Amélioration du système de séchage artificiel des fèves de cacao dans les régions à forte pluviométrie au Cameroun : cas du bassin de production du sud-ouest.

CHAPITRE 1 : CADRE CONCEPTUEL DES DÉFAUTS DE FABRICATION DES ÉQUIPEMENTS

INTRODUCTION DU CHAPITRE 1

Il est clair ici que le terme défaut pour un équipement désigne tout simplement sa défaillance dans l'accomplissement des tâches tel qu'initialement prévu. Toutefois, à la phase d'études d'une machine industrielle, le concepteur peut contrecarrer les défauts éventuels si non de les atténuer. Ceci passe par la prise en compte des sollicitations auxquelles sont soumis les équipements durant leur exploitation, à l'environnement d'utilisation, de leur maintenabilité et aussi de leur simplicité à être utilisés par des opérateurs. Dans ce chapitre, nous allons exposer de prime à bord sur la conception des équipements, des machines de production et sur les défaillances liées à l'exploitation de ces derniers. Par la suite nous allons effectuer le tour d'horizon des méthodes d'amélioration de la qualité en présentant quelques outils qui les accompagnent.

I. L'EVOLUTION DE L'INDUSTRIALISATION DES ENTREPRISES

La mise au point de la machine à vapeur en 1769 par James Watt, transforme le travail et le transport. Des usines dans des secteurs variés tels que la métallurgie, la mécanique, les textiles naissent et emploient des ouvriers. Il s'en suit une course vers la recherche de nouvelles sources d'énergie telle que le pétrole. Ceci va permettre de mettre au point le moteur à explosion favorisant ainsi une nouvelle étape d'industrialisation. L'accès à l'électricité va permettre aux usines de concevoir des machines et équipements industriels de plus en plus robustes et fiables capables d'accroitre de temps de production et permettant par ricochet une augmentation de la rentabilité. Toutefois afin de maintenir un niveau de productivité acceptable et faire face à la compétitivité, il va falloir concevoir des machines qui puissent s'adapter à une production flexible. Toutefois la course effrénée vers la production massive avec des délais très compressés n'est pas sans risques sur la qualité du produit en fin de fabrication.

I.1 LA CONCEPTION ET LA FABRICATION DES ÉQUIPEMENTS DE PRODUCTION

La conception c'est l'art de créer soit à partir de rien, soit à partir d'un modèle vétuste existant. On parlera d'innovation. À partir des attentes du demandeur, il est important de formaliser les solutions technologiques les plus adaptées. Il s'agit de calculer, de dimensionner l'équipement. Pour le faire, les industries mettent en place au sein de leur organisation un bureau d'études. Ce dernier intervient dans les premières phases de la vie d'un produit ou d'un système. Il est chargé des analyses techniques et des activités d'ingénierie. Après les tests des résultats obtenus et toutes les validations internes suivant les protocoles de l'organisation, les « out put » du bureau d'études que sont la notice de fabrication, la note de calcul, les plans d'ensemble et les plans de définition sont réceptionnés comme intrants par le bureau de méthodes qui élabore les procédés de fabrication en prenant en compte la disponibilité des ressources (machines, personnel, etc.). Le bureau de méthode est la plaque tournante dans la méthodologie de fabrication d'un équipement, car il est en relation avec la qualité, la logistique, la production, les achats et le service commercial. Il convertit le travail préalablement effectué par le bureau d'études en phase de travail dans l'usine.

I.1.1 L'IMPORTANCE DU CAHIER DE CHARGES

La norme NF X50 151 de 1984 définit le cahier des charges comme un document par lequel le demandeur exprime son besoin en termes de fonctions de service ou contraintes. C'est un document qui reprend les exigences et les attentes du donneur d'ordres. Il spécifie, explique, délimite le travail à exécuter et permet aux parties prenantes de se mettre d'accord prioritairement sur les conditions technologiques du produit ou service. L'aspect technologique concerne non seulement les propriétés intrinsèques de l'équipement, mais aussi sa capacité à satisfaire son utilisateur dans un environnement donné. Seront donc évoqués, entre autres les plans, les matériaux constitutifs de l'équipement, la robustesse et la maintenabilité. Un inventaire de ressources est réalisé à partir de ce document. Il en découlera toutes les ressources humaines, matérielles et financières qui interviendront dans le processus de réalisation de ce projet. Le fabricant peut ensuite donner un délai de livraison à son client.

