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Modélisation du temps de réaction d'un système industriel:application aux centrales thermiques d'Oyomabang I et II

( Télécharger le fichier original )
par Simon Alex BISSO NTYAM
Université de Yaoundé I - Ingénieur de conception en génie mécanique 2010
  

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V.2.Modélisation des temps d'attentes suite à un évènement non souhaité

(ENS).

V.2.1. définition et traitements des évènements non souhaités (ENS).

Les systèmes de décision des entreprises sont plongés dans un environnement qui génère de plus en plus d'événements. Une des principales tâches des systèmes de décision consiste donc à les prendre en charge de façon efficace les « évènements non souhaités », c'est à dire lorsqu'ils gênent le fonctionnement normal du système industriel. C'est dans ce cas que l'amélioration de la réactivité est primordiale. Les Évènements Non Souhaités doivent donc être caractérisés afin que le système de décision puisse rapidement les identifier et mettre en oeuvre le traitement adéquat.

V.2.1.1. Définition.

Un évènement non souhaité est définie comme étant toute information qui contredit une prévision faite aussi bien sur le système opérant que sur l'évolution des objectifs élaborés à partir de la prévision de l'évolution de l'environnement [004]. En d'autres termes les ENS sont des événements dont l'occurrence n'est pas planifiée, qui sont susceptibles de gêner le déroulement d'opérations de production et dans certains cas, de remettre en cause l'objectif même de production.

Modelisation du temps de reaction d'un systeme industriel : Application aux centrales thermiques
d'OYOMABANG I et II .

V.2.1.2. Catégories d'Évènements Non Souhaités (ENS).
Les principales catégories d'ENS reconnues en gestion de production sont recensées par la

figure 29.

Figure 29 : Les principales catégories d'ENS en gestion de production et en maintenance

1) Les ENS générées par le système opérant sont parfois appelées "ENS internes". Elles sont principalement engendrées par les aléas de disponibilité et de fiabilité des ressources (hommes ou machines) du système opérant. On trouve dans cette catégorie les erreurs humaines, l'absentéisme, les pannes machines, les casses d'outils, etc.

2) Les aléas liés aux fournisseurs et sous-traitants se transforment en ENS sur les intrants qui se traduisent par des défauts d'approvisionnement du système de production. Généralement, ces ENS sont générées par des retards de livraison ou la présence de non- conformités dans les matières, pièces ou composants livrés.

3) Les aléas de fonctionnement du système de décision créent des ENS que l'on peut qualifier de décisions intempestives. Elles résultent généralement de solutions élaborées à la hâte ou sans prendre en compte certaines contraintes ou encore sans considération pour les conséquences qu'elles entraînent sur les autres activités de l'entreprise. C'est le cas, par exemple, de la décision du service commercial de proposer des délais de livraison excessivement courts pour enlever un marché au mépris de la capacité réelle de production du système opérant.

4) Les aléas de fonctionnement du système d'information produisent des ENS dans les transmissions de données. En découlent des défauts d'informations qui se traduisent soit par un manque total (l'information ne parvient pas à son destinataire), soit par une

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insuffisance (l'information est incomplète ou erronée). Concrètement, on trouve dans cette catégorie les perturbations générées par des défaillances humaines (oubli de transmission d'informations, erreurs de transcription de données, etc.) ou techniques (panne du matériel support de la communication, etc.).

5) Les aléas liés aux clients génèrent des ENS sur les extrants. Leur origine est une variation de la demande des clients qui porte principalement sur la quantité ou les délais de livraison des produits. Dans cette catégorie d'ENS, sont classées, par exemple, les augmentations ou baisses soudaines du niveau des commandes dues à une variation de l'environnement ou à un effet de mode (le succès imprévu d'un produit aboutit à une incapacité du système à le produire dans les délais annoncés, etc.).

Les ENS qui entrent dans les quatre dernières catégories sont parfois appelées "ENS externes" parce qu'elles sont générées par l'environnement du système opérant.

