LES DIFFÉRENTS MODES DE DÉFAILLANCES

LES DIFFÉRENTS MODES DE DÉFAILLANCES

Fiabilité des systèmes

La détermination de la fiabilité d’un système électronique, mécanique ou autre, nécessite tout d’abord de connaitre la loi de fiabilité (ou loi de défaillance) de chacun de composants intervenants dans le système. Ceci est simple pour certains types de systèmes électroniques or ce n’est pas le cas pour des systèmes mécaniques à cause de la complexité de la structure du système étudié. Les systèmes mécaniques sont des ensembles d’éléments technologiques liés par des relations statiques et dynamiques assez complexes. Pour un système électronique, chaque composant a un poids important dans la fiabilité du système et donc il est calculé en fonction de la fiabilité de tous ses composants [21]. La fiabilité d’un système mécanique, contrairement à l’électronique, repose sur la fiabilité de quelques composants élémentaires responsables de son dysfonctionnement, dits composants « responsables » ou « critiques » (parfois un seul composant contribue totalement sur la probabilité de défaillance de l’ensemble). Les autres composants peuvent avoir de probabilités de défaillance pratiquement nulle. L’indentification de ces composants se fait en effectuant des analyses qualitatives telles que « l’AMDEC » (Analyse de mode de défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité), et des analyses quantitatives par ordre de défaillance, ensuite, nous créerons un modèle à partir d’un diagramme de fiabilité (schéma bloc)le plus souvent, les systèmes mécaniques sont considérés comme une configuration en série.

ETUDE DE CAS AU NIVEAU DE L’ENTREPRISE DENITEX-SEBDOU-TLEMCEN

Un bon fonctionnement est demandé, en particulier, pour les composants mécaniques stratégiques, c’est l’objet de notre étude de cas. Dans cette partie nous allons utiliser les résultats d’exploitation à partir des données réelles. En pratique on utilise souvent des bases de données connues, mais il est préférable, quand cela est possible, de recueillir les données d’expériences au prés des fabricants des composants que l’on utilise [7]. Cependant ces données sont difficiles à obtenir pour des composants mécaniques. Les constructeurs ne s’efforcent pas de les collecter de façon systématique ; du fait qu’il est difficile de trouver une métrique de sûreté de fonctionnement. Dans le cas où elles existeraient, elles sont conservées confidentiellement [7]. Dans la majorité des recueils, les données de fiabilité sont fournies sous forme de taux de défaillance ou sous forme de durée de vie moyenne, ou de probabilité d’équipements sélectionnés pour appliquer réellement la théorie déjà citée en particulier celle de la fiabilité. Pour mieux cerner le problème on va situer le lieu de l’équipement étudié.

DENITEX SEBDOU est une société des produits textiles, elle est située à 37 Km au sud ouest du chef lieu de Tlemcen. Elle possède un potentiel humain et matériel important. Le potentiel industriel et la plupart des équipements ainsi que les installations ont été mises en place comme suit : Ateliers de production (filature, préparation tissage, tissage finissage). Laboratoires de contrôle (physique et chimique). Réseaux d’énergie (électricité, gaz, eau, vapeur, air comprimé etc…) Installations d’utilités (chaufferie, climatisation, station dépuration des eaux).

Préparation des données historiques Traçage des points(ti,Fi) sur le papier de” WEIBULL” ou “ALLEN PLAIT », voir tableau (6.11),pour déterminer les paramètres de “Weibull”.A partir des donnés on a obtenu deux droites “D1″et “D2″ qui représentent deux échantillons de tailles différentes. Vu qu’on a une différence de durée de vie suffisamment grande entre les rangs sept(7)”t7″ et huit (8)” t8″, alors on observe une variation dans la loi de durée de vie “T” (passage de β1=1.2 ; η1 =580heures à β2=1.5 ;η 2 = 2500heures). L’obtention sur le graphe de “Weibull”, de plusieurs segments avec différentes valeurs de “β” doit entrainer un questionnement relatif à la qualité des organes ou des interventions [12].En effet, cette hypothèse est vérifiée dans notre cas, car dans la pratique on a constaté le phénomène qui est dû au changement des roulements, en utilisant deux marques différentes. A cela s’ajoute la déformation du bâti, ceci mène à un problème de qualité des roulements et de l’intervention, donc on a un de mélange de lois de “Weibull”[1,12]. Pour traiter ce cas, on sépare les sous-populations “pi” puis on traite chaque population d’une façon indépendante. Le modèle global tient compte des proportions de chaque partie. La détermination de la fiabilité de la population sera donnée par l’équation (6 .6).

