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Réserver une démoUn mode de défaillance est une manière spécifique dont un équipement cesse d’exécuter la fonction qui lui est requise.
Le mot « spécifique » est important ici.
« La pompe s’est arrêtée » n’est pas un mode de défaillance.
C’est un événement de défaillance.
Les modes de défaillance qui pourraient produire cet événement de défaillance sont nombreux et distincts.
Le moteur entraînant la pompe a lâché à cause du grippage des roulements.
L’impulseur s’est érodé en service abrasif et ne peut plus produire le débit requis.
Le joint mécanique a cédé, permettant au fluide de process de pénétrer dans le moteur.
Le carter de la pompe a fissuré à cause d’un coup de bélier lié à l’ouverture/fermeture d’une vanne en amont.
Chacun de ces cas est un mode de défaillance spécifique.
Chacun a une cause physique différente, un rythme de développement différent, une caractéristique de détectabilité différente et une réponse de maintenance appropriée différente.
Regrouper tout cela sous « défaillance de la pompe » et appliquer un seul intervalle de maintenance préventive pour tout traiter simultanément est l’erreur de planification de maintenance qui conduit à des composants sur-maintenus pour un mode de défaillance et à des défaillances manquées pour un autre.
Ces trois termes sont fréquemment confondus dans les discussions de maintenance industrielle et cette confusion produit des programmes de maintenance qui traitent le mauvais niveau de la chaîne de défaillance.
Effet de la défaillance
L’effet de la défaillance est ce qui se produit à la suite de l’apparition du mode de défaillance.
La production s’arrête.
La qualité du produit sort des spécifications.
Un risque pour la sécurité est créé.
L’effet de la défaillance est ce que l’opérateur ou le superviseur remarque en premier et ce qui génère la demande d’intervention de maintenance.
Mode de défaillance
Le mode de défaillance est la manière spécifique dont l’équipement n’a pas effectué sa fonction requise.
L’impulseur s’est érodé et ne peut plus produire le débit requis.
Le roulement s’est grippé et l’arbre ne peut plus tourner.
Le joint a cédé et le fluide de process fuit.
Le mode de défaillance est ce que le technicien diagnostique lorsqu’il arrive sur l’équipement.
Cause de la défaillance
La cause de la défaillance est l’événement physique, chimique ou opérationnel spécifique qui a produit le mode de défaillance.
L’impulseur s’est érodé parce que le fluide de process contient des particules abrasives au-delà des spécifications de conception pour ce modèle de pompe.
Le roulement s’est grippé parce que l’intervalle de lubrification était trop long pour le cycle de service réel de cette pompe.
Le joint a cédé parce que la température du fluide de process a dépassé la plage de fonctionnement du matériau du joint.
La cause de la défaillance est ce que révèle l’analyse des causes profondes après que le mode de défaillance a été diagnostiqué.
Pourquoi la distinction importe pour la maintenance
Un programme de maintenance conçu pour traiter l’effet de la défaillance remplace la pompe chaque fois qu’elle s’arrête de fonctionner.
Un programme de maintenance conçu pour traiter le mode de défaillance inspecte et remplace l’impulseur lorsque les mesures d’érosion montrent qu’il approche de l’épaisseur minimale, lubrifie le roulement à l’intervalle adapté au cycle de service, et surveille l’état du joint comme indicateur précurseur de défaillance.
Un programme de maintenance conçu pour traiter la cause de la défaillance installe un système de filtration en amont pour éliminer les particules abrasives, ajuste la fréquence de lubrification pour l’adapter au cycle de service réel, et améliore la spécification du matériau du joint pour correspondre à la température du process.
Chaque niveau d’intervention est plus efficace que le précédent.
Chacun exige une connaissance plus spécifique de la chaîne de défaillance.
L’analyse des modes de défaillance est l’étape qui rend possible l’intervention au niveau de la cause.
L’identification des modes de défaillance est le point de départ analytique de toute amélioration efficace d’un programme de maintenance.
Quatre sources d’information fournissent les éléments d’entrée pour l’identification des modes de défaillance.
