Éliminer les défauts en améliorant la fiabilité des équipements

Depuis l'essor des initiatives axées sur la qualité comme le Management de la Qualité Totale (TQM) et le Six Sigma, les organisations poursuivent sans relâche l'élimination des défauts de produit. Un processus Six Sigma est défini par un seuil de 3,4 pièces défectueuses par million d'opportunités (DPMO).

Le levier le plus critique pour atteindre ce seuil est la variation. Les experts qualité s'accordent à dire que les incohérences dans les processus et la performance des équipements génèrent la majeure partie des défauts visibles par le client. En Six Sigma, tout résultat pouvant éroder la satisfaction client est traité comme un défaut.

Dans cet article, nous nous concentrons sur le lien entre fiabilité des équipements et défauts de produit. Nous identifions aussi les causes racines communes de mauvaise fiabilité et décrivons des stratégies pour les prévenir ou les atténuer, éliminant ainsi les défauts.

Fiabilité des équipements et défauts de produit

Ron Moore argue que la conformité du processus s'améliore quand la fiabilité des équipements s'allie à une instrumentation calibrée, une opération disciplinée et des matières premières de qualité. La fiabilité assure que sous-systèmes et composants performent comme prévu sur leur durée de vie conçue.

Les défauts peuvent entrer dans l'équipement à chacun des six stades du cycle de vie : conception, achat, stockage, installation/mise en service, exploitation et maintenance. En contrôlant les défaillances survenant à l'un de ces stades, les entreprises peuvent influencer directement la qualité du produit.

Causes racines communes de mauvaise fiabilité des équipements

Les causes racines sont les facteurs sous-jacents qui entraînent des événements récurrents, comme la sous-performance des équipements. Les éliminer est la clé pour prévenir les défaillances futures.

Souvent, ces causes racines sont confondues avec des interventions humaines, des symptômes de défaillance, ou les mécanismes physiques de défaillance. Pour véritablement prévenir la non-fiabilité, les organisations doivent cibler les causes latentes — problèmes systémiques ancrés dans la culture et le système de gestion de l'organisation.

Causes latentes typiques incluent :

• Mauvaise application — fonctionnement hors enveloppe de conception, conception initiale défaillante, ou achats défectueux.

• Pratiques d'exploitation — procédures inadéquates, non-respect, ou manque de suivi.

• Pratiques de maintenance — procédures déficientes, non-respect, ou fréquence insuffisante.

• Âge — usure accélérée par facteurs environnementaux ou fin de vie utile.

• Systèmes de gestion — compétences insuffisantes, faible implication des employés, ou inaction face aux dangers identifiés.

Pour récolter tous les bénéfices de la réduction des défauts par une fiabilité améliorée, les organisations devraient établir au moins quatre systèmes.

Programme ACR

L'Analyse des Causes Racines (ACR) est une approche systématique de résolution de problèmes qui identifie les vraies causes des événements. En ingénierie de fiabilité, un programme ACR discipliné est essentiel pour découvrir les raisons de la mauvaise performance des équipements et implémenter des actions correctives.

L'entreprise A, un grand fabricant chimique, exploitait 1 150 pompes centrifuges. En 1995, le MTBF des pompes n'était que de 0,8 an (9,6 mois). Un processus ACR formel n'a été introduit qu'en 1998.

Initialement, l'usine a réalisé une analyse de défaillance et comparé ses pratiques d'installation et maintenance aux benchmarks best-in-class. Cette analyse d'écart a déclenché le changement nécessaire pour lancer un processus ACR systématique.

Le département fiabilité a formé le personnel au codage des défaillances, enregistré les données dans la GMAO, et maintenu une base de données distincte du Système de Rapport, Analyse et Actions Correctives de Défaillances (FRACAS).

L'ACR s'est concentré sur les modes de défaillance les plus courants, et des actions correctives ont été implémentées selon les résultats. Les résultats, montrés dans la Figure 1, démontrent une amélioration spectaculaire.

Figure 1 : MTBF des pompes 1995‑2002

Sur huit ans, le MTBF a augmenté de 500 %. La réduction des pannes de pompes seule a économisé environ 5,5 millions $ par an en coûts de maintenance directs à la fin de la période. D'autres initiatives de fiabilité sur les cinq dernières années ont aussi contribué, mais les pompes étaient le moteur principal.

L'effet combiné de toutes les initiatives — estimé à 35‑40 % des gains — a augmenté la production de l'usine de 15 % avec un investissement capital modeste et porté l'efficacité globale des équipements (OEE) de 94 % à 98,2 %.

Avec moins de pannes de pompes par jour (moins de trois) et des pannes d'instruments ou de cuves minimales, l'usine pouvait opérer à son taux démontré sans rééquilibrage constant. Cette stabilité s'est traduite par des augmentations de rentabilité de 12 millions $/an à pleine capacité à 43 millions à 60 % de capacité, et finalement 72 millions à la réouverture du marché.

