MAINTENANCE BASÉE SUR LA FIABILITÉ

Un outil pour la certification

CHEZ LE MÊME ÉDITEUR

Dans la même collection

LA MAINTENANCE PRÉDICTIVE, par R.K. MOBLEY. Traduit de l'anglais par O. GOLOMER. 1992, 152 pages.

MAÎTRISER LA QUALITÉ ET LES COÛTS DES PRODUITS ET PROJETS, par M. DUNAUD. 1994, 2e édition revue et corrigée, 300 pages.

L'ORGANISATION ET LA GESTION DE PRODUCTION, par G. JAVEL. Préface de J. LE BERT. 1993, 328 pages.

MAÎTRISE DE LA QUALITÉ DES SYSTÈMES INDUSTRIELS. Formalisation du savoir-faire, par le groupe MACSI. Préface de F. DE NAZELLE. 1993, 192 pages.

LE BENCHMARKING. Un indicateur d'excellence en matière de qualité et de productivité, par B. KARLÔF, S. OSTBLOM. Traduit du suédois par Ch. MÉTIVIER et M.-L. VERGNENIER. 1994, 176 pages.

L'ORDONNANCEMENT ET SES APPLICATIONS, par C. CHU, J.-M. PROTH. 1996, 240 pages.

MANAGEMENT DE LA QUALITÉ DE A À Z, par G.F. KAMISKE, J.-P. BRAUER. Traduit de l'allemand par P. AVENEL. 1995, 168 pages.

ASSURANCE QUALITÉ EN CONCEPTION. Simplicité, bon sens et rigueur pour améliorer l'efficacité, par M. REYNIER. 1992, 168 pages.

Autres ouvrages

LA FONCTION MAINTENANCE. Formation à la gestion de la maintenance industrielle, par F. MONCHY. Préface de Y. MIROCHNIKOFF. Collection Technologies de l'Université à l'Industrie. 1995, 2Eédition corrigée, nouveau tirage, 464 pages.

DIAGNOSTIC PRÉDICTIF DE L'ÉTAT DES MACHINES, par Ph. ARQUÈS. Collection Sciences de l'ingénieur. 1996, à paraître.

FIABILITÉ DES SYSTÈMES. Méthodes mathématiques, par J.-L. BON. Publié avec le concours du ministère de l'Éducation nationale. Collection Techniques stochastiques. 1995, 232 pages.

S c i e n c e s d e l ' i n g é n i e u r

Collection Organisation industrielle

MAINTENANCE BASÉE SUR LA FIABILITÉ

Un outil pour la certification D a n i e l R I C H E T

Responsable du département innovation et développement (ADEPA)

M a r c G A B R I E L

Professeur à l'université Henri-Poincaré Nancy 1, chef du département ingénierie des systèmes de production (CRAN-ESSTIN)

D e n i s M A L O N

Membre de la commission qualité totale, Association technique de la sidérurgie, consultant Usinor

G a ë t a n B L A I S O N

Docteur de l'université de Nancy, directeur opérationnel Ligeron SA

MASSON Paris Milan Barcelone

Ce logo a pour objet d'alerter le lecteur sur la menace que représente pour l'avenir de l'écrit, tout particulièrement dans le domaine universitaire, le développement massif du «photo- copillage ». Cette pratique qui s ' e s t général isée , notamment dans les établissements d'enseignement, provoque une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement

est aujourd'hui menacée. Nous rappelons donc que la reproduction et la vente s ans autorisation, ainsi que le recel, sont passibles de poursuites. Les demandes d'autorisation de photocopier doivent être adressées à l'éditeur ou au Centre français d'exploitation du droit de copie: 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél.: 43 26 95 35.

Tous droits de traduction, d'adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays.

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@ M as son, Paris, 1996

ISBN : 2-225-85382-7

ISSN : 1161-0085

MASSON S .A . 120, bd Saint-Germain, 75280 Paris Cedex 06

Préface

La MBF s'appuie sur la fiabilité, laquelle permet la remise en ordre des tâches et l'analyse des prévisions touchant les opérations de maintenance de tout système ou organisation. C'est le but de cet ouvrage.

A première vue, pour les spécialistes, cela peut sembler de la routine et ressembler au travail effectué chaque jour. Pour les non spécialistes issus des PME/PMI, tout ceci est beaucoup moins évident ; les techniques de MBF semblant de l'ordre de la science fiction, « priorité au travail immédiat ».

En lisant cet ouvrage, je pense que spécialistes autant que PME/PMI pourront en tirer profit, les techniques de MBF y sont explicitées clairement et illustrées de nombreux exemples.