V.2.1.3. Évènement Non Souhaité flou

Qu'elles soient exogènes ou qu'elles soient endogènes, les ENS peuvent avoir un caractère « flou ». C'est le cas par exemple, de celles engendrées par les commandes clients (annulation d'une commande, arrivée d'une commande urgente, etc.)[004]. En effet, les prévisions de ventes au début d'une année nécessite d'intégrer des commandes en cours de négociation. Ce type de commande engendre des bouleversements. De ce fait, ces commandes doivent pouvoir être modélisées de façon à pouvoir en tirer le caractère « sûre ». Il est cependant difficile de répondre objectivement par « oui ou non » à la question « La commande est elle sûre ? » et ceci tout simplement parce que la commande d'un client est incertaine. Elle ne peut donc pas être modélisée par la logique booléenne au risque de nous écarter de la réalité. On fait appel pour ce type de problème à la logique floue qui permet de définir une fonction d'appartenance permettant de mieux le rapprocher de la réalité.

En conclusion, qu'elles soient internes, externes et/ou floues, les ENS ont toutes un impact sur le système opérant.

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V.2.1.4. classification des évènements non souhaités

Du point de vue de la réactivité du système industriel, l'objectif est d'identifier rapidement les ENS et de mettre en oeuvre le traitement adéquat. La complexité de ce traitement est essentiellement fonction de l'importance de l'impact des ENS sur le fonctionnement du système opérant.

En conduite de système industriel, les ENS se classent en trois catégories :

> ENS faiblement perturbantes si elles ne contraignent pas le système de décision à remettre en cause le plan de production ; les objectifs assignés au système opérant peuvent être remplis grâce à un traitement des ENS qui ne prend en compte que le groupe d'opérations perturbées et les ressources associées ;

> ENS moyennement perturbantes si elles impliquent le calcul d'un nouveau plan de production sans générer de conséquences sur les extrants ; ces ENS peuvent être absorbées par le système opérant sans effet détectable sur les sorties du système de production ; les objectifs de coût, qualité et délais sont respectés ;

> ENS fortement perturbantes si, malgré l'élaboration d'un nouveau plan de production, elles ont des conséquences sur les extrants du système opérant ; les objectifs de coût, de qualité et particulièrement de délais ne peuvent plus être respectés.

V.2.1.5. Traitement des évènements non souhaités

La survie des entreprises dépend de leur faculté à faire face aux fluctuations de leur contexte économique, technologique, social voire politique. C'est pourquoi, dans un premier temps, il est indispensable de réduire le nombre d'ENS qu'elles auront à affronter. Ce sont des actions stratégiques à long terme, de nature préventive, qui permettent de mettre en place des moyens susceptibles d'éviter l'occurrence de certains ENS. Par exemple, pour le cas des fournisseurs et sous-traitants, il peut être bénéfique pour l'entreprise de mettre en place des relations étroites de partenariat. Elle peut ainsi obtenir la garantie de la régularité et de la qualité de la fourniture nécessaire à l'entreprise. En ce qui concerne les clients, elle peut disposer d'un organe de veille qui lui permet de surveiller les signes d'évolution de la demande. Les moyens déployés pour limiter les ENS liés aux systèmes de production peuvent consister en la formation des hommes, le développement d'une maintenance préventive, etc.

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Toutes les mesures ainsi mises en place ne peuvent empêcher l'apparition de certains ENS tels que: ceux qui sont liés à des informations manquantes, erronées ou mal exploitées, ceux qui surviennent au cours de la réalisation des tâches comme la casse d'un outil ou la panne inopinée d'une machine, etc.

Il est donc indispensable de mettre en place des moyens palliatifs qui permettent d'assurer l'efficacité de la réactivité du système pour prendre en charge ces ENS. Une grande partie de celle-ci est détectée au niveau du système opérant et peuvent donc être rapidement prises en charge par le niveau de décision le plus proche de celui-ci.

