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de diagnostic et de pronostic utilisées en fiabilité et maintenance industrielle.

André Lannoy

IMdR 1

Some methods of analysis, diagnosis and

industrial maintenance. 2

Résumé

industriellemontrel'intĠrġt d'une sûretél'indisponibilitĠ s'aǀğre l'analyse d'edžpĠrience d'inspection, tempsd'Ġmettre l'Ġtat pronosticL'edžposĠ l'heure ces'appuient connaissancesd'edžpĠrience l'edžpertise comportementcesl'objet

3 Plan

1 Le contexte de la maintenance industrielle

2 L'optimisation de la maintenance

3 Le diagnostic

Définition

4 Le pronostic

Définition

Méthodes fiabilistes

MĠthodes d'anticipation

5 Conclusions et perspectives

4

1 Le contexte de la maintenance industrielle

Maintenir voire améliorer les objectifs de sécurité RĠduire l'indisponibilitĠ (fortuite ou programmée)

Réduire les coûts

5 la prolongation de la durĠe d'edžploitation

Détection du vieillissement

Estimation de la durabilité

Détermination des actions de maintenance à

reconception

Modélisation technicoasset

management) 6 préventive par: l'analyse des dĠfaillances et dĠgradations, -un pronostic, c.ă.d. la prĠǀision d'une durĠe de vie résiduelle 7

Yu'est-

Ensemble de toutes les activités techniques,

ǀie d'un bien, destinĠes ă le maintenir et ă le rĠtablir dans un état dans lequel il peut accomplir la fonction 8

Types et

Défaillancecessation de

sa- , ͞tout ou", vieillissement

Maintenance correctivemaintenance

- ͞run to failure" - technologique 9

Types et

Dégradationévolution

caractéristiques d'utilisation - phénomène

Maintenance maintenance

d'un bien- 10

Les différentes MP

Des objectifs de sûretéperformances industrielles ((localisation, disponibilitĠ du soutien, groupement d'actions de

maintenance)),

Maintenance systématique

Maintenance conditionnelle: maintenance préventive basée sur une surveillance du fonctionnement du bien et/ou des paramètres significatifs de fonctionnement intégrant les - surveillance , "

Maintenance prévisionnelle: maintenance conditionnelle edžĠcutĠe en suiǀant les prĠǀisions edžtrapolĠes de l'analyse et de l'Ġǀaluation de paramğtres significatifs de la dĠgradation d'un bien t surveillance + prévision extrapolée, dite aussi

11

Les objectifs de la maintenance prévisionnelle

Les objectifs de la maintenance prévisionnelle sont donc: -d'assurer la fonction future du SSC, et donc d'anticiper au mieudž l'opĠration de maintenance (généralement lourde et coûteuse) à réaliser, -aprğs aǀoir ǀĠrifiĠ l'Ġtat de fonctionnement et de dĠgradation du SSC ă partir de donnĠes mesurĠes, de retour d'edžpĠrience et d'edžpertise et aǀoir Ġtabli un diagnostic de cet Ġtat. 12

Quelques autres définitions

évènements potentiellement pénalisants en termes de sûreté, disponibilité ou de coûts (Marle, 2002)

Mécanisme de dégradation: specific

changes (EPRI, 1993)

Vieillissement: general

SSC 13

2 La démarche OMF

Une démarche "

d'optimisation de la maintenance par la fiabilitĠ 14 la aux

Recherche des matériels et

modes de défaillance significatifs

Analyse du retour d'edžpĠrience

Orientations de maintenance

Matériels et modes de

Évaluation des enjeux

Évaluation des performances

Optimisation de la maintenance

non critiques critiques

Maintenance

15

La méthode OMF appliquée aux

composants passifs (structures, tuyauteries, ...)

Analyse fonctionnelle du système

Recherche des Composants et Modes

de Défaillance Critiques (AMDEC)

Évaluation des indicateurs de fiabilité

(Modğles de fiabilitĠ et aǀis d'edžperts) d'edžpĠrience

Optimisation de

16

Les difficultés rencontrées

Les conditions futures d'edžploitation t

- elles ă l'image du passé?

Apparition d'un nouǀeau mĠcanisme de

dégradation?

Quelle efficacité pour les parades?

