améliorer la productivité, l'efficacité et la sécurité tout en construisant une culture qui inclut la maintenance de base dans les procédures opérationnelles standard pour le personnel de ligne. Cela consiste en huit piliers d'activité :

• Maintenance autonome – Les opérateurs surveillent l'état de leurs postes de travail.
• Amélioration des processus et machines – Les responsables et opérateurs collectent l'information et priorisent les tâches de maintenance.
• Maintenance préventive – Les opérateurs effectuent des tâches de maintenance préventive de base.
• Gestion précoce des équipements – Les responsables et opérateurs évaluent proactivement les nouveaux composants et rapportent sur les enregistrements de maintenance en utilisant la gestion précoce des équipements.
• Gestion de la qualité des processus - Les idées d'amélioration de la qualité émanent des responsabilités d'opération et de maintenance partagées.
• Travail administratif – Les résultats basés sur les données sont partagés avec les responsables et opérateurs.
• Éducation et formation - L'amélioration continue mène à l'éducation continue des opérateurs et responsables.
• Sécurité – La performance améliorée de l'équipement fournit un environnement d'exploitation plus sûr.

Aligner la TPM avec l'IoT industriel

Alors, comment la Maintenance Productive Totale s'aligne-t-elle avec les offres de valeur de l'IoT industriel ? Plutôt que d'être une méthodologie en contradiction avec la nouvelle technologie, il est facile de voir que des programmes tels que la Maintenance Productive Totale sont presque faits sur mesure pour l'IIoT. Une plateforme IoT industrielle forte et complète offrira plusieurs choses :

• Premièrement, elle offrira des dispositifs sous forme de capteurs, capteurs de température, capteurs d'usure, et autres équipements qui peuvent être adaptés à n'importe quelle machine indépendamment de l'âge. Cela amène tous les équipements dans une usine dans l'écosystème de collecte de données complète. Cet écosystème inclut des dispositifs edge à la pointe de la technologie pour simplifier la connectivité IoT à travers les technologies Ethernet, Wi-Fi et cellulaires. La connexion directe aux API des équipements permet même aux équipements plus anciens, existants, d'être mis en ligne pour la capture de données.

• Deuxièmement, une plateforme IIoT offrira une visualisation complète de l'usine. Beaucoup ont entendu parler de l'« Usine Cachée », où l'efficacité et la productivité plus élevée attendent d'être débloquées. Cette efficacité est réalisée par la visualisation des données en temps réel et au bout des doigts des opérateurs, techniciens, responsables et gestionnaires qui en ont besoin. On estime que la visualisation seule peut augmenter l'efficacité de 20 %. Cette visualisation est capturée par des tableaux de bord intuitifs, dynamiques et personnalisables qui affichent les données de production et les conditions d'équipement. Ces mêmes vues de tableau de bord sont disponibles via tablettes, téléphones et autres dispositifs portables, permettant la prise de décision au point de besoin.

La visualisation de l'atelier est importante à plusieurs niveaux de l'organisation, des techniciens aux directeurs d'usine.

• Troisièmement, une plateforme IIoT devrait permettre une surveillance complète des conditions des machines et conseiller une action à prendre. Cette surveillance est faite par la collecte d'analytique de données. Au fur et à mesure que les données de performance des machines sont collectées, elles peuvent être utilisées pour analyser les tendances historiques, comprendre la performance en temps réel, et envoyer des notifications pour que des actions soient prises.

Chez MachineMetrics, l'objectif des données est de vous fournir une visualisation et une analyse en temps réel qui s'aligne pleinement avec les trois. Et les données sont ce qui rend MachineMetrics si bon dans ce que nous faisons. MachineMetrics aide les clients à améliorer leur Efficacité Globale des Équipements et l'efficacité manufacturière et à identifier les goulets d'étranglement dans la production en générant de la valeur par l'analytique. Cette amélioration génère de la valeur par l'utilisation de l'analytique à travers l'opération.

Avantages de la TPM

Un facteur clé de la Maintenance Productive Totale est qu'elle utilise l'outil de méthodologie Lean du 5S. En créant un environnement où le lieu de travail est hautement organisé et les procédures standardisées, la sécurité, la qualité, le moral, la maintenance et d'autres facteurs de performance clés sont impactés.