En général, les travaux effectués sur le traitement des ENS se concentrent uniquement sur les ENS internes ayant pour origine les machines de productions. En fonction du plus haut niveau d'impact de la perturbation, le traitement visera alors à trouver une nouvelle planification et/ou un nouvel ordonnancement qui soit aussi proche que possible de ce qui était initialement prévu et appliqué jusque là, pour atteindre les mêmes objectifs initiaux. Dans ce contexte plusieurs résolutions sont proposées. Nous citerons quelques unes :

> Une approche par modification de la planification qui consiste en des ajustements successifs du planning initial, à partir de modifications locales et limités des plans de charge des ressources impliquées ;

> La méthode AHP (Analytic Hierarchy process), qui est une approche multicritères permettant, lorsqu'on est face à l'impossibilité de réaliser une tache sur une machine initialement prévue, de déterminer la « meilleure »machine pouvant la remplacer. Cette approche intègre différente indicatrice propre à chaque machine candidate, selon les critères temps, cout et fiabilité.

> Une approche par séquence de groupe de taches permutables qui consiste à rechercher un ensemble d'ordonnancement admissible prédictif.

Lorsque l'ENS est d'origine externe le plus souvent, les objectifs de production sont remis en cause, et par ricochet la planification initiale. Le traitement va donc consister à définir de nouveaux objectifs et donc une nouvelle planification.

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v.2.2.modélisation du processus.

V.2.2.1) Traitement périodique (ENS sans arrêt de production).

Lorsqu'un problème technique se pose (appareil défectueux, panne de machine, incident d'exploitation, etc.), constaté soit par l'exploitant de la salle de commande, soit lors de la ronde des exploitants, une demande d'intervention (D.I) est remplie par le chef de quart et transmise à son supérieur, le chef de service exploitation, pour validation. Si celui-ci valide la D.I, il la transmet au chef service maintenance. Ce dernier évalue la gravité du problème et planifie l'intervention en fonction du degré de gravité de l'ENS (immédiatement si l'ENS peut interrompre la production, quelques jours après, ou une semaine après si ce n'est pas le cas). Ce dernier émet alors le l'ordre de travail, (OT) correspondant, et la transmet à la section correspondante (mécanique ou électrique) pour la formation d'une équipe de travail et l'intervention. L'équipe formée, doit élaborer une JSA (Job safety Analysis), qui décrit les étapes de travail, les risques courus, et les précautions à prendre. Le chef d'équipe présente donc tous les documents relatif à l'intervention (DI, OT, JSA) au chef de quart qui les vérifie et initie le permet de travail pour le faire valider par le chef de la centrale. Ensuite, le chef de la centrale vérifie tous les documents et signe le permit de travail (PT). Ce n'est qu'après cette signature que l'équipe de maintenance peut intervenir sur un équipement. Apres le travail, les maintenanciers signalent le chef de quart qui clôture le Permet de travail.

N.B: il est à noter pour les raison de célérité, la signature du permit de travail à été délégué par le CC. Les chefs services et le coordonnateur HSE peuvent alors signer le permit de travail.

V.2.2.2) traitement évènementiel (incident : ENS avec arrêt de production). Lorsqu'un problème technique se pose lors de la production d'électricité (lorsque les groupes sont en marchent), constaté par l'exploitant de la salle de commande, une demande d'intervention (D.I) est remplie par le chef de quart après avoir mis hors service l'équipement concerné (consignation). Ce dernier informe immédiatement : le chef service d'exploitation, le chef de la centrale, le chef service maintenance, le Grid dispach et essaye de repérer l'origine du problème. Fait appel aux personnes en astreintes, pour intervention immédiate tout en respectant toutes les mesures de sécurités au travail. Le chef de quart est tenu de rédiger un rapport d'incident qu'il va transmettre à la hiérarchie.

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Après chaque incident, il est prévu une root causes Analysis: qui est une réunion qui regroupe tous les acteurs qui entrent en jeu dans le processus de traitement pour faire une évaluation profonde des causes de l'incident afin d'en tirer les résolutions pouvant ainsi permettre de prévenir ce genre d'incident dans le futur.

Figure 30 : modélisation du processus de traitement

V.2.3. modélisation de la dynamique de traitement des ENS.