Conclusion générale et perspective

Après avoir effectué le test de “Kolmogorov Smirnov”, on peut déduire que la loi théorique concorde avec celle de l’échantillon. Le calcul numérique par programmation avec la méthode de régression linéaire, nous donne : (β= 0.9737;η=1061 heures). Les résultats sont très proches de celles trouvées graphiquement. A partir de ces résultats on peut conclure que (β=1) correspond à la période de vie utile .La fiabilité est indépendante de l’âge de l’organe tant que l’on n’a pas atteint la période de vieillissement[34]. Durant cette période de vie utile l’organe n’a que 36,8% de chance de fonctionner correctement durant une période égale à son « MTB ». Durant cette période le taux d’avarie est alors constant, on a le phénomène de défaillance dû à une cause spéciale (dans notre cas c’est l’échauffement excessif qui est la cause principale, surtout durant la période estivale) , à un mauvais montage ou une mauvaise qualité de l’organe (joint torique du compresseur à deux étages). Durant cette période de vie utile la défaillance de l’organe (joint torique) survient de façon fortuite, irrégulière, inattendue, imprévisible(franche et complète).L’entretien préventif n’a pas d’intérêt et la maintenance corrective est appliquée pour ce type de composant dont sa fiabilité suit la loi exponentielle, très connue pour la gestion de maintenance des équipements durant leur vie utile et permet une optimisation de l’exploitation et du temps d’intervention.

A cet effet on a constaté durant le premier semestre de l’année 2011 aucune défaillance n’a été enregistrée à cause de ce travail de Magister qui nous a permis de diagnostiquer les équipements en fonctionnement et de faire des contrôles périodiques qui ont permis de trouver des erreurs d’exploitation et un mauvais suivi des équipements. Ceci montre donc l’impact de l’analyse de la fiabilité sur ce type d’équipement choisi sur la base de la stratégie optée par l’entreprise. La préparation de ce travail de magister dans le cadre pratique des équipements en exploitation a des résultats positifs et a permis d’éviter plus de 80% de défaillance par rapport aux années précédentes. Le choix de notre étude s’est porté sur l’atelier de chaufferie qui constitue un goulot d’étranglement, car l’arrêt de l’un de ses équipements perturbe la production, surtout celle de l’atelier du finissage.

La mise en application de la fiabilité opérationnelle à partir d’un retour d’expérience est primordiale pour le choix d’une politique de la maintenance préventive ou curative, grâce à la détermination des paramètres de fiabilité des organes sélectionnés par les méthodes d’analyse utilisées en fiabilité à savoir la méthode : « ABC » et l’analyse par « l’AMDEC ».La direction de maintenance au niveau « Denitex » aura donc un outil très efficace pour maintenir les équipements de la chaufferie selon notre analyse de la fiabilité appliquée, et de justifier l’installation des compresseurs et des chaudières en parallèles, ceci dans le but d’augmenter la fiabilité totale de ces équipements. L’avantage de la fiabilité opérationnelle à partir de retour d’expérience est le coût de d’étude qui est moins cher par rapport à la fiabilité expérimentale qui demande des laboratoires sophistiqués et un personnel hautement qualifié.

