Cas d’étude : améliorer ses process de fabrication grâce à la maintenance 4.0

L’exploitation et la maintenance doivent être intégrées dès l’étape de conception des produits et équipements

Depuis quelques années, de profondes mutations au sein des services maintenance, notamment liées à l’adoption de la maintenance préventive, ont conduit les entreprises à prendre en compte les problématiques d’exploitation et de maintenance industrielle dès l’étape de la conception des équipements. Le but de cette démarche est d’assurer en amont le maximum de qualité, disponibilité, fiabilité et sécurité, ainsi que de faciliter les futures interventions des équipes de maintenance, dont dépendent en partie les performances de la production.

Pour prendre toute la mesure de l’importance de ce nouveau type d’ingénierie, certaines entreprises ont d’abord dû essuyer des échecs : c’est le cas de Setforge, filiale spécialisée dans la forge du spécialiste de la transformation de matériaux Farinia Group, utilisatrice historique de Mobility Work. Après avoir rencontré des difficultés liées à la maintenabilité sur des outillages de laminoir (pinces de robot), transportant des lopins métalliques de 7 kg à 1100°C et sujets à de très fortes sollicitations thermomécaniques, l’entreprise a été amenée à réévaluer leur conception. C’est ainsi que, grâce au concours de solutions issues de l’industrie 4.0, notamment la plateforme de gestion de maintenance nouvelle génération Mobility Work, et Spartacus3D, entreprise innovante spécialisée dans la fabrication additive métallique en partenariat avec le CTIF, qu’est née LETo. Cette pince de robot issue de la fabrication additive présente des caractéristiques techniques étudiées et optimisées pour l’environnement de la forge. Découvrez l’histoire de cette collaboration, et les bénéfices obtenus par les équipes de maintenance et de production.
 

Des indicateurs maintenance industrielle à l’origine de la prise de décision

Des outils de gestion de maintenance nouvelle génération issus de l’industrie 4.0, à l’instar de Mobility Work, ont pour vocation d’être au coeur de l’entreprise, et de servir de base de données et d’outil d’analyse à tous les services : maintenance, achats, qualité, production, mais également bureaux d’études et conception.

En effet, certaines conceptions inadaptées peuvent être à l’origine de coûts de fonctionnement élevés (consommation énergétique, coûts de nettoyage, coûts de changement des pièces de rechange, coûts des contrats de maintenance, etc.) ; d’autres, de par leur disposition spatiale ou technique difficile, peuvent conduire à une réalisation de travaux d’adaptation conséquents, autre poste de dépenses pouvant être évité. Par ailleurs, des conditions de maintenance difficiles, voire inaccessibles, peuvent également mener à une diminution de la qualité du service et à un vieillissement prématuré de l’équipement. 

Ces dysfonctionnements peuvent être évités ou minimisés en prenant en compte les problématiques d’exploitation et de maintenance industrielle dès l’étape de la conception, au sein même des études préalables à la fabrication ; il s’agit ainsi de limiter les investissements, d’améliorer les qualités et l'environnement technique de l’équipement, mais également de ménager le facteur humain (conditions de travail, service fourni au client, etc.). Ce processus implique ainsi la formation et la sensibilisation du personnel à cette notion, ainsi qu’une expertise technique s’exprimant par divers outils (diagrammes de fiabilité, arbres et analyses des causes de défaillance, cahiers des charges).

La maîtrise du comportement futur d’un équipement réside dans la définition préalable de tous les facteurs et éléments susceptibles d'influer sur son évolution ; il s’agit notamment d’analyser grâce à un outil puissant les différents facteurs d’insatisfaction.

L’outil d’analytique de Mobility Work permet de générer en temps réel une analyse précise des problématiques principales d’un équipement sur une période définie, à partir de données issues de plusieurs systèmes : temps d’intervention provenant de la GMAO, consommations de pièces détachées ou commandes de prestations extérieures issues de la GMAO ou de l’ERP, etc. Cet outil de BI se présente sous forme de graphiques et de dashboards personnalisables, et permet d’accéder à des informations essentielles, comme ici l’analyse des mots-clés.

Le terme « pince » se détache clairement dans le nuage de mots-clés apparaissant ci-dessous, ce qui indique une récurrence importante dans les descriptions de tâches et d’activités. On peut également constater que le mot-clé « mécanique » est de très loin le label le plus utilisé, ce qui permet de tirer des conclusions rapides quant aux problématiques de maintenance industrielle rencontrées sur l’équipement.

 

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Analyse et prise en compte des problématiques de maintenance

Grâce aux remontées de cet l’outil, les équipes de Setforge en partenariat avec Spartacus3D ont pu mettre en évidence les problématiques de maintenance industrielle les plus récurrentes sur les pinces de robot « traditionnelles » :

  • durée de vie réduite des pinces (6 mois) pour cause d’usure ou de cassure, sous l’effet de la température et des différentes contraintes ;
  • durée de vie réduite des garnitures, changées 16 fois par an, dûe à des dépôts de calamine ;
  • soudure d’un système de refroidissement sur la pince peu efficace, sans valeur ajoutée ;
  • changement fréquent des fonds de pinces, dont la vis casse suite aux chocs subis et à la dilatation thermique.

