Quelles mesures réduisent les coûts de maintenance et augmentent la disponibilité de l'installation en fonctionnement 3x8 ?
En fonctionnement en trois équipes, les arrêts non planifiés des mélangeurs de solides en vrac se répercutent particulièrement fortement sur la productivité, la capacité de livraison et les coûts de production. Comme seules quelques fenêtres de temps libérées de la production sont disponibles pour les inspections, le nettoyage, les réparations ou les changements d'outils, la maintenance ne devrait pas être majoritairement réactive. Une stratégie échelonnée composée de mesures préventives, conditionnelles et — dans la mesure où la base de données et la rentabilité le justifient — prédictives est judicieuse. La maintenance préventive selon des intervalles de temps, d'heures de fonctionnement ou de charges réduit le risque de panne, mais peut conduire à des interventions inutiles. La maintenance conditionnelle évalue en revanche l'état réel des composants critiques et ne déclenche des mesures de maintenance qu'en cas de tendances remarquables ou de valeurs limites définies. La maintenance prédictive utilise des données d'exploitation historiques et actuelles pour reconnaître plus précocement les besoins de maintenance et mieux placer les interventions dans des fenêtres d'arrêt planifiées.
Pour les mélangeurs de solides en vrac, ce sont avant tout les paliers, les réducteurs, les accouplements, les arbres, les joints, les outils de mélange, les organes de vidange ainsi que, le cas échéant, les organes de dosage et de convoyage qui sont au centre de l'attention. Les indices typiques d'un état d'installation qui se détériore sont une puissance absorbée croissante, des évolutions de couple remarquables, des vibrations croissantes, des températures de palier accrues, des fuites, des bruits inhabituels, des adhérences de produit ou une qualité de mélange qui se dégrade. Les procédés de surveillance de l'état adaptés sont par exemple les analyses de vibrations sur les paliers, les réducteurs et les entraînements, la thermographie sur les moteurs, les accouplements et les armoires électriques ainsi que la surveillance de la consommation de courant, du couple, de la vitesse de rotation, de la température et de la durée de fonctionnement. Pour les réducteurs lubrifiés, une analyse d'huile peut en outre fournir des indications sur le vieillissement du lubrifiant, les contaminations ou les particules d'usure. La méthode de mesure adaptée dépend des modes de défaillance réalistes, de la criticité de l'agrégat et de l'utilité économique. Chaque composant ne nécessite pas une instrumentation coûteuse : pour les pièces simples, peu coûteuses et rapidement interchangeables, une remise en état réactive peut être plus économique.
Une stratégie de maintenance centrée sur la fiabilité et une analyse systématique des modes de défaillance et de leurs effets aident à prioriser les installations et composants critiques selon la pertinence pour la sécurité, les conséquences de défaillance, le délai de réapprovisionnement et les coûts d'arrêt. Les composants fortement sollicités ou déterminants pour le procédé global devraient être surveillés en priorité de façon préventive ou conditionnelle. Les composants non critiques à faible coût de remplacement peuvent en revanche continuer à être remis en état de façon réactive. Une analyse structurée des points faibles est en outre importante. Les analyses de Pareto, les analyses des 5 pourquoi, les diagrammes d'Ishikawa ou les analyses par arbre de défaillance aident à éliminer durablement des causes récurrentes comme des paramètres de produit inadaptés, une surcharge, un défaut d'alignement, une lubrification insuffisante, des séquences de nettoyage erronées ou des matériaux inadaptés. Cela permet non seulement de réparer le dommage individuel, mais aussi de réduire la probabilité de sa répétition.
Particulièrement en fonctionnement en trois équipes, l'implication du personnel d'exploitation est déterminante. Dans le cadre de la maintenance autonome, des collaborateurs formés peuvent assumer par équipe des tâches simples et clairement standardisées, comme les contrôles visuels, le nettoyage, le contrôle des fuites, la détection de bruits et de vibrations inhabituels ou le contrôle de points de graissage prédéfinis. Les travaux spécialisés sur les composants électriques, mécaniques ou pertinents pour la sécurité restent naturellement réservés au personnel de maintenance qualifié. L'avantage réside dans le fait de reconnaître précocement de petits écarts, de les documenter et de les transmettre à la maintenance avant qu'ils ne deviennent un dommage plus important ou un arrêt non planifié.