• Moins de pannes – Non seulement les opérateurs sont responsables de la surveillance de l'état de leur équipement, mais ils sont également habilités à effectuer des réparations de maintenance autonome qui étaient traditionnellement réservées aux techniciens de maintenance. S'appuyant sur un autre pilier de la Maintenance Productive Totale, parce que l'équipement est évalué proactivement par le personnel de maintenance et les opérateurs, il y a plus un esprit de collaboration et une compréhension plus profonde des fonctions quotidiennes et des problèmes potentiels que l'équipement rencontrera. Ces efforts combinés résultent en la capacité de développer une maintenance prédictive qui résulte en moins de pannes.
• Un lieu de travail plus sûr – Les autres piliers de la Maintenance Productive Totale travaillent ensemble pour créer un lieu de travail plus sûr. Parce que la sécurité est faite une priorité à l'échelle de l'installation, la conscience des risques potentiels de sécurité est accrue. Cette conscience se poursuit dans l'éducation et la formation, où ils peuvent être intégrés dans n'importe quels efforts d'amélioration continue de manière organique, devenant ainsi partie de la culture.
• Meilleure performance globale – Alors que la Maintenance Productive Totale commence à impacter les efforts de maintenance et réduire les pannes, le moral augmente positivement, et la collaboration crée un environnement d'équipe. L'éducation et la formation et un accent sur la maintenance de la qualité contribuent à cela. L'efficacité globale de l'opération est significativement améliorée. La Maintenance Productive Totale peut être mesurée en utilisant les calculs d'Efficacité Globale des Équipements (OEE) pour établir des métriques qui montrent le succès et l'amélioration des efforts. Les équipements et processus sous-performants sont rapidement identifiés et poussés vers l'équipe pour considération en utilisant les principes TPM.

Comment mettre en œuvre la Maintenance Productive Totale (TPM)

La TPM utilise les outils de méthodologie Lean du 5S et peut souvent faire partie d'une mise en œuvre Lean. Elle peut également être utilisée pour le déploiement de l'IIoT et la surveillance d'usine. Les deux nécessitent un engagement à entreprendre la Maintenance Productive Totale comme un processus d'amélioration dont l'objectif est d'être incorporé dans la culture de l'entreprise. Il y a cinq étapes de base pour la mise en œuvre de la TPM.

Étape 1 : Identifier une zone pilote

Une zone pilote donne à l'équipe TPM quelque chose à utiliser comme terrain d'essai. Elle construit l'adhésion des employés et leur permet de voir les avantages au travail. L'adhésion est atteinte plus facilement si l'équipe de mise en œuvre inclut des membres du personnel de nombreux rôles et niveaux hiérarchiques différents.

Le choix d'une zone pilote inclura, bien sûr, un équipement spécifique. Un tour réussi est de trouver une amélioration évidente et immédiate pour obtenir une « victoire d'équipe ». Cette victoire ne valide pas entièrement le processus mais construit plutôt la confiance sur le succès. Cela rend également plus facile pour les employés de voir le chemin pour des domaines d'amélioration plus difficiles.

Une autre façon de choisir l'équipement pour l'amélioration est de choisir un goulet d'étranglement. Ce goulet d'étranglement peut impliquer plusieurs pièces d'équipement et peut résulter en quelques temps d'arrêt initiaux. Mais en se concentrant sur un domaine où la production « bloque » toujours, les avantages pourraient être plus élevés.

La façon finale de sélectionner une machine pilote est de se concentrer sur l'équipement qui semble toujours avoir le plus grand temps d'arrêt de maintenance. Cela peut être une machine existante ou une avec moins d'heures de fonctionnement et de formation. Mais c'est le casse-tête que tout le monde appréciera de résoudre.

Étape 2 : Restaurer l'équipement à sa condition opérationnelle optimale

Hautement ancré dans le 5S est la restauration de l'efficacité de l'équipement à sa condition opérationnelle optimale. Avant un programme TPM, les opérateurs, techniciens et personnel de maintenance peuvent avoir créé des années de « contournements » pour adresser des problèmes réels et perçus. En déployant l'outil 5S sur l'équipement lui-même, il est retourné à son conditionnement de pointe.

Les étapes pour faciliter ce processus incluent des photos avant et après. Cela nécessite également de retirer les outils, équipements et fournitures excédentaires non requis pour l'opération quotidienne.

Organiser les outils dans des boîtes d'ombre ou des harnais rabattables et nettoyer la zone autour de la machine sont également importants. Et à partir de cela, des journaux 5S formels devraient être ajoutés avec une étape d'audit ajoutée aux SOPs de production pour assurer que l'effort reste en vigueur au fil du temps.

Étape 3 : Mesurer l'OEE

L'Efficacité Globale des Équipements (OEE) est un excellent outil pour établir une métrique de performance et définir des cibles pour les améliorations. L'OEE n'est pas une métrique unique. Elle peut être calculée avec des formules pour mesurer la qualité, la performance ou la disponibilité.

Les objectifs établis de l'équipe TPM détermineront laquelle, ou quelle combinaison, de métriques utiliser.