Historique des ordres de travail de maintenance
Les enregistrements des ordres de réparation corrective des 12 à 24 derniers mois contiennent les informations sur les modes de défaillance les plus pertinentes opérationnellement pour un équipement spécifique dans une installation donnée.
Examiner les ordres de travail clôturés pour un équipement spécifique et les regrouper par description de défaut révèle les modes de défaillance qui se sont produits historiquement, leur fréquence, ainsi que le coût de réparation et le temps d’arrêt associés.
La qualité de cette analyse dépend directement de la qualité de la spécificité des codes de défaut dans les enregistrements d’ordres de travail.
Les ordres de travail clôturés avec « défaut mécanique » comme code de défaillance ne peuvent pas soutenir une analyse des modes de défaillance.
Les ordres de travail clôturés avec « défaillance de roulement, fatigue de la bague extérieure, côté entraînement du moteur » fournissent les informations spécifiques sur le mode de défaillance requises pour l’analyse.
Documentation technique du fabricant
Les fabricants d’équipements documentent généralement les modes de défaillance connus pour leurs équipements dans les manuels de maintenance, les bulletins de service et les fiches de données de fiabilité.
Cette documentation constitue un point de départ pour l’identification des modes de défaillance, en particulier pour les équipements ne disposant que d’un historique d’exploitation limité dans l’installation concernée.
La documentation du fabricant doit être validée par rapport à l’expérience réelle de l’installation plutôt que d’être acceptée sans critique, car les modes de défaillance documentés par le fabricant reflètent des conditions d’exploitation moyennes qui peuvent différer sensiblement du cycle de service, des fluides de process et des conditions environnementales de l’installation spécifique.
Connaissances des opérateurs et des techniciens
Le technicien expérimenté qui a travaillé sur un type d’équipement spécifique pendant plusieurs années possède une connaissance détaillée de la façon dont il tombe en panne dans les conditions d’exploitation de cette installation.
Des entretiens structurés avec des techniciens expérimentés, souvent appelés recueil de connaissances ou entretiens d’experts, font émerger des connaissances sur les modes de défaillance qui n’ont jamais été formellement documentées et qui disparaîtraient sinon lorsque le technicien part à la retraite ou change de poste.
Analyse d’ingénierie
Pour les équipements dont l’historique d’exploitation est limité et pour lesquels la documentation du fabricant est insuffisante, une analyse d’ingénierie incluant l’analyse des contraintes, l’évaluation des propriétés des matériaux et la revue de la chimie du process peut identifier les modes de défaillance à partir des premiers principes.
Cette approche est le plus souvent utilisée pour l’introduction de nouveaux équipements ou pour des actifs opérant dans des conditions inhabituelles que leur conception initiale n’avait pas anticipées.
Une fois les modes de défaillance identifiés, deux caractéristiques de chaque mode déterminent la stratégie de maintenance appropriée.
Caractéristique 1 : Détectabilité, le mode de défaillance produit-il un signal précurseur détectable ?
Certains modes de défaillance se développent progressivement et produisent des variations détectables de paramètres mesurables avant que la défaillance fonctionnelle ne survienne.
L’usure des roulements engendre une augmentation de l’amplitude des vibrations et des fréquences caractéristiques dans le spectre vibratoire des semaines avant la défaillance du roulement.
L’usure des outils de coupe provoque une augmentation des écarts de temps de cycle et une dégradation de la finition de surface avant que l’outil ne perde sa tolérance dimensionnelle.
La dégradation d’un joint hydraulique produit une augmentation progressive de la consommation d’huile avant la défaillance complète du joint.
Pour ces modes de défaillance, la surveillance conditionnelle est techniquement faisable. L’intervalle P‑F fournit une fenêtre pour une intervention de maintenance planifiée.
D’autres modes de défaillance surviennent soudainement sans signal précurseur détectable.
La défaillance d’un relais électrique est souvent soudaine et aléatoire, ne produisant aucun changement détectable des caractéristiques externes du relais avant qu’il ne s’ouvre ou ne cesse de s’ouvrir sur commande.