Une transmission de consigne sans faille entre équipes est tout aussi importante. Les écarts de procédé et d'installation observés, les limites d'exploitation temporaires, les signalements de défaut en cours, les ordres de maintenance en cours, les mesures effectuées ainsi que les valeurs de mesure et alarmes pertinentes devraient être documentés de façon standardisée. Idéalement, cela se fait numériquement et directement dans le système d'exploitation ou de maintenance. Aucune information ne se perd ainsi lors du changement d'équipe, le diagnostic d'erreur ne recommence pas de zéro et les interventions de réparation peuvent être préparées de façon plus ciblée. Cela peut réduire la durée moyenne de réparation, le Mean Time To Repair, et stabiliser la disponibilité de l'installation sur toutes les équipes.
Un condition monitoring en réseau avec une instrumentation raccordée crée la base technique pour une maintenance conditionnelle. Pour les mélangeurs de solides en vrac, sont particulièrement pertinents les vibrations, les températures de palier, le courant moteur, la puissance absorbée, le couple, la vitesse de rotation, les durées de fonctionnement, les niveaux de remplissage, les rapports de pression et, le cas échéant, les valeurs d'humidité ou de température du produit mélangé. Les valeurs limites seules ne suffisent cependant souvent pas. Les tendances sont plus significatives, par exemple un besoin de puissance qui augmente progressivement pour une recette identique ou une élévation continue de température sur un palier. De tels changements peuvent indiquer des dépôts, des propriétés de produit modifiées, de l'usure, un manque de lubrification, un défaut d'alignement ou des dommages de palier naissants. Le monitoring décrit d'abord la détermination et l'évaluation de l'état de l'installation. Ce n'est qu'une évaluation adaptée de ces données qui permet de planifier les mesures de maintenance de façon plus ciblée dans le temps.
La mise en relation des données d'exploitation et d'état avec un système de gestion de maintenance assistée par ordinateur, en abrégé GMAO, ou un système de gestion des actifs d'entreprise améliore la transparence et la planifiabilité. Des ordres de maintenance peuvent être générés et priorisés sur la base des heures de fonctionnement, du nombre de charges, des valeurs de mesure, des alarmes ou d'intervalles fixes. Des plans de maintenance numériques, des listes de contrôle mobiles et un historique de réparation traçable aident à standardiser les déroulements de travail et à rendre disponibles les expériences de toutes les équipes. Des indicateurs comme le temps d'arrêt non planifié, le temps moyen entre pannes, le temps moyen de réparation, le taux de réalisation du plan, le taux de maintenance et l'efficacité globale de l'installation permettent non seulement de mettre en œuvre des mesures, mais aussi d'évaluer leur utilité réelle.
Un autre facteur clé de la disponibilité est la gestion des pièces de rechange. En fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, un palier, un joint, un outil spécial, un moteur, une pièce de réducteur ou un composant de commande manquant peut provoquer un arrêt long et coûteux. Les stocks minimums ne devraient donc pas être définis uniquement sur la base des consommations passées. Sont également déterminants la probabilité de panne, le délai de réapprovisionnement, le risque fournisseur, la pertinence pour la sécurité, la durée de réparation et les coûts d'un arrêt de production. Les analyses ABC et XYZ aident à structurer les pièces selon la valeur et le comportement de consommation. Une standardisation des composants sur des mélangeurs et installations comparables peut réduire la diversité des pièces et améliorer l'interchangeabilité. Pour les pièces de consommation et pièces C fréquemment nécessaires et moins critiques, des concepts de kanban, de consignation ou de gestion des stocks par le fournisseur peuvent être pertinents.
