Comment Isabelle transforme son processus de maintenance avec l’entretien prédictif ?

Si vous êtes un gestionnaire de maintenance, comme Isabelle, vous rêvez sûrement de mettre en place l’entretien prédictif de vos équipements critiques. Actuellement, votre travail est sans fin parce qu’il est difficile pour vous de savoir quand une panne se produira et où elle surgira. Un moteur qui coule, une chaudière hors contrôle qui tombe en panne ou une manivelle qui bloque malgré les longues journées passées à réaliser des tournées d’inspection ou à superviser des réparations peuvent en frustrer plus d’un d’entre vous.

Les systèmes d’internet des objets industriels offrent la possibilité d’intégrer de nouveaux modèles de surveillance de l’état des machines. Ils constituent de formidables outils pour réduire les risques d’arrêt et la durée des arrêts. Il existe une grande variété de capteurs utilisés pour surveiller la santé des machines en temps réel: capteur de température, vibration, ampérage, etc. Choisir le bon dispositif pour répondre aux contraintes de performance et de coût nécessite de comprendre comment s’intègrent les nouvelles technologies de l’industrie 4.0 dans son ensemble. Voici donc sept bonnes questions à vous poser pour faire vos premiers pas dans l’internet des objets industriels et surtout dans la maintenance prédictive continue de vos équipements. Vous verrez ensuite comment Isabelle a intégré cet exercice dans un projet d’amélioration continue 4.0.

Les 7 bonnes questions à vous poser !

Avant de commencer à mettre en place un système reposant sur l’Internet des Objets pour la maintenance prédictive, voici les bonnes questions à vous poser pour choisir les capteurs pour la collecte des données et le système pour analyser les données et vous fournir une rétroaction rapide sur les actions à prendre (avant un bris !) :

1. Actifs : Quelle machine ou quel équipement est le plus critique pour votre usine ? (Ou quel équipement bousille vos soirée et vos weekend ? ;0)
2. Métriques à surveiller : Quelles mesures de santé machine voulez-vous recueillir de vos équipements ?
3. Performance : Quelle est la plage de mesure des métriques requises ? Une donnée à la seconde ? une donnée à l’heure ?
4. Échantillonnage des données : À quelle fréquence prévoyez-vous examiner les données ?
5. Connectivité : Disposez-vous d’une connexion Internet à proximité des équipements ?
6. Alimentation : Y a-t-il une source d’alimentation électrique près des équipements ?
7. Environnement : Vos équipements sont-ils à l’intérieur ou à l’extérieur ? Milieu poussiéreux ? chaleur extrême ?

Étude de cas : Comment Isabelle prévoit réduire ses temps d’arrêt machine ?

Isabelle est directrice de l’entretien pour une PME de moulage par injection située à Lévis, près de Québec. Actuellement, son équipe de gars de maintenance inspecte périodiquement les équipements conformément aux demandes de bon de travail générées par le GMAO (gestion de la maintenance assistée par ordinateur). Isabelle a demandé au service informatique de développer un système de maintenance conditionnelle en interne. Le service informatique est cependant débordé par d’autres projets. Décidée à présenter un projet d’amélioration 4.0 à son directeur d’usine, voyons comment Isabelle se prépare à construire son système de surveillance de l’état de ses équipements.

1. Actifs : Quel équipement surveiller et comment utiliser les données ?

Isabelle sait que le meilleur moyen de vendre un projet à son directeur d’usine est de proposer un projet pilote de type quick win avec un bon ROI (retour sur investissement).  Elle cible donc des équipements qui sont à la fois essentiel aux opérations, qui ont actuellement un faible niveau de visibilité pour les opérateurs mais qui coûtent très cher en perte de production et en non qualité si ces équipements s’arrêtent en urgence.

Isabelle choisit donc de commencer avec 2 réservoirs d’eau et 2 réservoirs de gaz. S’assurer que le fluide dans les réservoirs d’eau est à la bonne température est vital pour l’étape de refroidissement du processus de fabrication du moule. Les réservoirs de gaz stockent l’azote gazeux, qui joue un rôle essentiel en tant que gaz propulseur pendant le processus de moulage par injection.

Isabelle veut que les membres de son équipe reçoivent des alertes par SMS lorsque les valeurs de température et de pression sont en dehors des limites de sécurité, afin qu’ils puissent agir immédiatement. En prenant des mesures rapides et en minimisant les temps d’arrêt, le produit demeure dans les spécifications qualité et l’équipe s’assure de respecter les délais de production et de maintenir de bonnes relations avec leurs clients.

2. Métriques recueillies : Quelles informations recueillir sur votre équipement ?

Au départ, Isabelle choisit de surveiller à distance la température à l’intérieur des réservoirs d’eau et la pression des réservoirs de gaz. Une fois que son équipe sera habituée au nouveau système de surveillance, elle envisage d’ajouter un capteur de niveau et une pompe pour créer un système de remplissage automatique du réservoir. Il est fort probable qu’au moment de l’ajout de la pompe, l’équipe d’Isabelle ajoutera également des capteurs de vibration au groupe motopompe, afin de pouvoir prédire l’usure des roulements et les bris à venir, grâce à de bons algorithmes prédictifs avec le nouveau module d’intelligence artificielle.