I.1.1.1 LE CADRE NORMATIF COMME GAGE DE LA QUALITÉ DES ÉQUIPEMENTS

L'entrepreneur se doit de mettre en place une démarche qualité. Celle-ci se définit comme son engagement envers son client, lui garantissant la fiabilité de son produit, son service, ou son équipement le cas échéant par la mise en oeuvre des procédures validées. Ces procédures auront pour objectif de donner une assurance au client que tous les moyens sont mis en oeuvre pour obtenir des prestations de qualité. La norme AFNOR FD S99-132 d'Avril 2000, propose le schéma ci-après (Figure 1) comme une illustration d'une démarche qualité.

Figure 1: Schématisation de la qualité dans le domaine des services et adaptée à la santé.

Qualité attendue

Qualité voulue

Qualité vécue

Qualité délivrée

Écart de vue des clients

Point de vue de l'entreprise

Écart de conception

Écart de perception

Écart de délivrance

Écart de satisfaction

Référentiels de bonne pratique

Source : AFNOR FD S 99-132-Avril 2000

· La qualité vécue par le client est celle qu'il expérimente ; elle dépend de la qualité attendue et de la qualité effectivement délivrée ;

· La qualité voulue est celle que l'entreprise doit prendre en compte dans le cahier de charges. Elle est assimilée à la qualité attendue par le client ;

· La qualité effectivement délivrée : s'appuyant sur le référentiel de bonne pratique, elle doit correspondre à la qualité voulue par l'entreprise.

L'écart de délivrance est un exemple de variabilité (Mura). L'écart de satisfaction aura un impact sur la relation entre le client et son fournisseur.

I.1.1.2 LES DOCUMENTS DE RÉFÉRENCE

Il s'agit de toute la documentation prescrite ou transmise par le client dans son appel d'offres ou son cahier des charges. Celle-ci est exigible pour :

· Mieux cerner le besoin du client ;

· L'utilisation des spécifications propres au client ;

· La prescription des normes applicables.

Dans le cas où les normes sont insuffisantes, l'entrepreneur qui est censé avoir une parfaite connaissance des travaux à réaliser pour garantir un meilleur produit peut proposer des documents de référence. Ceux-ci ne devront pas être en contradiction avec ceux prévus par le MOA^21(*).

I.1.1.3 LA GESTION DE LA DOCUMENTATION

Dans la phase d'études, le client peut être amené à modifier la conception du produit à fabriquer. Ceci peut naître des résultats des notes de calcul ou des essais non concluants sur un prototype. Il en est de même pendant la production, certaines opérations peuvent s'avérer irréalisables du fait de l'environnement défavorable. Le client pour chacun de ces cas ou encore pour d'autres raisons non évoquées, peut modifier la conception du produit sans changer la fonction première de ce dernier. Toute la documentation des échanges liés au changement du scope, sera rigoureusement archivée et ces informations transmises à l'ensemble de la chaîne de production.

I.1.2 LA QUALITÉ DANS LA CONCEPTION DES ÉQUIPEMENTS DE PRODUCTION

Cette étape est indispensable en partie pour la maîtrise de la sécurité des équipements. D'autres parts, il s'agit d'atténuer des risques potentiels en matière de défauts. La qualité dans la conception des équipements de production sera de définir le taux de défauts acceptable et les indices de capabilité requis. Il conviendra de mettre en place des procédures régissant :

· Les approvisionnements des marchandises, des matériaux, des consommables et autres intrants dans le processus de production. Ces derniers doivent être traçables et contrôlés à la réception. Les fournisseurs eux-mêmes doivent être enregistrés et évalués ;

· Les méthodes de production qui consistent à lister les opérations, les machines de production et s'assurer de la disponibilité de la main-d'oeuvre ;

· Le dévernissage après la production (éventuellement), les points de contrôles et les tests pendant et après la production. Ils permettent de se prémunir contre des défaillances « de jeunesse », parlant des défauts qui apparaissent une fois que l'équipement est livré chez le client.

I.1.2.1 LA FIABILITE DES ÉQUIPEMENTS

La fiabilité d'un équipement ou d'un système est sa capacité à accomplir une fonction dans des conditions données pendant un intervalle de donnée. C'est une fonction de probabilité noté R(t) qui exprime la probabilité que l'entité ne soit pas défaillante dans l'intervalle de temps [0; t]. L'indice de fiabilité est la moyenne des temps de bon fonctionnement (MTBF).

MTBF = Somme des temps de bon fonctionnement / nombre de défaillances.

Les temps de bon fonctionnement incluent les temps d'arrêt hors défaillance et les temps de micro-arrêt. L'antonyme de la fiabilité est la défaillance (non-fiabilité). Pour prévenir les défaillances et assurer la fiabilité de son équipement, le recours à un AMDEC^22(*) est décidé en règle générale pour tous nouveaux processus, et aussi pour un processus existant afin de valider, modifier un plan de contrôle. L'AMDEC est réalisé à titre préventif pour :

· La recherche des défauts potentiels d'un produit ou d'un service engendrés par un processus ;

· L'évaluation de leurs effets en clientèle (client de l'opération suivante ou client de l'usine aval ou client final) ;

· L'identification des causes possibles ;

· La recherche d'actions préventives et leur mise en oeuvre.