Des mesures constructives et techniques influencent également considérablement l'effort de maintenance et le temps de remise en état. Une bonne accessibilité des points de palier, des joints, des outils de mélange et des organes de vidange facilite l'inspection, le nettoyage et le remplacement. Des systèmes de changement rapide, des sous-ensembles modulaires et des pièces d'usure standardisées peuvent réduire les temps de démontage et donc la durée moyenne de réparation. Pour les équipements auxiliaires particulièrement critiques comme les pompes, compresseurs ou organes de convoyage, une redondance peut être pertinente si elle permet d'effectuer la maintenance ou la réparation sans interruption complète du procédé global. Des rééquipements de la technique d'entraînement, de commande et de capteurs peuvent améliorer la capacité de diagnostic, augmenter la disponibilité des pièces de rechange et permettre une meilleure saisie des données. Le fait qu'un investissement soit rentable dépend cependant toujours des coûts d'arrêt, du risque de panne, du montant de l'investissement, des exigences de sécurité et de la durée d'utilisation restante attendue de l'installation.
Finalement, les solutions techniques ne déploient leur utilité qu'avec des responsabilités claires et un personnel qualifié. La production, la maintenance, la qualité, la sécurité au travail, les achats et la direction devraient déterminer ensemble quelles pannes sont priorisées, quels composants sont critiques et quelles fenêtres de maintenance restent réalistement disponibles. Une formation croisée en mécanique, électricité et automatisation peut raccourcir les temps d'attente de spécialistes, en particulier pendant les périodes de nuit, de week-end et de garde. L'évaluation continue des données de panne, des historiques de maintenance, des consommations de pièces de rechange et des écarts de procédé permet à la stratégie de maintenance de s'améliorer progressivement. Des valeurs forfaitaires d'économie ou de disponibilité ne sont pas sérieusement transposables à toute installation. Les entreprises devraient saisir leur propre situation de départ et mesurer les améliorations à l'aide de l'OEE, du MTBF, du MTTR, du temps d'arrêt non planifié et des coûts de maintenance par unité de production.
Ainsi amixon® résout cette tâche
En fonctionnement en trois équipes, les arrêts non planifiés des mélangeurs de solides en vrac ont des répercussions immédiates sur la productivité, la capacité de livraison et les coûts de production. C'est pourquoi une construction robuste et facile à entretenir, une protection contre l'usure adaptée, une bonne accessibilité ainsi qu'une stratégie de maintenance et de pièces de rechange anticipative sont déterminantes. amixon® aide les exploitants à concevoir les procédés de mélange continus avec l'AMK de façon économique et durablement disponible.
Une caractéristique constructive essentielle de l'AMK amixon® est l'outil de mélange exclusivement monté et entraîné en partie haute. Un passage d'arbre inférieur en contact avec le produit peut ainsi être supprimé. Cela réduit une zone qui, dans d'autres concepts de mélangeur, peut être particulièrement sollicitée par la pression du produit en vrac, l'abrasion, les adhérences de produit et les milieux de nettoyage. Le mode de fonctionnement à basse vitesse peut contribuer à limiter les sollicitations dynamiques sur les outils de mélange, les paliers, les arbres et l'entraînement. La vitesse de rotation et la vitesse périphérique réellement adaptées dépendent cependant du produit, du débit, de la tâche de mélange, du taux de remplissage et de la qualité de mélange souhaitée. Ce qui est toujours déterminant, c'est le dimensionnement du mélangeur conforme au procédé.
Pour les solides en vrac abrasifs, les composants en contact avec le produit et les pièces d'usure peuvent être réalisés dans des matériaux adaptés. Selon la sollicitation, on utilise par exemple des aciers résistants à l'usure comme le Hardox, des outils trempés, des exécutions en carbure de tungstène ou des revêtements céramiques par plasma. Ces mesures peuvent prolonger la durée de vie des composants sollicités et réduire le besoin de remplacement. Le choix des matériaux concret dépend notamment de la taille des particules, de la dureté, de l'humidité, de la masse volumique apparente, de la corrosivité et du débit.
Des temps de maintenance courts supposent que les zones en contact avec le produit, les outils de mélange et les points d'usure soient bien accessibles. De grandes portes d'inspection Clever-Cut® permettent un accès ergonomique à la chambre de mélange. Les contrôles visuels, les travaux de nettoyage et les contrôles d'usure peuvent ainsi être mieux préparés et effectués. En fonctionnement en trois équipes, cela peut aider à déplacer les mesures nécessaires vers des courts arrêts planifiés ou des transmissions de consigne entre équipes. Le temps réellement nécessaire dépend cependant de la taille, de la mesure de maintenance concrète, des exigences de sécurité et des exigences de nettoyage ou de changement de produit.