Il faut noter que cet ouvrage est le premier en France sur ce sujet, il fera, je le souhaite vivement, pour les auteurs, « référence ».

L'extension de la MBF devra veiller à résoudre les difficultés souvent rencontrées touchant au défaut d'historiques des défaillances et peut être aussi à la réalisation des « tests » des systèmes.

— Comment appliquer la MBF aux logiciels ?

— Comment avoir accès aux différents coûts pour « optimiser » ?

— Comment introduire les aspects humains ?

Dans un but prospectif et de vue lointaine sur les aspects après la MBF classique où nous avons progressé, rapprochons nous de techniques qui sont aujourd'hui à la mode mais demain deviendront les outils de tous les jours.

— Théorie de percolation pour la testabilité,

— théorie du chaos pour la maintenance conditionnelle,

— algorithmes génétiques pour les optimisations des coûts,

— réseaux de neurones pour la maintenance prédictive, — etc.

Par contre, si nous voulons là aussi progresser, tournons-nous vers les domaines de la médecine, de la génétique, du traitement de l'information, des techniques d'optimisation car il faut bien le voir, nous étudions les « maladies du

non vivant » en essayant de les prévoir, de les soigner de manière préventive et corrective

La MBF repose aussi essentiellement sur la connaissance précise du comportement fonctionnel et dysfonctionnel des systèmes qu'ils soient électromécaniques, logiciels, humains, et de leur cohabitation (matériel, logiciel), la MBF sera d'autant plus efficace que l'on aura travaillé le plus profond possible, le plus tôt possible sur les aspects fonctionnels et dysfonctionnels.

Je pense que cet ouvrage aura le succès attendu mais aussi qu'il permettra d'ouvrir un oeil nouveau pour progresser La MBF n'étant qu'une très faible émergence de l'iceberg de la connaissance

De nouveaux ouvrages suivront, celui-ci est le premier , félicitations aux auteurs

Jean-Claude LIGERON

Président Directeur Général LIGERON S.A.

Remerciements

Cet ouvrage sur la MBF est issu de nombreuses réflexions menées en commun entre différentes équipes techniques en France et en Europe.

Nous tenons à remercier tout particulièrement Mrs Kenneth O'Reilly, Norbeto Cotaina et Laurent Borla qui ont apporté une expertise précieuse pour l'adaptation de la méthode dans le milieu industriel.

Un travail important d'expérimentation a été mené par les équipes d'élèves ingénieurs de l'ESSTIN et notamment Mlles Bernard, Retailleau, Mrs Popieul, Cachot, Jacquot, Lesponne. Ce travail de validation apporte aujourd'hui une forte crédibilité à la démarche.

Merci, par ailleurs à l'ensemble des équipes industrielles en France mais aussi en Belgique et en Espagne, qui ont apporté leur compétence dans l'adaptation du concept aux réalités du terrain. En particulier :

- M Piault de la société Ferry Capitain,

- Mrs Leprisé, Quemard, Blancho, Allain de la RATP,

- M Blanc de la société du Canal de Provence,

- Mrs Perez, Hartmann du CHRU de Nancy

- M Rollinger, Mlle Roth de la société Ligeron SA.

Table des matières

PRÉFACE V

CONTENTS XI

LISTE DES FIGURES XIII

LISTE DES ACRONYMES XVII

INTRODUCTION 1

GÉNÉRALITÉS 5

Les objectifs de la MBF 5 Origine de la MBF 7 La MBF dans l'industrie manufacturière ou de process 7 Les outils de la MBF 8 Classification des défaillances et politique de maintenance 8 Traitement d une défaillance progressive 11 Les remèdes 12

LA DÉMARCHE MBF TECHNIQUE 17

La démarche participative 17 Les étapes de la méthode 19 Le principe de découpage de l'entreprise 20 Le principe de limitation de l'étude 22 Étape 1 : Étude des sites de production 24 Étape 2 : Analyse des défaillances 27

Analyse fonctionnelle de l'équipement 28 Mises en évidences des composants et équipements qui inter\>iennent dans les défaillances fonctionnelles critiques 3 2 Etude A A /DEC des équipements JJ

Étape 3 : Élaboration du Plan de Maintenance Technique (PMT) 37 Le logigramme de décision 37 Création du Plan de Maintenance Technique 38 Planning des tâches de maintenance 40

Étape 4 : Optimisation du plan de maintenance, retour d'expérience ..................................... 40

Résultats escomptes 43

ÉVALUATION ÉCONOMIQUE DU PLAN DE MAINTENANCE TECHNIQUE 45

Paramètres à prendre en compte pour l'optimisation du plan de maintenance 45 Paramètres techniques caractérisant les machines 46