Praticiens de fiabilité sur site

Life Cycle Engineering a été pionnier de l'Excellence en Fiabilité (Rx), une philosophie qui pilote le changement culturel, en se concentrant sur la fiabilité des équipements et le contrôle des processus comme fondement de la fabrication moderne.

L'organisation définit le Rx à travers cinq niveaux discrets, illustrés dans la Figure 2. La durabilité siège au sommet, avec l'ingénierie de fiabilité comme composante centrale.

Qu'un ingénieur fiabilité soit sur site ou non, des activités clés doivent être menées pour soutenir les résultats visés — à savoir, fiabilité plus élevée et défauts moindres.

Figure 2 : Modèle d'Excellence en Fiabilité

Les praticiens de fiabilité sur site surveillent équipements et processus pour découvrir des opportunités d'amélioration continue. En tant que gestionnaires de risques, ils déterminent proactivement les meilleures stratégies d'atténuation par maintenance préventive ou prédictive et planification des risques.

La Maintenance Centrée sur la Fiabilité (RCM) ou ses variantes sont recommandées pour les équipements les plus critiques. Pour le reste de l'usine, d'autres stratégies d'optimisation peuvent être employées, à condition d'en comprendre les limites et risques associés.

Processus métier soutenant la fiabilité et la qualité produit

Des processus stables forment le socle de toute initiative fiabilité ou qualité. Aucun effort TPM, lean manufacturing ou Six Sigma n'atteint son plein potentiel sans processus qui soutiennent l'amélioration.

Prenons l'exemple d'une aluminerie de 50 ans qui a réingénieré ses processus de travail et d'équipement. En 2002, avant son initiative d'Excellence en Fiabilité, l'usine supportait des coûts de maintenance totaux excédant 35 millions $, soit plus de 137 $ de coûts de maintenance par tonne métrique d'aluminium — 50 % au-dessus de la moyenne mondiale à l'époque.

L'usine a standardisé les processus de travail, construit des bases de données d'historique d'équipement, et appliqué des outils lean pour la résolution de problèmes. Maintenance et opérations ont adopté la métrique TPM OEE pour suivre les progrès.

En 2004, après l'implémentation de processus basés sur la fiabilité, l'usine a réalisé 2,4 millions $ d'améliorations directement liées aux gains d'OEE.

Suivi des résultats

Joseph Juran a dit : « Si vous ne le mesurez pas, vous ne le gérez pas. » Cette vérité reste valable aujourd'hui. Pour confirmer que les défauts sont éliminés, vous devez suivre les bonnes métriques.

L'OEE est un point de départ évident. Il reflète l'efficacité avec laquelle les actifs atteignent les objectifs business et intègre disponibilité, taux de performance et qualité produit.

Améliorer la fiabilité des équipements booste non seulement la disponibilité mais aussi la qualité, créant un double effet positif sur l'OEE.

D'autres métriques utiles incluent le MTBF et le taux de rebut pour équipements ciblés, permettant de corréler améliorations de fiabilité et réduction des déchets.

Les professionnels de la fiabilité soulignent souvent le lien entre fiabilité des équipements et résultats financiers — production, sécurité, qualité. Le lien avec les défauts et le gaspillage de processus est tout aussi important.

Pour gérer la variation dans votre processus de fabrication, concentrez-vous sur quatre étapes clés :

• Implémenter un programme ACR et fiabilité robuste et discipliné pour identifier les écarts de fiabilité.
• Assigner du personnel dédié à la fiabilité pour soutenir les améliorations.
• Assurer que les processus métier soutiennent vos objectifs de fiabilité.
• Mesurer les progrès avec les métriques appropriées.

Références
* Moore, R. Selecting the Right Manufacturing Improvement Tools, Boston, MA & London, Elsevier Butterworth‑Heinemann Books, 2007.
** Mobley, R. K. Root Cause Failure Analysis, Elsevier Butterworth‑Heinemann, 1999.
À propos de l'auteur :
Carl March apporte une vaste expérience en maintenance, ingénierie de fiabilité, modélisation de systèmes et conception. Titulaire d'un B.S. en génie mécanique et d'un M.S. en ingénierie des systèmes automobiles, Carl est un Ingénieur de Fiabilité Certifié (CRE) auprès de l'American Society for Quality et un Professionnel Certifié Maintenance & Fiabilité (CMRP) auprès de la Society of Maintenance and Reliability Professionals. Il se spécialise en RCM, TPM, analyse des causes racines et excellence en fiabilité, aidant des clients mondiaux à atteindre l'excellence manufacturière. Contactez-le à cmarch@LCE.com. Pour plus d'informations, visitez www.LCE.com ou appelez le 843‑744‑7110.