Fiabilité, disponibilité et maintenabilité des pompes

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pompe et fiabilité

Wim de Mesmaeker ©, Service Manager KSB Belgique vous propose dans cet article de comprendre comment assurer la fiabilité, la disponibilité et la maintenabilité de vos pompes et ce que KSB SupremeServ réalise pour les améliorer

Introduction


Avant de pouvoir ajuster ou améliorer une situation indésirable ou même montrer ce qui ne va pas, il faut
d‘abord savoir de quoi on parle. C‘est pourquoi nous commençons dans cet article par expliquer quelques
concepts, afin que nous soyons sur la même longueur d‘onde..


Disponibilité (la disponibilité de la pompe)

tableau explicatif des concepts abordés dans cet article

La disponibilité est définie comme le pourcentage de temps pendant lequel une pompe est disponible
pour la production ou l‘utilisation. La disponibilité est le résultat de la combinaison de la fiabilité et de la
maintenabilité selon la formule ci-dessous :

Plus le temps entre les défaillances (MTBF – Mean Time Between Failure) et le même temps de réparation
(MTTR – Mean Time To Repair) sont élevés, plus la disponibilité est grande. De même, plus le temps de
réparation (MTTR) est court pour un même temps entre les défaillances (MTBF), plus la disponibilité est
grande.
La disponibilité est un KPI (Key Performance Indicator) important pour la production ou les utilisateurs.
Cette fenêtre de temps détermine quelle partie du temps les ressources de production sont disponibles
ou peuvent être utilisées pour la production réelle. Celle-ci doit bien sûr être aussi maximale que
possible. Un exemple mathématique (ci-dessous) montre que la disponibilité n‘est que peu influencée
par la maintenance.

Exemple 1 maintenance curative


MTBF du roulement = 20000h* / 2.5 ans
Disponibilité = MTBF/MTBF+MTTR
MTTR = 4h (changement du roulement uniquement)
Av =2 0000/20004 = 0.9998 = 99.9 %

Exemple 2 maintenance préventive (annuelle)

MTBF du roulement = 8000h* / 1 an
Disponibilité = MTBF/MTBF+MTTR
MTTR = 32h (révision complète)
Av =8000/8032 = 0.996 = 99.6 %

Exemple 3 maintenance prédictive


(Surveillance de l’état par vibration 3/an)
Av=20000/20004=0.9998 = 99.9 %

Exemple 4 maintenance prédictive


(Surveillance de l’état par KSB Guard)
Av=20000/20004=0.9998 = 99.9 %

L’exemple de calcul ci-dessus montre que la disponibilité (environ 99% dans les 4 exemples) est
principalement déterminée par la production (planification de la fenêtre de temps effective) et l’ingénierie
(MTBF) et seulement dans une mesure limitée par la maintenance (MTTR).


Maintenabilité


Par maintenabilité, on entend le degré de simplicité (exprimé en temps nécessaire à la maintenance)
avec lequel une réparation peut être effectuée ou une maintenance préventive peut être réalisée.
La maintenabilité s‘exprime par le temps nécessaire à la réparation et à la maintenance.


Formule MMTR (Mean Time To Repair)


Le MTTR (exprimé en heures) est le temps moyen nécessaire aux réparations.
Dans la figure ci-dessous, le MTTR est égal à la moyenne du Time To Repair1 et du Time To Repair2.
Plus le MTTR est petit, plus la maintenabilité est bonne.

Le MTTR est composé des éléments suivants :
• Temps de détection : le temps entre l‘apparition de la défaillance et la détection de
l‘emplacement et de la nature de la défaillance..
• Temps de transport : temps nécessaire au spécialiste de la maintenance pour se rendre sur le lieu
de la panne.
• Lock out, tag out : temps de déconnexion mécanique et électrique et étiquetage.
• Temps de diagnostic : temps de consultation de la panne, de la documentation et des dessins et
de réalisation du diagnostic.

• Temps de logistique : temps nécessaire pour obtenir des pièces de l‘entrepôt, faire appel à des
spécialistes externes ou obtenir des outils spéciaux.
• Temps de réparation : temps nécessaire pour les réparations.
• Temps de mise en service et d‘essai : temps pour le raccordement mécanique et électrique, les
essais et la mise en service.
• Temps de transfert : temps nécessaire pour transférer le produit au propriétaire ou à l‘utilisateur.

