1. Constats
Que
veut dire la Maintenance 4.0 ?
Ce serait logiquement la suite de la Maintenance 1.0, 2.0, 3.0, mais qui a vu
ces évolutions dans les 10 dernières années, où sont les définitions !!!
Toute
personne en ayant vu un OVNI de ce genre et est capable de décrire les niveaux
est toujours le bienvenu dans mon blog….
C’est
une mouvance lente mais continue dans l’Industrie
4.0, cependant assez logique, car la Robotisation
et l’Automatisation des grandes entreprises propulsent la fonction Maintenance au rang prioritaire, car
dans certains ateliers, il n’y a presque plus d’Exploitants physiques sur
place..
Et
donc elle devient une fonction
Majeure !! Alors qu’UN grand
nombre d’Entreprises considèrent encore la Maintenance comme faisant partie des
frais généraux qui coûtent, alors que c’est une source de Profits.
Plusieurs
méthodes majeures permettent d’identifier et de réduire les pertes dans les
Entreprises :
- Le Lean (Manufacturing
et Transactionnel) traitant sur la réduction des pertes de toutes sortes
sur le Gemba avec comme base la conception d’une VSM
- 6 Sigma traitant de la
variabilité des processus en réduisant le nombre des ppm avec la démarche DMAIC et mettre au rencart le PDCA
des années 70, qui ne contient que des bonnes volontés de faire mais sans
Méthodes ni Outils pour y arriver.
- La performance Énergétique
par la mesure précise des consommations électriques par zones, par
usage, par tranches de temps, par nature, etc.. QUALISTEO a en plus une
approche d’analyse de la qualité de l’électricité produite selon les
normes EN50160
- MAXER (Méthode de
Résolution de problèmes, de Diagnostic, d’Analyse et de Fiabilisation),
pour traiter les déviations brutales.
- Et d’autres bien
entendu..
2. Évolutions
dans le domaine de la Maintenance
Que
s’est-il passé depuis le début des années 70 dans le domaine de la Maintenance ? :
- L’apparition des
premières GMAO, des vraies !!!
- La disponibilité des
premiers appareils de CND (Contrôles non
Destructifs) où IND de plus en plus
petits, performants, mais considérés par certains comme des moyens sur
étagère, qu’on utilise de temps de temps, mais pas complètement intégrés
dans les Plans de Maintenance Préventifs Prévisionnels
- Des Méthodes
d’organisation venant du Japon, comme la TPM, aujourd’hui un peu dépassée dans sa mise en œuvre
globale. On ne retient qu’aujourd’hui les 5S que l’on trouve également dans les outils du Lean, le premier niveau de
Maintenance réalisé par les Opérateurs, mais on oublie de les former au premier
niveau de Diagnostic (MAXOPERA)
- Il n’a pas été
retenu à l’époque, une méthode de résolution de problème, la Méthode PM (Physical, 5M) qui était
complexe à mettre en œuvre, car elle ne possédait pas la représentation de
la Chaine Causale, le Défaillogramme
comme dans la Méthode MAXER Franco Française !
Nota : Aujourd’hui, l’efficacité en Production
passe, en plus du premier niveau de Maintenance, par la formation des
Opérateurs au premier niveau du Diagnostic, afin de les intégrer dans le processus
de Diagnostic et les faire participer avec les techniciens de Maintenance au
processus de recherche de la Cause de la
panne et ce le plus rapidement possible.
3. Éléments
utiles à la mise en place d’une politique de Maintenance 4.0
Les
solutions Méthodologiques et Outils
suivants sont utiles pour réussir une mise en œuvre d’une politique de Maintenance 4.0 (sans papier),
mais pas tous forcément tous indispensables…:
- Les bases de données
de Retour d’Expérience sur l’Analyse des Causes premières des évènements
transcrites en données exploitables (DIAGDEF)
- Le Retour
d’Expérience réalisé par des solutions sur la capitalisation de la
connaissance comme les solutions et Méthodes d’ARDANS.