DĠtection d'un ǀieillissement͍

l'OMF 17

L'Ġǀolution de la maintenance

PBMP

OMF, 1989, optimisation de la MP

Maintenance conditionnelle: s

LCM, 2000, extension de la durée de vie, maintenance

AM, asset management, 2003, valorisation technico

AP, 2007, amélioration continue de la fiabilité, anticipation, ajustement permanent de la maintenance, organisation de la maintenance 18

L'Ġǀolution de la dĠgradation (Lorton

19

Les problèmes

La détection

La fiabilité et les performances des capteurs

Le facteur d'usage et le diagnostic (health)

L'Ġǀolution de la dĠgradation

La connaissance des conditions de service futures

L'efficacitĠ de la maintenance

L'extrapolation - -

La confiance dans l'edžpertise

Les incertitudes

Le seuil acceptable

20

3 Analyse du retour d'edžpĠrience et

Le diagnostic est au moins le résultat - synthğse de l' analyse du retour d'edžpĠrience des défaillances et des dégradations; il analyse la stratégie existante de maintenance.

Diagnostic panne, sa localisation et l'identification de la cause (EN 13306, 2001)

Diagnosis:

A partir de ce diagnostic, on pourra tenter de pronostiquer le comportement futur. 21

Les méthodes de diagnostic

(panorama non exhaustif)

Elles dépendent de la connaissance du SSC:

les connaissances: AMDE les donnĠes de retour d'edžpĠrience: analyse de la défaillance / dégradation, identification des causes, le retour d'edžpĠrience et l'edžpertise disponibles variables importantes, classes de problèmes, état du les modèles physiques calcul/observation et détection des incohérences 22
L'analyse des dĠfaillances ͬ dĠgradations Le retour d'edžpĠrience de la maintenance couǀre les besoins de - Le modğle de maintenance (l'arborescence fonctionnelle - d'edžpĠrience ă suiǀre.

Le retour d'edžpĠrience donne une ǀision rétrospective; il est nécessaire mais ne suffit pas pour une vision prospective.

23

Schématisation du processus de retour

d'edžpĠrience

Mécanisme

de

Cause de

Mode de

défaillance arborescence fonctionnelle de Défaillance et maintenance

Processus

exploitation critique (DONNEES 24

Quelques méthodes utilisées

pour établir un diagnostic

Schémas techniques et fonctionnels

AMDE Tableaux͗ effets ї causes ї actions de maintenance

Tests comparaison des rĠponses d'un SSC soumis à une sollicitation à des réponses de référence (bancs de test, tests intégrés, télédiagnostic)

Analyse causale

Systèmes experts: à partir de faits observés (base de faits), (si, et, ou, alors, arbitrages, prioritĠs) puis proposition d'une action de maintenance

Réseaux

25
Diagnostic ă partir du retour d'edžpĠrience et d'edžpertise t d'une pompe primaire

Subit des pressions de l'ordre de 155 bars

Pression en aval du joint 1 de 2 à 3 bars

26

Objectifs

Mieux comprendre le processus de

Modéliser

Modéliser l'interaction

Estimer la

Détecter les variables

Mieux maîtriser les risques, et mieux maîtriser les coûts :

Trouver des

Quantifier l'impact d'une action de maintenance

Différer ou éliminer le vieillissement

Aider ă l'optimisation de maintenance ͗

Analyse de sensibilité

Analyse de

Aide au

Aide à la

27

Construction de la structure du réseau

Regroupement

Ordre naturel = causalité

Trois types de variables :

d'entrĠe (indépendantes) intermédiaires expliquées (d'intĠrġt)

Paramètres

d'edžploitation

Paramètres

d'influence d'obserǀations 28

Réseau du joint 1 d'une pompe primaire 900 MW

Ad : âge de la douille

Ab : âge de la bague

PI2 : débit au démarrage à 25 bars

3H3 SUpVHQŃH G·LPSXUHPpV GMQV 5F9

3H4 YLNUMPLRQV HP GpSOMŃHPHQP G·MUNUH

01· pŃOMPV ILVVXUHV GHV JOMŃHV

01·· PUMŃHV GH IURPPHPHQP GHV JOMŃHV

M2 : modification des profils glaces par usure

04 GpJUMGMPLRQ GH O·pPMQŃOpLPp VHŃRQGMLUH

M5 : mauvais positionnement des glaces

O1 : niveau moyen du débit de fuite

O5 : sensibilité anormale du joint

22· SOMJH GH YMULMPLRQ GX GpNLP GH IXLPH

22·· PRQRPRQLH GX GpNLP GH IXLPH

29
Réseau du joint 1 aǀec l'intĠgration des actions de maintenance $1 PLVH HQ SOMŃH G·XQ ILOPUH $4 PLVH HQ SOMŃH GH SURŃpGXUHV G·H[SORLPMPLRQ