La rupture fragile due à un choc produit une défaillance instantanée sans période de développement précurseur.
Pour ces modes de défaillance, la surveillance conditionnelle ne peut pas empêcher la défaillance. La stratégie de maintenance doit être soit le remplacement préventif avant que la défaillance puisse se produire, soit le fonctionnement jusqu’à la défaillance avec un plan d’intervention d’urgence documenté.
Caractéristique 2 : Conséquence de la défaillance, quelle est la gravité de l’impact lorsque ce mode de défaillance se produit ?
La conséquence de chaque mode de défaillance détermine l’importance de l’investissement en maintenance justifié pour le prévenir.
Un mode de défaillance qui arrête une ligne de production de niveau 1, crée un danger pour la sécurité ou entraîne une non-conformité réglementaire justifie un investissement de maintenance important incluant la surveillance continue, des intervalles de PM conservateurs et des pièces de rechange critiques pré-positionnées.
Un mode de défaillance qui cause une gêne mineure et une réparation à faible coût sans impact sur la production justifie le fonctionnement jusqu’à la défaillance avec une procédure de réparation documentée simple.
La matrice détectabilité–conséquence détermine la stratégie de maintenance.
Haute conséquence, précurseur détectable : maintenance conditionnelle avec intervention planifiée dans l’intervalle P‑F.
Haute conséquence, pas de précurseur détectable : remplacement préventif basé sur le temps à un intervalle inférieur à l’âge caractéristique de défaillance, ou modification de conception pour réduire la probabilité de défaillance.
Faible conséquence, précurseur détectable : inspection périodique avec acceptation du fonctionnement jusqu’à la défaillance si le précurseur n’est pas détecté.
Faible conséquence, pas de précurseur détectable : fonctionnement jusqu’à la défaillance avec procédure de réparation documentée.
La connaissance des modes de défaillance qui n’existe que dans la tête des personnes représente un risque organisationnel.
Lorsque le technicien expérimenté qui sait comment un équipement tombe en panne part à la retraite ou quitte l’entreprise, la connaissance part avec lui.
La documentation des modes de défaillance convertit cette connaissance en mémoire institutionnelle qui persiste indépendamment des changements de personnel et sert de base à la conception des tâches de PM, à la configuration de la surveillance conditionnelle et aux décisions de stockage des pièces de rechange.
Un dossier de mode de défaillance pour chaque mode de défaillance significatif sur chaque actif critique devrait contenir quatre éléments.
Description du mode de défaillance. Une description spécifique et observable de la façon dont l’équipement ne remplit pas sa fonction requise. Assez spécifique pour que tout technicien lisant la description puisse reconnaître ce mode de défaillance quand il le rencontre.
Cause de la défaillance. L’événement physique, chimique ou opérationnel spécifique qui produit ce mode de défaillance. Assez spécifique pour identifier une action corrective qui traite la cause racine plutôt que seulement le symptôme.
Signaux précurseurs détectables. Les paramètres de condition spécifiques qui indiquent que ce mode de défaillance se développe avant que la défaillance fonctionnelle ne survienne. Inclure la méthode de mesure et le changement de signal attendu associé au développement de la défaillance.
Description des conséquences. Les conséquences spécifiques en matière de production, de sécurité, de qualité et de conformité réglementaire qui surviennent lorsque ce mode de défaillance atteint la défaillance fonctionnelle. La base de la décision d’investissement en maintenance pondérée par la criticité.
Chaque événement de perte d’OEE dans le cadre des Six grandes pertes se ramène à un ou plusieurs modes de défaillance spécifiques sur des équipements spécifiques.
Une perte de disponibilité due à un arrêt d’équipement non planifié est causée par un mode de défaillance spécifique sur un équipement spécifique.
Une perte de performance due à une réduction de la vitesse de production est causée par un mode de défaillance spécifique produisant une dégradation mécanique qui réduit la capacité de sortie de l’équipement.
Une perte de qualité due à une augmentation des taux de défauts est causée par un mode de défaillance spécifique dans l’état des outillages, l’intégrité des joints ou le contrôle des paramètres de process.