- Des solutions basées
sur les réseaux Bayésiens qui permettent de
concevoir une base de données de Diagnostic au stade de la Conception par
l’utilisation de l’Intelligence Artificielle (IA) et s’optimisant par l’apprentissage
- Des moyens de
gestion de la Documentation Technique, les GED
- Et le Lean 6 Sigma, ignoré royalement par
la Maintenance qui n’a pas compris que la Variabilité existe partout, et
en particulier dans ses propres processus… Et quand on parle de Moyennes,
de Ratios (MTBF, MTBF), cela ne représente rien sans qu’on les accompagne
de leurs écarts types, ce qui
est rarement le cas.
L’apparition
de tablettes, où on possède toutes
les informations disponibles sur soi, évitant de faire des recherches
pénalisantes qui font perdre du temps, avec l’historique des Comptes-rendus de
la GMAO, sont un transfert d’information
d’une base centralisée à une base mobile,
mais qui n’amènent aucune Valeur Ajoutée
sur la connaissance.
3.1
Première étape, la Modélisation
La
première étape est de Modéliser les
équipements sur lesquels une Politique de Maintenance 4.0 a été envisagée.
Un
des milieux les plus consommateurs de cette Maintenance 4.0, c’est celui des machines tournantes des
équipements de production dans l’industrie, le tertiaire industriel ou l’immobilier
(Bâtiments, Stades, ..).
Ces
équipements industriels sont en général composés de quatre fonctions qui
composent la chaine cinématique :
- Les machines
entrainantes qui génèrent le mouvement tournant (Moteurs électriques,
thermiques, turbines à vapeur, hydrauliques, etc.)
6. Les systèmes d’entrainement, (accouplements mécaniques,
transmissions par courroies, réducteurs, pignons, etc.)
- Les machines
entrainées qui produisent la valeur Ajourée (Alternateurs, turbines, génératrices,
broyeurs, compresseurs, suppresseurs, génératrices, pompes, ventilateurs, volants
d’inertie, réducteurs, multiplicateurs,)
- Les accessoires (Paliers, volants
d’inertie, variateurs, freins, turbocompresseurs, etc.)
Tous
ces ensembles sont souvent modélisés sous forme de chaines cinématiques, mais
malheureusement disponibles que sous forme papier, mais pas encore en CAO/DAO
(sauf erreur de ma part).
Actuellement
une centaine de configurations dont décrites, dont l’exemple ci-dessous :
3.2
Seconde étape, identification des
Modes de Défaillances
Les
solutions technologiques et informatiques qui nous sont proposées désormais
(capteurs, logiciels d’IA, le BIG DATA), viennent bousculer les processus
d’élaboration des Plans de Maintenance car désormais basés sur la surveillance
des paramètres physiques en continu.
Quel
problème risque d’apparaitre ? Quel moyen d’Investigation Non Destructif,
quel capteur choisir pour identifier quel phénomène physique à surveiller ? .
A
part les capteurs classiques, qui existent depuis de longues années, Vibration,
Température qui alimentent des alarmes sur des triggers, on a à choisir
maintenant dans une bibliothèque importante de solutions technologiques.
Alors
comment choisir ? Existe-t-il une Méthode pour identifier à partir d’une
installation, d’une ligne de production, des Modes de Défaillances, les phénomènes
physiques et les capteurs à utiliser ??
Et
bien oui !!