Comme nous l'avons mentionné au paragraphe ci-dessus, le processus de traitement comporte 3 niveaux dans le cas le plus défavorable et 5 sous-processus. Pour définir les paramètres de notre modèle, nous avons fait un recensement des ENS qui ne nécessite pas un arrêt de production et des incidences pendant la période allant de janvier à juin 2010. Ces résultats sont consignés dans les tableaux qui suivent :

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date

installation

Description de la tache

Début

fin

Temps

05/01/10

GRP 203

Nettoyage de radiateur

08/01/10 à

08/01/10 à

06H00

 
 
 

8H00

14H00

 

08/01/10

GRP 102

Étanchéité des Fuites d'eau pipe circuit

08/01/10 à

08/01/10 à

06H50

 
 

préchauffé

8H00

14H50

 

18/01/10

GRP 102

Etanchéité fuite de fuel et resserrage de

18/01/10 à

13/01/10 à

05H30

 
 

canalisation fuel

8H00

13H30

 

19/01/10

GRP 101

Remplacement des pipes hautes pressions

19/01/10 à

19/01/10 à

03H30

 
 

cylindre B7

8H00

11H30

 

20/01/10

GRP 102

Inspection et recherche fuite d'eau et vapeur,

20/01/10 à

20/01/10 à

03H00

 
 

poste de visite arbres à cames, resserrages

visserie canalisation retour fuel cylindriques

8H00

11H00

 

25/01/10

GRP 102 et

Révision des équipements des culasses

25/01/10 à

25/01/10 à

05H00

 

GRP 208

 

8H00

13H00

 

23/02/10

Pompe HFO

nettoyage des filtres pompe dépotage HFO

23/02/10

24/0/10

06H00

 

dépotage

colmate.

8H00-

08H00-

 
 
 
 

11H00

11H00

 

01/03/10

Porterelle

refixer porte local dépotage cassé

01/03/10

01/03/10

06H00

 

dépotage

 

09H00

15H00

 

11/03/10

Pompe effluent

Révision de la pompe effluente.

16/03/10

16/03/10

06H00

 
 
 

9H00

15H00

 

17/03/10

Vanne

Traitement de la Vanne d'appoint d'eau

17/03/10

17/03/10

02H00

 

d'appoint d'eau

 

8H00

10H00

 

24/03/10

Pompe

Dépose et entretient de la pompe

24/03/10

24/03/10

02H00

 

d'appoint

 

8H00

10H00

 

31/03/10

Bac de rétention

Déboucher la canalisation permettant

31/03/10

31/03/10

03H10

 
 

l'écoulement

8H00

11H10

 

08/04/10

SEPHF (2)

Remplacement des masselottes

08/04/10

08/04/10

02H00

 
 
 

8H00

10H00

 
 

Tableau 4 : traitement des ENS sans interruption de production

Sources : cahier de programmation et consignations des travaux mécaniques

date

installation

Description et causes probables de l'incident

Actions menées

Début

fin

Temps

18//01/10

GRP101

Raccord de fixation pipe d'alimentation pompe d'injection N° B7 dévissé, provoqué probablement suite aux multiples vibrations.

Information de la hiérarchie, établissement d'une DI, ronde autour du groupe et fixation des raccords de fixation pipe d'alimentation.

20H26min

20H48min

22min

01/02/2010

GRP103

Importante fuite de combustible au niveau du pipe principal combustible banc A cylindre A9.les vis de fixation du distributeur de fioul se seraient desserrées suite probablement aux vibrations.

Balisage et consignation du groupe, Information de la hiérarchie, appel du chef cellule mécanique pour intervention, intervention effective dans 30min,

17H43min

20H30

2H47 min

25/02/10

GRP 101

Fumée abondante et la présence des flammes au niveau des turbos compresseurs du groupe. Les causes probables sont, la projection de combustible sur le turbo et les parties chaudes du groupe provoquant ainsi des flammes suite à une rupture des vis de fixation du pipe d'alimentation en combustible du banc B

Arrêt d'urgence du groupe, prompte réaction dans l salle des machines des exploitants et des main tenanciers extincteurs en mains pour éteindre le feu, arrêt des modules du groupe, information de la hiérarchie, balisage de la zone et début de nettoyage du groupe et du sol au provalent, interventions immédiate de la maintenance mécanique et électrique.