Le conseil d’Isabelle:

Bien que vous puissiez recueillir une grande variété de données sur votre équipement, sélectionnez uniquement les informations qui vous permettront de prendre de meilleures décisions juste à temps ou en mode prédictif. La mise en place d’un système par phases est souvent plus utile que d’essayer de construire un système complexe en une seule fois.

3. Performance : Quelles sont les plages des métriques surveillées ?

La spécification de la plage de détection requise vous aidera à choisir la solution la plus adéquate. Dans le cas d’Isabelle, les capteurs de température doivent être capables de prendre des mesures entre 7 et 204 °C. Un des réservoirs de gaz a besoin d’une sonde de 0-200 psi et l’autre réservoir a besoin d’une sonde de 0-800 psi.

4. Échantillonnage des données : À quelle fréquence prévoyez-vous examiner vos données ?

En règle générale, plus vous voulez consulter vos données fréquemment, plus les coûts d’exploitation de votre matériel et de votre système seront élevés. Auparavant, l’équipe d’Isabelle inspectait les réservoirs d’eau et de gaz à deux reprises durant chaque quart de travail de 8 heures. Isabelle et son équipe veulent maintenant consulter les données trois fois par jour, mais veulent quand même recevoir des alertes SMS dès que les données des capteurs sont en dehors des limites de sécurité.

5. Environnement : Votre équipement est-il à l’intérieur ou à l’extérieur ?

Les environnements extérieurs exigent un matériel plus robuste et disposent généralement d’options plus limitées pour connecter les appareils à Internet. Dans ce cas-ci, les réservoirs d’eau et de gaz se trouvent tous dans la même pièce à l’intérieur de l’usine.

6. Connectivité : Disposez-vous d’une connexion Internet à proximité de l’équipement ?

La façon dont vos capteurs se connectent à Internet affecte le matériel à votre disposition et sa consommation d’énergie. Il faut noter que le signal Internet fourni par Wifi est souvent sensible aux interférences produites pas les moteurs industriels. Isabelle est chanceuse: Oui, Ethernet et wifi sont disponibles dans la zone d’opération.

7. Alimentation : Y a-t-il une source d’alimentation électrique près de l’équipement ?

Si ce n’est pas le cas, vos capteurs devront être alimentés par batterie. Pour les utilisations extérieures, les batteries peuvent être alimentées avec une cellule solaire. Pour les équipements visés par Isabelle, des prises électriques sont disponibles près des réservoirs d’eau et de gaz.

Résumé des exigences d’Isabelle en matière de capteurs

capteur température

capteur pression

En se basant sur les réponses d’Isabelle aux 7 questions précédentes, elle peut déterminer les exigences concernant ses capteurs :

• 1 sonde de température câblée avec une plage de température comprise entre 7 et 204°C, pour des conditions de fonctionnement en intérieur ;
• 1 capteur de pression câblé avec une plage comprise entre 0 et 200 psi pour des conditions de fonctionnement en intérieur ;
• 1 capteur de pression câblé avec une plage comprise entre 0 et 800 psi pour des conditions de fonctionnement en intérieur ;

Il est à noter qu’Isabelle aurait pu aussi choisir des capteurs sans fil. Parmi les protocoles de communication utilisés à cet effet, DigiMesh est un des plus fiables et des plus faciles à implanter. Ces capteurs ont tous pu être trouvés sur les sites Web des principaux distributeurs de matériel, tel que DigiKey (https://www.digikey.ca/).

Surveillance de l’état des machines

La solution développée pour la surveillance de l’état du procédé a été mise en place à un coût très raisonnable. Elle est composée de :

• 2 capteurs de température à semi-conducteur ;
• 2 capteurs de pression ;
• 1 carte d’acquisition de signaux ;
• 1 passerelle d’Internet des Objets Industriels telle que celle fournie par Andromedia Technologies.

En utilisant ces appareils avec une plateforme en ligne d’Internet des Objets Industriels telle que celle d’Andromedia Technologies, l’équipe d’Isabelle dispose maintenant d’un système de surveillance de condition du procédé offrant de multiples fonctionnalités puissantes :

• Visualisation des données des capteurs à partir de n’importe quel ordinateur de bureau ou appareil mobile, ceci même à l’extérieur de l’usine ;
• Alertes par SMS et par courriel facilement personnalisables ;
• Prédictions des données de capteurs basées sur des algorithmes d’apprentissage machine ;
• Et bien d’autres encore !

Les gains pour le procédé et la qualité ont été rapidement constaté à l’usine d’Isabelle. Le nombre d’arrêt a diminué de 20% et le taux de qualité a augmenté de 10%. L’équipe a constaté que certains opérateurs ajustaient leurs paramètres de procédés différemment. Une rencontre de mise à niveau a été faite avec l’équipe de production et de maintenance.

Exemple de plateforme Internet des Objets Industriels

Rêvez-vous d’avoir enfin une vue d’ensemble de vos procédés de fabrication et de vos machines critiques en temps réel ? Rêvez-vous d’utiliser les nouvelles technologies 4.0 que sont l’Internet des Objets Industriels et l’analyse prédictive ? Contactez-nous ! Vous serez surpris de constater que ce rêve est à votre portée avec un ROI rapide (moins de 6 mois généralement), et sans avoir besoin de passer par le sacro saint processus de demande en capital annuel !

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Notre site étant présentement en refonte complète, je vous remercie à l’avance pour votre indulgence à son endroit 😉

Bertrand Gauvreau, Président