De
nouvelles méthodes et bases de données sont à adapter et/ou à concevoir ou
reconcevoir ;
ü
La conception des diagnostics prévisionnels sur la
base des défaillances potentielles traitées par des réseaux Bayésiens,
ü
Sur la base de la Méthode OPTIMAC, (Méthode basée sur l’utilisation
les Méthodes d’investigations non destructives classiques), la conception d’une
nouvelle méthode qui prendra en compte désormais, les capteurs connectés, MICMAP
ü
L’AMDEC y aura toujours sa place, mais si le
début de l’étude sera la même, la fin en sera différente puisqu’il n’est plus
besoin d’identifier la Fréquence qui est souvent un avis sans grande fiabilité,
mais développer la Détection, les Modes de Défaillances, les phénomènes
physiques à surveiller et identifier les capteurs strictement nécessaires
ü
Les Modes de
Défaillances étant identifiés à partir de la description des Fonctions, les
Causes étant identifiées par les Fonctions de contraintes, il apparaît que l’Analyse fonctionnelle prend toute son
importance, surtout interne !!
Afin
d’identifier les phénomènes physiques à surveiller, il faut identifier, Objet par Objet tous les Modes de
Défaillance possibles et ont a besoin d’information précises, sur :
ü
la connaissance des Technologies, des Matériaux
ü
la description de leurs Fonctions Principales et de leurs Fonctions de Contraintes (Internes et Externes)
ü
la connaissance précise des Modes de Défaillance des Sous-ensembles,
Les
Méthodes actuelles, comme les AMDEC
Moyens ne délivrent que des recommandations Correctives en conception ou Préventives
pour le service Maintenance, mais rien pour identifier les Capteurs utiles…
Il
faut donc faire évoluer ces Méthodes un peu dépassées dans ce cadre :
Par
rapport à la conception d’un Plan de Maintenance traditionnel, basé sur
l’Expérience, les Résultats des AMDEC
moyens (Malheureusement souvent très mal réalisés, par manque d’Analyse
Fonctionnelle préalable et de manque de culture de la Fiabilité par ceux qui y
participent), la conception d’un Plan de
Maintenance 4.0 sera d’une autre nature.
Ci-dessous
un exemple simplifié de recherche de capteurs basé sur les fondamentaux des AMDEC Moyens mais dont les résultats
n’ont plus la même forme, la cotation de la Fréquence ne sert plus à rien,
puisque la Détection est permanente….
La
méthode MICMAP© permet à partir d’une base de
données de tous les systèmes d’entrainement possibles, d’identifier les
capteurs utiles à mettre en œuvre pour la surveillance en continue des Phénomènes Physiques caractérisant les Modes de Défaillances des Objets à surveiller et leurs
emplacements adaptés.
Seules les applications basées sur des bases de données relationnelles seront utiles, terminé les AMDEC sur Excel, toutes les données seront en base de données relationnelles et non identifiées lors de travail de groupe, où tout le monde dit tout et n’importe quoi.
Les
Méthodes doivent évoluer, du stade de la Conception
au stade de l’Exploitation.
Au
stade de la Conception, cela
concerne les Méthodes Inductives :
Au
stade de l’Exploitation, cela
concerne les Méthodes Déductives :
3.3
Troisième étape, identification
des Capteurs et de leurs positionnements
Une
fois les Modes de Défaillances
identifiés, il restera à identifier les emplacements et les capteurs à installer ainsi que les
paramètres de surveillance des signaux qu’ils délivrent.
Cela
est de la compétence des Ingénieurs qui connaissent les Capteurs et ce qu’ils
sont capables de surveiller comme phénomènes physiques dans les tolérances
requises ou normalisées ??
Depuis
peu, des capteurs de toutes natures sont apparus, miniaturisés grâce aux
nanotechnologies, permettant de surveiller pratiquement tous les phénomènes
physiques possibles et surtout communicants par des réseaux dédiés (Wi-Fi,
filaires)
Ces
capteurs délivrent des informations en temps réel, concentrées, analysées, corrélées
et enregistrés dans le BIG DATA et
interactifs en communications.
La
modélisation des systèmes d’entrainement est indispensable pour
identifier :
ü
Les Objets
ü
Les Modes de
Défaillance
ü
L’emplacement des points de surveillance
Et
donc en déduire les types de Capteurs à
installer.
Elle
existe dans le logiciel DIAGDEF des bases de données utilisables sous
la forme du couplage Objets/Défauts.