16H01min

19H01

03H00

01/03/10

GRP 101

Arrêt automatique du groupe par déviation d'un cylindre, causes probables, disfonctionnement du connecteur de sonde du cylindre B1 qui transmettait de mauvaises valeurs au superviseur.

Information de la hiérarchie, appel de du chef cellule mécanique pou intervention, intervention des exploitant et des mécaniciens.

19H00

20H01

1H01

 

Tableau 5 : traitement des incidences

Sources : rapports d'incidences.

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A partir des tableaux précédent, nous constatons que :

Les ENS détectés lors du fonctionnement sans interruption de la production sont traité le lendemain. Et quand il y a pas d'ENS ce sont les travaux de maintenance planifiés tels que les visite après un certains nombres d'heures de marche, le nettoyage et l'entretient de certains équipements. Nous pouvons alors définir les paramètres de notre modélisation comme suit :

> Unité de temps : minutes

> Date de référence : nous allons prendre 06H00 qui est l'heure de prise de service du 1er quart de la journée qui travaillera pour préparer la période de pointe. Cette date sera considérée comme origine de temps : to

> Nous supposons que la date d'occurrence de l'ENS est la 6ème heure après l'heure de référence, soit 360 minutes : U0.0= 360. Donc à 12 heures. (c'est une variable qui dépend des ENS, cette valeur est arbitraire et n'influence aucunement le résultat).

> Les périodes des niveaux sont les suivantes :

ü Après constatation de l'ENS, l'exploitant (chef de quart) a 5 minutes pour remplir la DI, la transmettre au chef service exploitation et informer le Grid dispach et le chef de la centrale. Parallèlement, les équipes d'interventions disposent du même temps pour remplir la fiche d'évaluation des risques et transmettre les documents du chantier au chef de quart pour validation du permit de travail. P0 = 5.

ü Le chef de service exploitation quant à lui a 10 minutes pour vérifier l'effectivité de l'ENS, mesure la gravité, la valide et la transmet au chef service maintenance. Parallèlement, les chefs de cellules mécaniques et électricités ont également le même temps pour former les équipes de travail quand ils ont reçu l'ordre d'intervention du chef service de maintenance : P1= 10.

ü Le chef service maintenance lui a 15 minutes pour valider les suggestions de solutions proposées, planifier l'intervention, donner l'ordre d'intervention (permis de travail), et désigner les cellules impliquées pour la résolution du problème : P2= 15.

> Nous allons initialiser la période de référence de toutes les périodes à la date de référence to ainsi, on a : X0=X1=X2=0.

Figure 31 : couple horizon/période par niveau de prise de décision.

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V.2. 4.évaluation du temps de réaction.

D'après la classification des ENS par ordre de gravité, il est important de signaler que, compte tenu de notre processus de traitement, certains ENS trouverons d'embler leur solution après leur examens par les exploitants et d'autres ayant une gravité un peu plus grande trouverons leur solutions après l'examen du chef de service maintenance et/ou avec l'apport du chef de la centrale. Dans la suite nous allons présenter le temps mis pour le traitement dans chaque étape et par niveau de prise de décision. Nous avons la modélisation suivante :

Il est à noter que :

Ce sont les exploitants qui interviennent dans le sous-processus 0, le chef service exploitation dans le sous-processus 1, le chef service maintenance dans le sous-processus 2, les chefs de cellules dans le sous-processus 3 et les équipes de maintenances dans le sous-processus 4.

 

: Etape E1

 

: Etape E3

: Etape E4

 

: Etape E2

Sous-processus 0 (SPo)

constatation de l'ENS. Cette étape peut

prendre 1 minute

c'est le temps qui s'écoule entre la fin de la rédaction et le la transmission de la DI ; c'est le temps d'attente.

rédaction de la DI par le chef de quart cela peut prendre 3 minutes

c'est la transmission de la DI chez le chef d'exploitation cela peut prendre 2 minutes.

Sous-processus1 (SP1)

prise en compte de la DI par le chef service exploitation. Cette étape peut prendre 2 minutes

C'est le temps qui s'écoule entre la fin de l'examination de l'ENS par le chef service exploitation et sa transmission chez le chef service maintenance : c'est le temps d'attente

c'est l'étape ou le chef d'exploitation examine la gravité de l'ENS et son impact sur la production. Cela peut 5 minutes.

c'est la transmission de la DI chez le chef service maintenance cela peut prendre 2 minutes.