Les trois courbes illustrées par Bellaouar et Beleulmi (2014), permettent de mettre en évidence la particularité de chaque défaillance selon d'elles sont de nature électromécanique, électrique ou encore mécanique.

Figure 2. Courbes caractéristiques du taux de défaillance.

Source : BELLAOUAR et BELEULMI (2014)

Courbe A : Situation dans des systèmes mécaniques

Courbe B : Situation dans des systèmes électromécaniques

Courbe C : Situation dans des systèmes électriques

ë (t) : Taux de défaillance.

I.1.2.2 LA MAINTENABILITÉ DES ÉQUIPEMENTS

Dans des conditions données, la maintenabilité est l'aptitude d'un bien à être maintenu ou rétabli rapidement dans un état où il peut accomplir une fonction requise, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions données, en utilisant des procédures et des moyens prescrits. C'est aussi la probabilité de rétablir un système dans des conditions de fonctionnement spécifiées, en des limites de temps désirées, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions données, en utilisant des procédures et des moyens prescrits.

À partir de ces définitions, on distingue :

· La maintenabilité intrinsèque : elle est construite dès la phase de conception à partir d'un cahier des charges prenant en compte les critères de maintenabilité (modularité, accessibilité, etc.) ;

· La maintenabilité prévisionnelle : elle est également construite, mais à partir de l'objectif de disponibilité ;

· La maintenabilité opérationnelle : elle sera mesurée à partir des historiques d'interventions.

L'analyse de maintenabilité permettra d'estimer la MTTR (Main time to repair ou Durée moyenne de réparation) qui en est un indice. Elle permet également de déduire le taux de réparation (u).

MTTR = Temps d'arrêt total / nombre d'arrêts ì = 1 / MTTR

Il est à noter que la maintenabilité dépend de plusieurs facteurs. Ils peuvent être liés à la conception de l'équipement (études, facilité d'utilisation, fiche technique, disponibilité des pièces de rechange), à la qualité du service après-vente et à la politique de maintenance applicable (formation du personnel, moyens).

I.1.2.3 LA DISPONIBILITÉ DES ÉQUIPEMENTS

Toutes les actions en amont inhérentes à la maintenance contribuent à la disponibilité des équipements ou matériel impliqué dans un processus de production. Le concept de disponibilité des équipements se manifeste par :

· La minimisation des arrêts pendant la production ;

· La rapidité à remédier à une panne lorsqu'elle survient.

La disponibilité des équipements est le reflet de la fiabilité et de la maintenabilité, car ces derniers permettent de maitriser réciproquement les MTBF (Moyenne des temps de bon fonctionnement entre deux défaillances consécutives) et les MTTR qui sont des indicateurs de maintenance.

Disponibilité = MTBF/ (MTTR-MTBF)

· La somme des temps de bon fonctionnement est égale au temps total d'analyse (période de référence) moins la somme des temps d'arrêts ;

· Le nombre de périodes de bon fonctionnement (TBF) est normalement égal au nombre de défaillances (arrêts) de la période si on considère le début et la fin de la période comme un seul temps de bon fonctionnement (Cas n°1) ou bien si on effectue l'analyse entre deux arrêts, sans prendre en compte l'arrêt initial (Cas n°2).

Figure 3 : Cas numéro 1 de TBF

Source : http://jackadit.com/index.php?page=indus3

Figure 4 : Cas numéro 2 de TBF

Source : http://jackadit.com/index.php?page=indus3

Figure 5 : Schéma synoptique de la maintenance des équipements

Source : http://jackadit.com/index.php?page=indus3

MUT (Mean Up Time) : Durée moyenne de fonctionnement après réparation

MDT (Mean Down Time) : Durée moyenne d'indisponibilité (temps de détection de la panne + temps de réparation + temps de remise en service)

MTBF = Ó Temps de bon fonctionnement / Nombre de défaillances ou nombre de périodes de bon fonctionnement

MTTF (Mean Time To Failure) : Durée moyenne de fonctionnement d'un équipement avant la première défaillance MTTF = ? [0; +8[R(x).dx

* ²¹ MOA : Maître d'ouvrage

* ²² AMDEC : Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité. Est un outil de sûreté de fonctionnement et de gestion de la qualité développé par l'armée américaine dans les années 1940.