Une
bibliothèque des outils de CND et Capteurs et les Défaillances qu’ils peuvent surveiller est donc
utile pour compléter la base d’analyse.
Une
fois les Capteurs installés dans une phase de surveillance, une analyse par l’Entropie permettra d’identifier si
tous les capteurs identifiés sont nécessaires à conserver pour éviter la
redondance inutile, où seulement certains d’entre eux.
En
résumé, il est possible d’identifier les points de mesure pour surveiller les
phénomènes physiques (Vitesses vibratoires en basses et hautes en mm/s,
fréquences d’engrainement, vibrations, chocs de défauts de roulement en gs/e,
déplacements, accélérations, échauffements, ...).
Un
exemple d’intégration de capteurs proposé par MONIXO ;
3.4
Cinquième étape, élaboration du
Plan de Maintenance Proactif et de la conception d’une base de données de
retour d’expérience.
Il
restera aux Responsables Maintenance de faire évoluer ce qui leur restera de
leur Préventif, plutôt Proactif désormais.
4. L’approche
Systémique de S CONSULTANTS, la Maintenance 5.0
L’approche Systémique consiste à boucler le processus en réalisant des
corrélations entre les paramètres de sortie et les constituants qui les
produisent.
Selon un adage bien connu, un
processus non bouclé ne sert à rien…
Mais dans la Maintenance 5.0, on risque de bousculer un certain nombre de
principes et d’idées reçues...
Qu’est-ce qu’un processus bouclé, c’est l’application des principes
d’asservissement de la Cybernétique.
La Maintenance 5.0 consiste à prendre en compte
la corrélation qui peut exister entre la non-qualité des produits finis et les
dysfonctionnements de la chaine cinématique de production.
Bien entendu la définition du « Produit »
peut être matérielle physique, matérielle fluide (Électricité, Hydraulique,
Pneumatique).
Remarque : La Maintenance 4.0
se résume souvent à la mise en place de Capteurs et à leur utilisation par des
solutions informatiques innovantes, mais ne prend pas en compte la vision systémique
Donc la Maintenance 5.0, est la vision systémique par la prise en compte
des corrélations entre les informations recueillies de part et d’autre, c’est à
dire l’analyse de la sortie pour identifier les causes provenant de l’entrée où
du système de transformation (La Valeur Ajoutée)
On pourra s’inspirer des « 5 lois de la logique des Flux » de
©Jean
Philippe de l’Espinay qui
permettent de trouver des causes de phénomènes anomaux en prenant en compte la
variabilité des Entrées, des Sorties et de l’équipement qui amène la valeur
ajoutée.
J’ai personnellement identifié des acteurs
innovants, comme MONIXO dans
l’expertise de la surveillance des phénomènes physiques anormaux, et QUALISTEO dans le domaine de
la maitrise énergétique de l’électricité.
Les synergies sont évidentes voir très
innovantes comme le montre le schéma ci-dessous :
Mais il existe d’autres acteurs en provenance de la
Maintenance qui offrent des solutions plus globales qui partent du Diagnostic de
la Maintenance à la mise des l’information utile sur des tablettes, comme Diamaint.
5. Incidence
sur les Méthodes et les Organisations
Est-ce que les Responsables de
Maintenance ont modifié leurs Politiques, leurs Organisations, demandé des
Formations sur la Fiabilité, et les Associations de Maintenance ont-elles fait leur
travail de Veille Technologique ??
On voit déjà que les Normes Maintenance
sont dépassées, car le Préventif classique Normalisé est déjà obsolète, dépassé
dans sa structure actuelle et doit changer de forme et intégrer un vrai
vocabulaire, car tout le monde mélange allègrement le Prédictif et le Proactif...
termes souvent d’origines commerciales.
L’incidence de la Maintenance 4.0 devrait être prise en
compte par les éditeurs de GMAO,
pour intégrer dans leurs équipes de développeurs des Experts Maintenance et des
Fiabilistes. Mais le G de la GMAO reste toujours une connotation de
Gestion des activités de la Maintenance, toujours utile et non la Gestion de la
Fiabilité.