La maintenabilité est en fait entièrement déterminée au sein de la fonction d‘ingénierie. La conception
du produit détermine la facilité avec laquelle le composant à réparer peut être atteint, inspecté, réparé
ou remplacé. La construction modulaire, associée à une procédure de diagnostic efficace, permet
également de détecter et de remplacer rapidement les modules défectueux, de sorte que la fonction
du produit peut être rétablie immédiatement. Par la suite, ces modules peuvent être réparés à un
niveau supérieur sur un autre site, ce qui nécessite des connaissances plus spécialisées. Le niveau de
connaissances du personnel d‘entretien doit être au moins égal au niveau requis pour mener à bien
les activités de réparation et d‘entretien prévues sur le terrain. Un autre facteur qui joue un rôle dans la
maintenabilité est l‘accessibilité du produit pour le personnel de maintenance et sa transportabilité.

Fiabilité (La fiabilité de votre pompe)


La fiabilité est initialement exprimée comme la probabilité qu‘aucune défaillance ne se produise pendant
un temps t donné.
Si l‘on suppose une distribution de probabilité exponentielle des défaillances, correspondant aux schémas
de défaillance tels qu‘ils se produisent dans les systèmes entretenus*, la règle suivante s‘applique :

Dans lequel :
e = nombre de base d‘un logarithme naturel = 2,71828
t = le temps pendant lequel les défaillances ne doivent pas se produire.
λ = le taux de défaillance = le nombre de défaillances par unité de temps, où λ = 1 / MTBF
MTBF = Mean Time Between Failure

*Un système entretenu est un composant, un produit ou un système technique sur lequel est effectuée une maintenance
préventive. Même lorsque certains modes de défaillance (tels que l‘usure des roulements) présentent un taux de défaillance
croissant, celui-ci se transforme en un taux de défaillance constant lorsqu‘un programme de maintenance préventive efficace
est mis en œuvre.


Un exemple de calcul utilisant les mêmes données que celles avec lesquelles la disponibilité a été
calculée .


Pour l‘entretien curatif:

R(2.5) = e(0.4*2) = 0.45 of 45%

Probabilité que la pompe fonctionne pendant 2 ans (défaillance des
roulements uniquement prise en compte) sans défaillance inattendue.

En cas de maintenance préventive (annuelle):

R(2.5) = e(0.4*1) = 0.67 of 67%

Maintenance conditionnelle (mesure manuelle des vibrations tous les 4 mois):

R(2.5) = e(0.4*0.33) = 0.87 of 87%


Maintenance conditionnelle (mesure des vibrations de KSB Guard toutes les heures):

R(2.5) = e(0.4*1/8544) = 0.999 of 99,9%

La fiabilité est le résultat d‘un effort conjoint entre l‘ingénierie, la production, la maintenance et
l‘utilisateur. Parmi tous ces facteurs, l‘ingénierie et la production ont la plus grande influence car
elles définissent la fiabilité intrinsèque. Dans la phase d‘ingénierie, la fiabilité peut également être
considérablement accrue par l‘intégration de fonctions de diagnostic telles que KSB GUARD, qui
avertit des déviations avant qu‘une défaillance ne se produise. L‘utilisateur de KSB GUARD a donc un
impact majeur sur la fiabilité : une surcharge, une manipulation brutale et de mauvaises conditions
environnementales telles que des températures ou une humidité extrêmes peuvent réduire
considérablement la fiabilité. La fonction de maintenance garantit que le produit est toujours remis
dans son état initial en effectuant des inspections, des réparations sur la base des inspections, le
remplacement de composants et le nettoyage. En outre, la fonction de maintenance définit souvent des
reconceptions permettant d‘accroître la fiabilité du produit dans les conditions (d‘utilisation) données.

La maintenance payante


Vous achetez une pompe d‘un certain fabricant et si une pièce est cassée, vous commandez un nouveau
composant de ce même fabricant. C‘est l‘approche traditionnelle Capex/Opex de la relation client/fabricant
depuis des décennies. Sous l‘impulsion des variables ci-dessus, nous sommes aujourd‘hui en mesure de
bouleverser complètement cette relation.


Contradiction


Il y a une certaine contradiction dans l‘approche traditionnelle. Après l‘achat de l‘installation, les
constructeurs de machines et les fournisseurs de composants ne gagnent plus rien de leur client, du
moins dans le cas d‘une installation fonctionnant parfaitement. Ce n‘est qu‘après l‘immobilisation finale
que le client fera un retour sur investissement. Mais les machines ne sont pas parfaites et il arrive que
quelque chose ne fonctionne pas, auquel cas il se tourne généralement vers le fournisseur pour obtenir
des pièces de rechange. À ce moment-là, le constructeur de machines ou le fournisseur de composants
gagne quelque chose auprès du client. En d‘autres termes, d‘une certaine manière, il profite du fait que
ses machines cessent occasionnellement de fonctionner. Bien sûr, nous ne voulons pas accuser qui que ce
soit de saboter délibérément ses propres machines, mais chacun sent qu‘il y a une contradiction dans les
termes dans cette façon de travailler.