Sous-processus2(SP2)

prise en compte de la DI par le chef service maintenance, cela peut prendre 2 minutes

c'est le temps qui s'écoule entre la fin de traitement de la DI et la transmission du PT et de la DI correspondante aux chefs de cellules : c'est le temps d'attente

validation des propositions de solutions proposées pour la résolution de la DI, planification de l'intervention, et choix des cellules qui doivent intervenir. cela peut prendre 10 minutes.

c'est la rédaction de l'ordre de travail et la transmission aux chefs de cellules concernées. Cela peut prendre 4 minutes.

Sous-processus3(SP3)

réception des DI et PT validé par le chef service maintenance par les chefs de cellules. Cela peut prendre 1 minute

temps qui s'écoule entre la formation des équipes de travail et la mise en leur possession des DI et PT : c'est le temps d'attentes.

Formations des équipes de travail pour l'intervention par les chefs de cellules. Cela peut prendre 5 minutes

transmission des DI et PT aux équipes d'intervention. Cela peut prendre 3 minutes.

Sous-processus4(SP4)

réception DI et des PT par les chefs

d'équipes et remplissage de la fiche d'analyse des risques. Cela peut prendre 2 minutes.

temps d'observation du comportement de la

structure réhabilitée : c'est le temps d'attente.

Validation des documents d'intervention par le chef de quart et intervention. La durée de cette étape dépend de la gravité de l'ENS. Ici nous allons prendre 3 heures soit 180 minutes.

 

Tableau 6 : acti vités dans les sous-processus en traitement périodique.

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Nous pouvons donc résumer les temps des différentes étapes dans le tableau qui suit :

Sous-processus(i)

Durée E1 (di, 1)

Durée E3 (di, 3)

Durée E4 (di, 4)

0

1

3

2

1

2

5

2

2

2

10

4

3

1

5

3

4

2

180

 

Tableau 7 : temps d'activite dans les sous-processus en traitement

periodique.

Comme le temps de réaction du système est la différence du temps de sortie et du temps d'entrée
que nous connaissons déjà, nous allons donc déterminer le temps de sortie du système Sn.

U0=360

système

paramètre définissant le système

sous-processus

Xm (0)

période Pm

Durée di, 1

Durée di, 3

Durée di, 4

SPO

0

5

1

3

2

SP1

0

10

2

5

2

SP2

0

15

2

10

4

SP3

0

10

1

5

3

SP4

0

5

2

180

 

Tableau 8 : Paramètres du système

sous-processus i

Entrée Ui

 

attente di, 2

 

synchronisation Ki, n

sortie SPI

 

SPO

 

360

 

4

73

 

370

SP1

 

370

 

8

38

 

387

SP2

 

387

 

1

26

 

404

SP3

 

404

 

5

41

 

418

SP4

 

418

 

0

84

 

600

Tableau 9 : Données initiales calculées

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Pour le calcul des données, nous procédons de la manière suivante :

Les périodes de synchronisation Ki, n en appliquant la formule suivante :
iki,n=A. si 3 A. e IN Ut(n)+di,i_xm(o)=APin

/U1 (n)+clio. --Xm(0)) (V-1)

ki,n=E1 +1 sinon

Pm

Après avoir calculé ki,1 nous calculons alors la sortie du sous-processus Si(n) de la manière suivante :

Si(n) = Xm(0) + ki,1 X Pm + ? l=3clij (V-2)C'est à partir de la que nous pouvons alors calculer les temps d'attente du sous processus ainsi

qu'il suit :

c11,2 = Si(n) -- (Ui(n) + ? jEti,3,41 di,i) (V-3)

Nous pouvons donc calculer toutes les données du tableau précédent quant on sait que la sortie du sous-processus n est l'entrée du sous-processus n+1.

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"Je ne pense pas qu'un écrivain puisse avoir de profondes assises s'il n'a pas ressenti avec amertume les injustices de la société ou il vit"   Thomas Lanier dit Tennessie Williams