Au-delà de l’aspect purement technique de ces problématiques et des défis rencontrés par les équipes de maintenance, celles-ci engendrent des arrêts de production, préjudiciables à la productivité et à la rentabilité de l’entreprise. De plus, les opérations additionnelles liées aux différentes fonctions à intégrer après réception des éléments de la pince représentent une perte de temps pour le service maintenance industrielle. C’est pourquoi il convient également de revoir la conception de ces différentes parties. Le gain de productivité n’est pas nécessairement le premier élément à prendre en compte, car il ne s’agit pas d’un point bloquant pour la production ; mais celle-ci peut facilement être améliorée par une re-conception de cette pièce.

Les problématiques de maintenance doivent ainsi être prises en compte dès la conception, et permettre de réaliser différentes améliorations. De ces observations ont découlé plusieurs axes d’amélioration, parmi lesquels :

  • opter pour un autre matériau qui soit mieux à même de répondre aux contraintes thermomécaniques exercées sur les pinces. Le choix s’est ainsi porté sur l’Inconel 718®, qui, après traitement thermique, est reconnu pour sa très bonne résistance à la corrosion et pour sa dureté ;
  • amélioration du dimensionnement des efforts (serrage, presse, phénomènes vibratoires, et masse du lopin), prenant en compte les aléas de production.

La fabrication additive a ainsi permis d’obtenir une pièce moins coûteuse du fait de sa plus importante longévité et de sa meilleure maintenabilité, plus légère grâce à la complexité permise par cette méthode, et pour un délai de fabrication réduit.

Il s’agit ensuite de modéliser la pièce afin de valider la fonctionnalité de la pince, c’est-à-dire de voir si la pince résistera à toutes les contraintes auxquelles elle sera soumise, puis d’en étudier la fabricabilité grâce à un logiciel.

 

Bénéfices observés pour le service maintenance

Suite à une opération de conception ou de re-conception prenant en compte l’exploitation/maintenance, on observe deux types de bénéfices : les gains indirects pour les équipes de maintenance et acteurs de terrain, notamment concernant le temps passé sur l’équipement, mais également des gains directs sur le prix de la pièce. En effet, la fabrication additive métallique permet un gain de temps considérable grâce à ses délais de fabrication réduits et « à la demande ».

Les gains de temps sont constatés aussi bien par les mécaniciens que par les équipes de production : en intégrant certaines fonctions dès l’étape de conception, les techniciens de maintenance gagnent en disponibilité. Sur une année de reconception, le mécanicien bénéficie d’une réduction du temps de montage (fonds de pince, garnitures), du temps de soudage (circuit d'air et fond de pince) et de maintenance, notamment sur le changement des pinces et garnitures.

En rapportant à l’année les différents gains de temps observés, notamment pour les mécaniciens, les résultats suivants sont ainsi obtenus :

Temps de production gagné 3,2 heures
Délais gagné garnitures 4 semaines
Délais gagné pinces 8 semaines
Temps gagné mécanicien 5,5 heures

La production, pour sa part, constate une réduction des temps d'arrêt machine et des arrêts de production nécessaires à certaines opérations telles que les changements de fonds de pinces ou des garnitures, qui ne seront désormais plus changées qu’une fois par an contre deux fois.

 

 

Pérennisation des équipements, optimisation des investissements, réduction des dépenses, réduction des contraintes techniques pour les opérationnels… L’intégration de l’exploitation/maintenance dès le processus de conception dans le contexte concurrentiel actuel relève de l’évidence. Le recours à des techniques et technologies issues de l’industrie 4.0 vous permet de tirer des bénéfices sur le long terme : une GMAO nouvelle génération telle que Mobility Work vous accompagne non seulement dans l’analyse nécessaire à la phase de conception, mais également tout au long de la durée de vie de l’équipement. Grâce à la fiche équipement, suivez son historique, ajoutez-y des tâches et des activités, planifiez votre maintenance industrielle, et bénéficiez de retours d’informations ultra précis dans l’outil d’analytique afin de perfectionner vos routines. Pour en savoir plus sur les différentes fonctionnalités proposées, n’hésitez pas à visionner notre vidéo de présentation.

 

Spartacus3D est un Prestataire Officiel de la plateforme Mobility Work. Comme cette entreprise, proposez vos services sur la première plateforme collaborative de gestion de maintenance aux 8000 utilisateurs ! Ou si vous souhaitez avoir recours à leurs services, n’hésitez pas à les contacter directement sur Mobility Work dans l’onglet Prestataires Officiels / Official Providers à droite des résultats de la recherche.

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