La numérisation est le moteur


Aujourd‘hui, nous assistons à un certain nombre d‘évolutions frappantes. La numérisation permet de
collecter des valeurs mesurées en masse (big data). Une connectivité accrue permet une transmission
rapide et efficace de ces valeurs (KSB Guard = CHAQUE HEURE !). Récemment, l‘apprentissage automatique
et l‘intelligence artificielle ont également commencé à jouer un rôle, les données de mesure servant de
base à la prédiction du comportement des machines et des composants. Enfin, ce que l‘on oublie parfois,
c‘est l‘énorme baisse des prix des supports de stockage. Il est ainsi possible de générer des données de
mesure partout, alors que cela n‘était auparavant pas intéressant d‘un point de vue financier.


Les nouveaux modèles d‘entreprise du futur


Tout cela a conduit – et conduit encore – à la création de nouveaux modèles commerciaux. Par exemple,
il y a le paiement à l‘utilisation, où les clients finaux ne paient que pour l‘unité produite. Un exemple est
le secteur de l‘eau, où les clients ne paient plus pour l‘installation mais par mètre cube d‘eau. Même la
consommation d‘électricité peut être payée par le fournisseur de la pompe. Dans cette méthode de travail,
le fabricant a bien sûr tout intérêt à maintenir ses actifs dans un état optimal. Cette méthode de travail
n‘est devenue possible qu‘à la suite des évolutions décrites ci-dessus, grâce auxquelles les fournisseurs
eux-mêmes contrôlent l‘installation et interviennent si nécessaire.

Un deuxième exemple frappant est celui de la maintenance payante. Dans ce concept, le client final ne
paie pas pour le remplacement des composants, mais paie un montant périodique prédéterminé. En
échange, le fournisseur s‘engage à entretenir les actifs faisant partie de l‘accord selon les KPI imposés,
tels que le temps de fonctionnement. Là encore, il fait appel à la numérisation et à la connectivité afin de
pouvoir tout contrôler le plus efficacement possible. La méthode de travail semble simple, bien qu‘il y ait
quelques points d‘intérêt.

3 niveaux de service (Transparence /Maîtrise / Sérénité)


Pour un montant prédéterminé, nous offrons à nos clients certains services dans le cadre de contrats de
maintenance. Nous leur garantissons une installation bien entretenue avec une fiabilité garantie et nous
les aidons dans certains délais de réponse. La formation et le suivi à distance sont également inclus dans
cet accord. Par exemple, nous pouvons effectuer des mesures de vibrations en ligne à distance.
Le grand avantage de cette approche est que nous bénéficions nous-mêmes du maintien de nos pompes
dans un état optimal. Il n‘y a pas vraiment d‘inconvénients, bien que j‘aie un conseil général : veillez à ce
que les connaissances de votre propre installation restent autant que possible au sein de l‘entreprise.

Référence : Chez Kebony, une usine chimique d’Anvers où le bois est modifié, on confirme les avantages de cette méthode. Filip Van Waterschoot est le superviseur technique de cette usine relativement récente. Nous lui avons demandé comment ils vivent le principe : “Nous avons environ 20 pompes centrifuges standard, une pompe submersible et un certain nombre de pompes à vide qui fonctionnent ici dans le cadre de ce contrat avec KSB. L’une des raisons pour lesquelles nous avons opté pour cette méthode est que nous n’avons pas assez de personnel pour le faire nous-mêmes. Mais ce n’est pas la seule raison. Comme ils le surveillent de très près, nous ne devons pas avoir de pièces de rechange en stock pour tout. Enfin, le fournisseur dispose également de toutes les connaissances possibles sur ses propres pompes. Ce serait une tâche désespérée de l’amener au même niveau en interne. Cela ne signifie pas que nous ne voulons pas être informés des performances des pompes. Grâce à une application web, le flux d’informations est facile. Nous avons une vue d’ensemble de toutes les pompes du contrat avec une liste de toutes les actions réalisées et à venir, nous pouvons consulter les fiches techniques et les vues éclatées.”

Sources
• Cursus Tribologie; Afstudeerrichting Master Integraal Onderhoudsmanagment (BME Gent 2014)
• Cursus Onderhoudsmanagment; Afstudeerrichting Industrieel Ingenieur Electro-Mechanica
(HB Brussel 1991)
• “Maintenance Managment” par Ir. Patrick Van Hoeserlande (KMS-Cursus), 2002