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Table des matières

Dédicace
Remerciements
Résumé
Liste des figures
Liste des tableaux
Nomenclature
Sommaire
Introduction Générale et Etude Bibliographique
Chapitre 1 : GÉNÉRALITÉS SUR LA FIABILITÉ
1.1. Introduction
1.2. Définition selon la norme AFNOR X 06-501
1.3. Fiabilité et qualité
1.4. Expressions mathématiques de la fiabilité
1.4.1.Fonction de distribution et de répartition
1.5. Estimation de la fiabilité
1.5.1.Taux de défaillance pour des composants mécaniques
1.6. Expression générale de la fiabilité
1.7. Expression de la MTBF
1.8. Essais de fiabilité
1.8.1. Essais accélérés
1.8.2. Définition des critères d’essai
1.8.3. Définition des conditions d’essai
1.9. Différentes formes d’essais
1.10. Test dans le domaine de la fiabilité
1.11. Tests paramétriques
1.12. Conclusion
Chapitre 2: LES DIFFÉRENTS MODES DE DÉFAILLANCES
2.1. Les différents modes de défaillances
2.2. Types de mécanismes de défaillances
2.3. Traitement d’une défaillance progressive
2.4. Analyse des défaillances
2.5. Effets des défaillances
2.5.1. Pour la sécurité
2.5.2. Pour la fiabilité
2.5.3. Pour la disponibilité
2.6. Arbre des défaillances
2.6.1.Objectifs
2.6.2.Principe
2.6.3. Construction de l’arborescence
2.6.4. Analyse qualitative
2.6.5. Méthode des coupes minimales
2.6.6. Quantification des coupes
2.6.6.1. Quantification au niveau événement redouté
2.6.6.2. Exploitation de l’arbre
2.7. Conclusion
Chapitre 3 : ÉTUDE ET ANALYSE DES LOIS DE LA FIABILITÉ
3.1. Introduction
3.1.1. Loi exponentielle
3.1.2. Représentation graphique de λ
3.1.3. Méthode analytique
3.1.4. Méthode des moindres carrés
3.1.5. Forme matricielle
3.2. Loi de Duane
3.3. La loi normale (Laplace-Gauss)
3.4. Analyse de la fiabilité à partir du modèle de Weibull
3.4.1. Distribution de Weibull
3.4.2. Domaine d’utilisation
3.4.3.Fonction de distribution (γ=0, η=1)
3.4.4. Courbes représentatives de R(t), λ(t) pour une loi de Weibull (γ=0, η=1)
3.4.5. Signification des paramètres
3.4.6. Expressions mathématiques
3.4.7. Etude du taux de défaillance
3.5. Détermination graphique des paramètres
3.5.1. Linéarisation de la loi de Weibull
3.6. Utilisation du papier graphique d’Allan plait
3.7. Détermination graphique des paramètres (η, β, γ)
3.8. Méthode analytique pour déterminer les paramètres de Weibull
3.8.1.La méthode des moindres carrés
3.9. Conclusion
Chapitre 4 : FIABILITÉ DES SYSTÈMES : MODÉLISATION DE LA FIABILITÉ DES ÉQUIPEMENTS
4.1. Introduction
4.1.1. Fiabilité des systèmes
4.1.2. Système en série
4.1.3. Système en parallèle
4.1.4. Système à configuration (parallèle –série)
4.1.5. Cas d’un système série- parallèle
4.1.6. Système quelconque
4.2 . Loi de durée de vie d’un système
4.2.1. Cas des défaillances primaires (système série)
4.2.2. Cas de(n) sous systèmes
4.2.3. Système parallèle
4.2.3.1. Cas particulierλ i = λ ∀ i = 1,… n
4.2.3.2. Cas d’une loi de “Weibull
4.3. Conclusion
Chapitre 5 : OPTIMISATION
5.1. Introduction
5.1.1. Les coûts de maintenance
5.1.2. Remplacement systématique au bout de temps T
5.1.3. Remplacement systématique à âge fixe du dispositif
5.2. Optimisation de remplacement systématique (1ercas)
5.2.1. Etude de la fonction y(x)
5.3. Optimisation du coût (γ>0)
5.4. Cas de Remplacement à âge fixe
5.5. Utilisation de l’abaque de Kelly
5.6. Conclusion
Chapitre 6 : ÉTUDE DE CAS AU NIVEAU DE L’ENTREPRISE DENITEX
6.1. Introduction
6.2. Présentation de l’entreprise “Denitex”
6.3. Historique de l’entreprise
6.4. Détermination de la fiabilité à partir des historiques
6.4.1. Exploitation des historiques
6.5. Le principe de découpage de l’entreprise
6.6. Analyse du système
6.7. Décomposition du système d’alimentation d’eau
6.8. Décomposition du bruleur à gaz
6.9. Classification du matériel
6.9.1. Critères de classement
6 .10. Application
6.10.1. Collecte des données
6.11. Analyse des données
6.1.1.1. Sélection de l’équipement
6.1.1.2. Principe de la m4thode « ABC »
6.1.1.2.1.Tracé de la courbe ABC
6.1.2. Choix des organes
6.1.2.1. AMDEC de la pompe d’alimentation
6.12.2. AMDEC de la pompe de circulation de l’huile thermofluide
6.12.3. AMDEC du compresseur à deux étages
6.13. Détermination des paramètres de fiabilité des organes sélectionnés
6.13.1. Cas du roulement de la pompe d’alimentation
6.13.2. Préparation des données historiques
6.13.3. Analyse des résultats théoriques
6.13.4. Application du test de corrélation
6.14. Cas du joint torique du compresseur à deux étages
6.14.1. Préparation des données historiques et résultats théoriques
6.15. Cas de la garniture mécanique de la pompe de circulation de l’huile thermofluide
6.15.1. Préparation des données et traitement des résultats théoriques
6.16. Détermination de la période optimale
6.16.1. Calculs des coûts
6.16.2. Etude de cas de la durée de vie optimale du roulement à bille
6.16.3. Calcul des coûts
6.16.3.1. Utilisation de la méthode analytique (remplacement systématique)
6.16.4. Cas de la garniture mécanique de la pompe de circulation
6.16.4.1 Utilisation de la méthode analytique (remplacement systématique)
6.17. Analyse des résultats trouvés
6.18. Conclusion finale
Conclusion générale et perspective
Bibliographie

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