Paramètres économiques 49 Synthèse des différents types de maintenance et de leurs impacts économiques 58

Analyses préalables à l'établissement du PMO 59 La cohérence des options de maintenance avec le comportement fiahiliste attendu de l équipement 59 Appréciation du niveau de criticité des équipements ou des sous-ensembles et impacts sur les politiques possibles 59

Exemple d'élaboration du PMO 60 Présentation de l équipement : machine d'usinage de corps de pompe 60 Résultats du PS Tl' 61 Elaboration du PMO 61

MBF ET MANAGEMENT PRODUCTIF TOTAL 65

Le Management Productif Total : TPM 67 Présentation du Management Productif Total 67 Organisation pour la mise en œUI're 69 Rôles des Services Production et Maintenance 70

Le pilier « Maintenance Productive » et la MBF 73 Présentation 73 Activités pour optimiser la production 75 Activités pour améliorer l'efficacité de la Maintenance 82 Activités de management et d'amélioration des compétences 87

Synergie MBF / TPM 92

EXEMPLES DE MISE EN ŒUVRE DE LA MBF 93

La MBF pour l'organisation de la maintenance dans les PME 93 Problématique de la maintenance dans les PME 93 Présentation de l'etitreprise 95 ( 'ontexte de I 'étude 96 Objectifs et utilisation de la méthode MBIr. 96 Démarrage de l'élii(le : L 'analyse globale du site industriel 96 L analyse MUE des équipements critiques 98 Analyse des défaillances et décision des tâches de maintenance 99 Les résultats obtenus 102

Application de la MBF (MSG3) à la RATP (METEOR) 103 La R. II P 10 J Le département du Matériel Eerroviaire 104 METEOR 105 ( 'ontexte MS(r3 106 Politique de Maintenance Sécuritaire pour METEOR 107 Exemple d 'application : un bogie moteur 110 Résultats et conclusions 118

La MBF dans les serv ices de distribution de l'eau (Société du Canal de Provence) ............... 118 Présentation de l'entreprise Il X Le contexte de l'étit(le 120 Présentation de l'élii(le 120 L 'application de la méthode 121 Bilan de / 'étude 129

La MBF dans les structures hospitalières t33 ( 'on texte t33 La fonction maintenance à l'hôpital 134 Démarche d'optimisation de la fonction maintenance ..................................................... 137

Exemple d'application de la A/B/'à l'hôpital choix de politique de maintenance pour la climatisation des blocs opératoires 143 Résultats 149

LA MBF POUR AIDER À LA CERTIFICATION 151

Maintenance et qualité 151 Les normes ISO 9000 152 La MBF comme méthode de maintenance appropriée 154

CONCLUSION 159

BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................ 161

INDEX ................................................................................................................................... 165

Contents

PREFACE V

INTRODUCTION 1

GENERAL PRINCIPLES 5

RCM purposes 5 RCM origin 7 RCM in industrial process and manufacturing 7 RCM techniques 8 Failures and maintenance policies classification 8 Progressive failure analysis 11 Solutions 12

R C M TECHNICAL APPROACH 17

The participative approach 17 Steps of the method 19 Decomposition of the industrial process 20 Limitation of the contents and the study 22 Step 1 : Study of production plants 24 Step 2 : Failure analysis 27

Functional analysis o f the equipment 28 Identification o f critical equipments and components 32 FMECA equipment analysis 33

Step 3 : Technical Maintenance Plan assessment) 37 Decision tree 37

Technical Maintenance plan 38 Planing of the maintenance tasks 40

Step 4 : Improvement of the Maintenance plan and experience feed back 40 Expected results 43

FINANCIAL EVALUATION OF THE TECHNICAL MAINTENANCE PLAN 45

Criteria for optimisation of the maintenance plan 45 Technical criteria 46

Financial criteria 49

Financial impact o f the different maintenance policies 58 Preparatory studies before implementation of OMP (Optimisation Maintenance Plan) ........... 59

Maintenance policies and reliahility altération 64 Maintenance policies c,-riticalit.i, évaluation 64

OMP casc study 64 Présentation ofthe equipment 65 '!/lf/> results 65 OMP réalisation 66

RCM AND TOTAL PRODUCTIVE MANAGEMENT 70

Total Productive Management 72 TPM présentation 72 Implementation organisation 74 Actions ofthe productIOn and maintenance services 75

RCM and productive maintenance 78 Présentation 78

Actions for production optimisation 91 Actions for improving maintenance ef/iciencv 88 Management 93