Ad : âge de la douille

Ab : âge de la bague

3H3 SUpVHQŃH G·LPSXUHPpV GMQV 5F9

3H4 YLNUMPLRQV HP GpSOMŃHPHQP G·MUNUH

01· pŃOMPV ILVVXUHV GHV JOMŃHV

01·· PUMŃHV GH IURPPHPHQP GHV JOMŃHV

04 GpJUMGMPLRQ GH O·pPMQŃOpLPp VHŃRQGMLUH

M5 : mauvais positionnement des glaces

O5 : sensibilité anormale du joint

22· SOMJH GH YMULMPLRQ GX GpNLP GH IXLPH

22·· PRQRPRQLH GX GpNLP GH IXLPH

30

Le diagnostic

Le diagnostic est une photographie de l'Ġtat

Il fait partie du bilan de comportement.

Les limites

-un retour d'edžpĠrience non ǀalidĠ -l'Ġǀolution des conditions d'edžploitation tenvironnement 31

4 Le pronostic

Identifier (anticiper) les situations potentiellement pénalisantes (ici: les défaillances) en termes de sûreté et de compétitivité

Estimer la durée de vie résiduelle

Définir les actions à prendre (ici: la maintenance dite exceptionnelle ou prévisionnelle) La décision de maintenance in fine dépendra: pronostiqué du SSC, asset); la fiabilité s'aǀğre ġtre le facteur prépondérant dans la décision. 32

Un indicateur quantitatif: la MRL

Residualou remaining

(EPRI, 1993) t

ș.șt,

ș.șu,

m f 33
Les difficultĠs liĠes ă l'estimation de la MRL

Connaissance des conditions futures

d'edžploitation t - maintenance Evolution (loi) de la fiabilité (du vieillissement)

Confiance dans l'edžpertise

Incertitudes sur l'estimation des paramğtres

34

Les méthodes de pronostic

(panorama non exhaustif)

ă partir du retour d'edžpĠrience méthodes de détection (graphiques, bayésiennes), mĠthodes d'estimation fiabiliste dans un contedžte trğs censuré, efficacité de la MP (modèles ARI, ARA)

ă partir de retour d'edžpĠrience et d'edžpertise mĠthodes d'anticipation AVISE, PMDA 35

Quelques méthodes à partir du retour

d'edžpĠrience

CBR (Case ): appel au retour d'edžpĠrience pour résoudre un problème; on retrouve des cas analogues dans une Kaprès validation, le nouveau cas devient une connaissance

Les méthodes graphiques: par exemple, la méthode TTT (Total Time on Test) ( Classement des dĠfaillances d'un SSC, rĠparable ou non

Pronostic: constance ou IFR ou DFR

Les méthodes pour la dĠtection d'un vieillissement ( 36
Les méthodes fiabilistes, le traitement des données de défaillance et de dégradation

SĠlection d'un Ġchantillon sur critğres

Analyse qualitative, validation (au sens de la pertinence) Traitement, analyse statistique, analyse fiabiliste

Interprétation

Analyse des CR spécifiques: maintenance, sûreté, facteurs 37

Le processus de ǀalidation, d'estimation

Dans le retour d'edžpĠrience industriel, on obserǀera trğs souǀent un faible nombre de défaillances avec un grand nombre de

Perte de

VALIDATION

Expertise

38

Le calcul d'une loi de fiabilitĠ

En conception, comme en exploitation:

le retour d'edžpĠrience est essentiel, il permet la surveillance du SSC (pour la maîtrise des dĠgradations), il traduit le facteur d'usage

la maintenance préventive perturbe le comportement réel du SSC des informations complémentaires sont nécessaires comme: profil de fonctionnement futur, 39
Méthodes et outils d'évaluation d'une loi de