Par exemple, la Maintenance Conditionnelle déclenchée sur des Unités d’Usage
(Volumes, quantités produites, compteurs), ne prend pas en compte les
conditions d’utilisation et de la variabilité des paramètres de fonctionnement
ainsi que celles des matières premières à transformer).
La surveillance continue des
équipements s’en affranchie, tout en n’étant pas capable de savoir directement
qu’elles sont les conditions d’environnement qui ont changées !!
L’analyse humaine sera toujours
nécessaire à terme pour identifier les Causes Premières, à choisir dans les
familles suivantes :
6. Conclusions
Si l’Intelligence Artificielle est utilisée pour le traitement de
l’information, il restera toujours l’Intelligence
Naturelle basée sur le Raisonnement
pour identifier les Causes Premières,
car le Big Data ne sait pas
concevoir des chaines causales, comme le fait magistralement et
informatiquement le Défaillogramme
de la méthode MAXER, DIAGDEF.
En résumé la Maintenance 4.0 peut s’imager avec la comparaison suivante :
ü Une
montre mécanique donne l’Heure, sans plus
ü Une
montre connectée avec des capteurs multiples en contact avec le corps humain
munie des capteurs inertiels, de localisation intégrés, permet de surveiller,
d’orienter sur son état physique, mais ne donnera pas de diagnostic…
Mais il faut une interprétation
humaine de l’état Physique, pour trouver les causes.
On
pourrait comparer les flux des machines à l’être humain qui lui aussi a des
flux d’énergie, par exemple en comparant, de manière simplifiée, l’Être Humain
et les Machines :
Nature des Flux
|
L'être Humain
|
La Machine
|
Modes de Défaillance
|
Mécaniques
|
Articulations, ligaments
|
Rotules, accouplements,
engrenages, courroies
|
Grippage, rupture
|
Hydrauliques
|
le Cœur, Réseau sanguin
|
Pompe, circuit Hydraulique
|
Arrêt, encrassement, bouchage,
fuite
|
Aérauliques
|
Poumon, circulation de l'air
pour la respiration
|
Pompe, circuit pneumatique
|
Arrêt, encrassement, bouchage,
fuite
|
Stimulation du cerveau
|
Impulsions électriques
|
Flux électriques de puissance
ou de commande
|
Perte d'Énergie, Court-circuit
|
Électricité/Énergies
|
Les Méridiens, les nerfs
(filtres pour les machines, tsubos pour les méridiens)
|
L Électricité produite
dans les réseaux
|
Énergie Non Conforme NF 50160
|
Mais cela devrait faire hurler les
puristes de la Médecine Chinoise, les Acuponcteurs et Shiatsuki, les uns
travaillants sur les points des Méridiens, les « tsubos » avec des
aiguilles, les autres avec la pression des doigts ou des moxa (Crayon à
température élevée).
On passe d’une information basique à
une information consolidée avec de nombreux horizons d’exploitation, et cela
avec l’aide la miniaturisation des capteurs pour la saisie de l’information
fondamentale.
La Maintenance 4 ou 5.0 nous entraine à dépoussiérer nos vieilles méthodes et en concevoir d’autres liés
aux améliorations technologiques et revenir aux fondamentaux de la culture
Fiabiliste Opérationnelle, et cela dans tous les domaines, de l’éducation Nationale,
Professionnelle, continue avec une réactivité autant rapide que les évolutions
technologiques.
Donc on devrait s’appliquer à
soi-même les principes de la Cybernétique….
A suivre …
Efficacité Énergétique
QUALISTEO Benjamin NICOLLE | Partnerships
Manager,
Un article
intéressant dans « L’Usine Nouvelle » sur l’influence des robots sur
la psychologie des opérateurs : "Mon pote ce robot", où des
salariés racontent l’impact du robot sur leur environnement.