Management actions for improving compctcncics 98

RCM CASE STUDIES IMPLEMENTATION 99

RCM for the maintenance organisation in Smc's 99 Maintenance m Sme's 99 Présentation o .fthe factorv 101 ('oillexl ofthe .,;Iu(li, 102 Objectives and implementation o( R( 'M 102 Kick off : général analysis ofthe plant 102 RCM analysis ofthe critical equipment 104 l'ailures analysis and décision o f maintenance tasks 105 Results 108

Thc example of RATP (METEOR) - The MSG3 study 109 Présentation oJ 'l?. 17) 109 The department of rolling stock 110 Présentation of the METEOR project 1 1 1 MSG3 eni,ironment 112

Safety and maintenance policy for the METEOR project 113 ('ase gf boogie 116 Results and conclusions 125

The example of water distribution (Société du Canal de Provence) 125 Présentation o f the conipan 'v 125 Presentation ofthe study 127 Implementation ofthe method 128 Results and conclusions 136

The example of hospitals 141 Environment 141

The organisation of maintenance in a ho,%-pital 142 Optimisation approach 145 Example of RCM utilisation in hospital 151 Results 157

THE USE OF RCM FOR QUALITY INSURANCE AND CERTIFICATION 159

Maintenance and qualitv control 159 ISO 9000 standards 160 RCM as appropriate maintenance method for certification 162

CONCLUSION 167

BIBLIOGRAPHY 161

INDEX . . . . 165

Liste des figures

Figure 1 - Les deux familles de types de maintenance 9

Figure 2 - Les différents types de maintenance corrective 10

Figure 3 - Les types de maintenance préventive 11

Figure 4 - Les types de maintenance en fonction de l'état de la machine 13

Figure 5 - Défaillance progressive 14

Figure 6 - Les acteurs de la démarche MBF 20

Figure 7 - Fiche de synthèse de l'étude MBF en cours 21

Figure 8 - Les 4 étapes principales de la démarche MBF 22

Figure 9 - Exemple de découpage de l'entreprise 23

Figure 10 - Décomposition topo-fonctionnelle des grandes fonctions

de production de l'entreprise 23

Figure 11 - Découpage arborescent des équipements 24

Figure 12 - Découpage matriciel des équipements 25

Figure 13 - Le principe de la limitation de l'étude aux éléments critiques 25

Figure 14 - Étape 1 : le choix des équipements à étudier 26

Figure 15 - Fiche 2 : liste des grandes fonctions de production 27

Figure 16 - Matrice de criticité SDQ pour les équipements 28

Figure 17 - Étape 2 : analyse des défaillances fonctionnelles 30

Figure 18 - Analyse fonctionnelle externe et interne 31

Figure 19 - Fiche 3 : analyse des modes de défaillance fonctionnelle 32

Figure 20 - Les modes de défaillance générique 32

Figure 21 - Exemples de modes de défaillance fonctionnelle et causes associées 33

Figure 22 - Matrice de criticité FG utilisée pour hiérarchiser les différentes défaillances fonctionnelles 34

Figure 23 - AMDEC des équipements 35

Figure 24 - Fiche 4 : décomposition organique des zones fonctionnelles 36

Figure 25 - Exemple de diagramme causes / effets pour étudier

la sûreté de fonctionnement d'un système 36

Figure 26 - Fiche 5 : AMDEC des équipements de base ....................... 37

Figure 27 - Quelques exemples de causes de défaillances .......................................................... 37

Figure 29 - Exemple de niveaux de gravité / fréquence 36

Figure 30 - Étape 3 : décisions des tâches de maintenance 36

Figure 31 - Fiche 6 : décisions / tâches 37

Figure 32 - Logigramme de décision des tâches de maintenance 38

Figure 33 - Fiche 7 : actions de maintenance 39

Figure 34 - Étape 4 : l'étape itérative de la MBF 40

Figure 35 - Tableau d'aide à la décision pour le retour d'expérience 41

Figure 36 - Mise en place d'une boucle améliorative et d'un retour d'expérience 42