Retour d'expérience (données de défaillance, historique de maintenance, temps de fonctionnement)

Type de composant Absence de données de défaillance Quelques données de défaillance Plus de 20 données de défaillance

Actif

Méthode du Khi-2

Méthode de la confiance intégrée

Méthode min-max de la

vraisemblance

Méthodes bayésiennes

Méthodes fréquentielles avec

simulation des données incomplètes

Méthodes fréquentielles (maximum

bayésiennes)

Actif en attente

Méthode du Khi-2

Méthode de la confiance intégrée

Méthode min-max de la

vraisemblance

Méthodes bayésiennes

Méthodes fréquentielles (maximum

bayésiennes)

Passif Méthodes contrainte-résistance

Analyse de fiabilité des structures

Analyse de fiabilité des structures

ou méthodes bayésiennes

Méthodes fréquentielles (maximum

bayésiennes) On consultera (Bacha et al, 1998), (Lemaire, 2005), (Lannoy, pour la prĠsentation de mĠthodes de calcul d'une loi de fiabilitĠ. 40
Edžtrait du recueil EIReDA'2000. DonnĠes concernant les pompes alimentaires principales (centrales REP 41

Le retour d'edžpĠrience d'inspection

Lois physiques

-fatigue: nombre et amplitude des cycles de contraintes corrosion͗ temps d'edžposition et conditions enǀironnementales

Méthodes physico

42

Pronostic à partir

NĠcessitĠ de trouǀer une corrĠlation entre l'Ġtat de dégradation du SSC et plusieurs paramètres mesurables

Statistiques de réseaux

Modèle de Cox (hasards proportionnels):

h (t, Z) с hЅ (t) . expȲ

Z: vecteur des

43

Approche fiabiliste Surveillance

Investissement faible Modéré

Démarche mathématique Loi de dégradation souvent inconnue

Données de défaillance (perte de

fonction) et de maintenance

Effets mesurables

Petits échantillons Echantillons importants rendant l'analyse difficile Incertitudes, simulations Prévisions à court terme 44

Pronostic à partir de calculs physiques

Analyses TLAA (time

Exemple de la fatigue thermique

Modélisation EF

Comptabilisation des situations (nombres de cycles, Application du critère de Miner: on en déduit la durée de vie dĠjă consommĠe, la durĠe de ǀie restante , l'impact des conditions de fonctionnement 45
Pronostic ă partir de retour d'edžpĠrience et d'edžpertise͗ les mĠthodes d'anticipation

Approches développées dans le domaine

nucléaire :

Méthode AVISE (

Méthode PMDA

46
Pronostic ă partir de retour d'edžpĠrience et d'edžpertise͗ les mĠthodes d'anticipation

Contexte et enjeux industriels :

Faible retour d'edžpĠrience

-Prolongation de l'edžploitation des centrales nuclĠaires audelă de la durĠe d'edžploitation prĠǀue ă la conception (40 ans)

Anticipation des défaillances dues au

ǀieillissement ă l'horizon 50 ou 60 ans

47
Pronostic ă partir de retour d'edžpĠrience et d'edžpertise͗ les mĠthodes d'anticipation

La dĠmarche d'anticipation s'appuie sur ͗

-un ensemble de donnĠes et d'informations de différentes natures : données de conception; données -l'edžpertise -un ensemble de mĠthodes et d'outils 48

Méthode

DĠǀeloppĠe en partenariat aǀec L'Ecole Centrale Paris (Marle, 2005)
Application ă un composant passif d'une centrale nuclĠaire ͗ le pressuriseur Adaptation de la dĠmarche ă l'anticipation de dĠfaillances pour un composant actif (2010)

AVISE permet

d'identifier les problèmes potentiels que peut provoquer le ǀieillissement et d'adapter la maintenance nĠcessaire afin de le maîtriser. 49

DĠmarche globale d'anticipation ͗ AVISE

Phase 1

d'anticipation

Phase 2

de l'information nĠcessaire pour l'anticipation

Phase 3Processus d'anticipation

Processus d'anticipation

Étape 1

Étape 2

des mécanismes identifiés hiérarchisation des mécanismes de dégradationquotesdbs_dbs19.pdfusesText_25

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