La surveillance de l’OEE qui n’est pas reliée à la connaissance des modes de défaillance produit des données sans diagnostic.
Elle montre que l’OEE a diminué.
Elle ne révèle pas quels modes de défaillance en sont responsables.
La connaissance des modes de défaillance qui n’est pas reliée aux données OEE produit un diagnostic sans priorisation.
Elle identifie ce qui peut mal tourner.
Elle ne révèle pas quels modes de défaillance produisent les plus grandes pertes d’OEE et qui, par conséquent, méritent l’attention la plus urgente.
La combinaison de données OEE connectées aux machines et d’une connaissance structurée des modes de défaillance produit à la fois le diagnostic et la priorisation.
Les modes de défaillance produisant les plus grandes pertes d’OEE sont identifiés.
L’intervention de maintenance appropriée pour chaque mode de défaillance est conçue en fonction de ses caractéristiques de détectabilité et de conséquence.
Le programme d’amélioration traite les bons modes de défaillance avec les bonnes interventions dans le bon ordre de priorité financière.
Combien de modes de défaillance faut-il analyser pour chaque équipement ?
La profondeur de l’analyse doit être proportionnée à la criticité de l’actif.
Pour les actifs de niveau 1, analysez tous les modes de défaillance significatifs qui se sont produits au cours des 24 derniers mois plus tous les modes de défaillance identifiés par analyse d’ingénierie qui ne se sont pas encore produits mais qui entraîneraient des conséquences significatives s’ils survenaient.
Pour les actifs de niveau 2, concentrez l’analyse sur les trois à cinq modes de défaillance ayant la fréquence historique et les conséquences les plus élevées.
Pour les actifs de niveau 3, l’analyse des modes de défaillance apporte une valeur limitée par rapport à l’effort d’analyse. Le fonctionnement jusqu’à la défaillance est généralement la stratégie appropriée quelle que soit la caractéristique spécifique du mode de défaillance.
Quelle est la différence entre un mode de défaillance et un code de défaut ?
Un code de défaut est le code attribué à un événement de maintenance dans un ordre de travail de la GMAO, généralement à partir d’une liste prédéfinie que les techniciens sélectionnent lors de la clôture d’un ordre de travail.
Un mode de défaillance est le mécanisme physique sous-jacent de la défaillance.
La relation entre les codes de défaut et les modes de défaillance dépend entièrement de la façon dont la liste des codes de défaut est conçue.
Une liste de codes de défaut avec des entrées telles que « défaut électrique », « défaut mécanique » et « erreur opérateur » ne se cartographie pas aux modes de défaillance.
Une liste de codes de défaut avec des entrées comme « défaillance de roulement, élément roulant », « défaillance de joint, joint mécanique, côté process » et « érosion de l’impulseur, service abrasif » se rapproche fortement des modes de défaillance et soutient l’analyse des modes de défaillance à partir des données d’ordres de travail.
À quelle fréquence l’analyse des modes de défaillance doit-elle être mise à jour ?
L’analyse des modes de défaillance doit être revue lorsque de nouveaux modes de défaillance sont découverts en service et n’étaient pas inclus dans l’analyse initiale.
Elle doit être mise à jour lorsque des modifications d’équipement changent le profil des modes de défaillance.
Elle doit être actualisée lorsque les conditions d’exploitation changent de manière significative, comme un changement de fluide de process, une augmentation du rythme de production ou une modification de la gamme de produits qui affecte les cycles de service des équipements.
Une analyse statique des modes de défaillance qui décrivait correctement un actif il y a cinq ans peut être aujourd’hui significativement incomplète si le contexte d’exploitation de l’actif a changé.
Chaque intervalle de PM, chaque seuil de surveillance conditionnelle, chaque décision de stockage de pièces de rechange et chaque tâche d’inspection dans un programme de maintenance industrielle ne vaut que par la connaissance des modes de défaillance sur laquelle il est construit. Bien identifier les modes de défaillance est l’étape analytique qui rend chaque décision de maintenance subséquente défendable plutôt qu’arbitraire.
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