Figure 37 - Les 5 phases de la vie d'un équipement 46

Figure 38 - Décomposition de la courbe en baignoire représentant les distributions

du taux de défaillance du produit durant son cycle de vie (LIG92) 47

Figure 39 - Coût global tenant compte des recettes 50

Figure 40 - Structure du Taux de Rendement Synthétique (TRS) 50

Figure 41 - Exemple de critères de conception influant sur le TRS 52

Figure 42 - Démarche d'optimisation du LCP 53

Figure 43 - Structure du coût horaire de maintenance 54

Figure 44 - Diagramme de coût global et de marge-maintenance 55

Figure 45 - Influence des politiques de maintenance (analyse moyenne) 58

Figure 46 - Simulation d'évolution du TRS et pénalisation totale résultante 62

Figure 47 - Influence économique comparée des deux solutions retenues 63

Figure 48 - comparaison des politiques 63

Figure 49 - Organisation pour la mise en œuvre du Management Productif Total 69

Figure 50 - Rôle des services Production et Maintenance 71

Figure 51 - Les activités de maintenance 72

Figure 52 - Objectifs de la maintenance productive 73

Figure 53 - Les activités nécessaires à la maintenance productive 74

Figure 54 - Processus d'amélioration quotidienne 78

Figure 55 - Processus d'amélioration par l'analyse technique

(démarche MBF dans l'approche TPM) 80

Figure 56 - Boucle d'exploitation des données de maintenance 81

Figure 57 - Mise en œuvre des activités de maintenance productive 88

Figure 58 - Système de management de la maintenance productive 90

Figure 59 - Décomposition du site 96

Figure 60 - Classification des zones de production 97

Figure 61 - Décision de limitation de l'étude 97

Figure 62 - Liste des équipements de la zone de moulage 98

Figure 63 - Déroulement d'une étude MBF sur un équipement 98

Figure 64 - Analyse des défaillances fonctionnelles 99

Figure 65 - Décision sur les tâches à réaliser 100

Figure 66 - Principe d'analyse du suivi 101

Figure 67 - Les niveaux de maintenance utilisés 107

Figure 68 - Tableau de gravité 107

Figure 69 - Tableau d'occurrence 108

Figure 70 - Tableau de criticité 108

Figure 71 - Analyse fonctionnelle de l'ensemble BOGIE 110

Figure 72 - Architecture du bogie ou système de roulement .................................................... I l i

Figure 73 - Tableau AMDEC 112

Figure 74 - Analyse logique 113

Figure 75 - Analyse logique (suite) 114

Figure 76 - Tableau comparatif constructeur/MSG3 115

Figure 77 - Politique de maintenance sécuritaire pour METEOR 116

Figure 78 - Grille de criticité utilisée pour hiérarchiser les ouvrages 122

Figure 79 - Liste des ouvrages classés par criticité décroissante 123

Figure 80 - Les quatre niveaux de décomposition 124

Figure 81 - Grille de notation des défaillances fonctionnelles 125

Figure 82 - Grille de notation des modes, causes et effets de défaillances 125

Figure 83 - Fiabilité en fonction du temps 127

Figure 84 - Temps moyen de bon fonctionnement 128

Figure 85 - Temps moyen de bon fonctionnement pour une période de maintenance 128

Figure 86 - Tableau des fonctionnalités relatives à la maintenance 135

Figure 87 - Démarche de mesure de l'efficacité d'un système 136

Figure 88 - Démarche prévisionnelle ̂ 137

Figure 89 - Exemple d'architecture 138

Figure 90 - Le système de climatisation d'un bloc opératoire 143

Figure 91 - Décomposition topofonctionnelle du système de climatisation 144

Figure 92 - Sources utilisées pour hiérarchiser les fonctions critiques 145

Figure 93 - Graphe de Pareto des interventions correctives 145

Figure 94 - Répartition du montant de la maintenance corrective 146

Figure 95 - Matrices utilisées pour hiérarchiser la criticité de chaque équipement 147

Figure 96 - Extrait de l 'AMDEC fonctionnelle du système de climatisation ............................ 148

Figure 97 - Logigramme de décision pour aider au choix d'internaliser ou d'externaliser la maintenance des climatisations .............................................. 149

Liste des acronymes

ABC Activity base costing

AMDEC Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité

APR Analyse prioritaire des risques

CCP Chemin critique de production

CCQ Chemin critique de qualité

CCS Chemin critique de sécurité CDT Chemin à défaillance tolérée

CR Criticité

CSCQ Chemin sous-critique de qualité

CSCP Chemin sous-critique de production

EAQF Evaluation d'aptitude qualité fournisseur

GED Gestion électronique de documents

GMAO Gestion de maintenance assistée par ordinateur ISDF Institut de sûreté de fonctionnement

ISO International standard oraganization

JAT Juste à temps

LCC Life cycle cost

LCP Life cycle profit

MPPS Moyenne des périodicités de préventive systématique MBF Maintenance basée sur la fiabilité

MRP Material requierements planning

MSG3 Maintenance steering group 3 MTBF Mean time beetween failures