Le suivi de l'OEE est un excellent moyen d'établir des insights pilotés par les données qui peuvent aider à informer les gestionnaires et décideurs des objectifs futurs pour les projets d'automatisation d'usine et les déploiements IIoT. Cela permet aux entreprises de faire du benchmarking et de voir la progression de la TPM au fur et à mesure que les métriques se déroulent dans le temps. Et cela aide l'équipe à voir sur quoi travailler ensuite pour une amélioration supplémentaire.

Parce que les temps d'arrêt non planifiés sont le facteur le plus important dans la faible efficacité, un intervalle de deux à quatre semaines est recommandé pour obtenir une image claire des conditions et problèmes de l'équipe. Cela aide également à construire un consensus pour les catégories de temps d'arrêt à utiliser dans la future automatisation de la surveillance de production.

Étape 4 : Adresser/Réduire les pertes majeures

Avec une quantité fiable de points de données au fil du temps pour les arrêts non planifiés, l'équipe peut commencer à travailler sur les améliorations. La zone la plus évidente à adresser est la plus grande source de temps d'arrêt non planifié sur la liste des catégories.

Ici, d'autres outils Lean et Six Sigma peuvent être utilisés, tels que les diagrammes d'Ishikawa, les graphiques de Pareto, etc.

L'analyse des causes racines devrait être un composant vital des considérations. En analysant par observation, preuves physiques et photographiques, et historique de production et en comparant ces résultats aux causes possibles, la cause racine du problème peut être déterminée.

Après que les changements sont faits, surveiller et enregistrer les résultats. Il peut être nécessaire de passer par le processus à nouveau si les résultats ne fonctionnent pas.

Cependant, il est également acceptable de passer par le processus à nouveau pour essayer d'atteindre des niveaux d'amélioration plus élevés pour les changements qui ont fonctionné.

Étape 5 : Mettre en œuvre la maintenance planifiée

Une fois que le changement a été validé comme efficace, il peut être intégré dans le plan de maintenance proactive.

Cette maintenance peut inclure la surveillance de la chaleur et de la température pour les équipements où la cause racine a identifié une défaillance thermique. Ou elle pourrait impliquer une analyse vibratoire pour les machines qui étaient sujettes à des contraintes ou forces de cisaillement élevées.

C'est aussi à cette étape que l'intervalle de maintenance devrait être établi. Cet intervalle devrait être basé sur le temps de fonctionnement plutôt que sur les dates du calendrier.

Et les enregistrements et graphiques devraient être tenus pour identifier des intervalles réalistes pour le remplacement proactif des pièces d'usure ou l'établissement de taux de défaillance prédits. Ces procédures, une fois mûres, peuvent également être ajoutées à un programme logiciel de surveillance de production IIoT plus tard pour optimiser davantage le système.

Aller de l'avant

La TPM diffère de la maintenance préventive traditionnelle. Dans les programmes de maintenance traditionnels, une liste orientée temps est utilisée basée sur les recommandations des OEM. Cette méthode de maintenance ne prend pas en compte les matériaux de production qui mettent une contrainte agressive ou douce sur la fiabilité ou la condition de l'équipement, signifiant que l'équipement dysfonctionne plus tôt que prévu ou beaucoup plus tard que prévu. L'un ajoute du coût sous forme de pannes, et l'autre ajoute du coût en remplaçant des pièces qui sont encore en condition de fonctionnement optimale. MachineMetrics aide les clients avec l'apprentissage automatique avancé, l'analytique approfondie, et des tableaux de bord intuitifs et personnalisés qui permettent aux opérateurs, techniciens et gestionnaires d'agir en temps réel à un niveau auparavant impossible.

La maintenance traditionnelle n'est pas prédictive. Elle n'a pas la capacité offerte par la technologie IIoT de planifier la maintenance en conjonction avec les changements de série ou autres temps d'arrêt planifiés pour réduire les temps d'arrêt globaux. Et étant basée sur une matrice plutôt que sur l'analytique, la maintenance traditionnelle s'appuie sur un temps préétabli pour effectuer la maintenance. Nous avons vu cela maintes fois chez MachineMetrics. Notre logiciel apporte les avantages de l'IoT industriel sur le terrain de production, permettant aux clients de développer des programmes de maintenance dynamiques, pilotés par les données, qui économisent du temps et de l'argent.

Intuitivement, l'efficacité de la TPM est rendue possible par les offres de valeur de l'IoT industriel. En fournissant des données de performance et de santé des machines, l'IIoT permet une capture précise et actionnable de l'information qui rend la pleine réalisation de la TPM possible. Ce faisant, le potentiel de l'« Usine Cachée » est débloqué, et le lean numérique peut être réalisé par l'utilisation de la technologie IIoT en s'appuyant sur les principes lean.

Source de l'image d'en-tête : Unsplash