Des inspections régulières et une maintenance préventive aident à détecter précocement l'usure et à éviter les pannes non planifiées. Selon l'application, une maintenance conditionnelle peut être complétée par la saisie des durées de fonctionnement, des débits, du couple, de la vitesse de rotation, de la température ou d'autres données de procédé. Sur cette base, les interventions de maintenance peuvent être planifiées de façon plus ciblée et placées dans des fenêtres de production appropriées. Une stratégie de pièces de rechange anticipative réduit en outre le risque d'arrêts longs. amixon® peut fournir des pièces d'usure et de rechange sélectionnées dès la première livraison, de sorte que des composants critiques soient disponibles chez l'exploitant. amixon® soutient en outre l'identification de pièces de rechange adaptées et l'approvisionnement à long terme des installations existantes. La disponibilité, le délai de livraison et l'ampleur de l'approvisionnement en pièces de rechange sont chaque fois coordonnés de façon spécifique au projet et au composant.
Une installation de mélange est souvent utilisée pendant de nombreuses années. Cela suppose une construction de base robuste, une maintenance soigneuse, la disponibilité des pièces de rechange pertinentes et la possibilité de moderniser certains sous-ensembles ou composants de commande en cas de besoin. Les rééquipements peuvent par exemple concerner les entraînements, l'instrumentation, la commande, les fonctions de sécurité, la technique de dosage, le nettoyage ou la documentation de procédé. Cela permet d'adapter les installations existantes à de nouvelles recettes, des débits modifiés, des exigences de documentation croissantes ou des normes de sécurité actuelles. La pertinence économique d'une modernisation dépend de l'état technique, des exigences de procédé, de la durée d'utilisation restante attendue et des coûts d'un investissement de remplacement.
Une conduite de procédé stable peut limiter indirectement l'usure et facilite l'analyse des causes en cas d'écarts. En mélange continu, les flux de dosage, les vitesses de rotation, le taux de remplissage, la vidange et, le cas échéant, les profils de température doivent notamment être coordonnés entre eux. Des changements d'humidité, de taille des grains, de masse volumique apparente ou de débit massique peuvent influencer aussi bien la qualité de mélange que la sollicitation mécanique du mélangeur. Les paramètres de recette et de procédé peuvent, selon le concept d'automatisation, être enregistrés, pilotés et documentés dans l'automate programmable industriel. Un raccordement spécifique au projet à des systèmes ERP, MES ou de maintenance peut permettre la mise en relation des données de production, des segments de charge, des informations de maintenance et des données qualité. Des lecteurs de codes-barres ou d'autres systèmes d'identification peuvent en complément être utilisés pour attribuer de façon traçable la matière, la recette et les données de procédé. Ces informations créent une base pour la traçabilité des lots, l'analyse des écarts de procédé et l'optimisation des intervalles de maintenance.
Pour les applications dans les secteurs réglementés, amixon® peut fournir des documents techniques et des documentations qui soutiennent le processus de qualification de l'exploitant. En font partie par exemple des certificats matière, des documentations de soudage, des protocoles de contrôle, des modes d'emploi, des documents de réception ainsi que des documentations sur la technique de commande et d'automatisation utilisée. La conception de l'installation s'effectue sur la base de la User Requirement Specification spécifique au projet. amixon® peut contribuer à soutenir la Design Qualification, l'Installation Qualification et l'Operational Qualification. La qualification finale, la validation de procédé et la libération de l'installation relèvent par principe de l'exploitant. Les exigences issues des BPF, de l'ATEX, de l'EHEDG, des prescriptions FDA, des 3-A Sanitary Standards, de l'ASME ou d'autres référentiels sectoriels doivent toujours être vérifiées et mises en œuvre de façon spécifique au projet.
Avant un investissement, la tâche de mélange concrète peut être étudiée dans la halle d'essais amixon® avec le produit d'origine. Différentes installations et tailles d'essai y sont disponibles. Les essais peuvent être réalisés dans des conditions proches de l'application, avec les matières premières, débits, plages de température et paramètres de procédé prévus. Peuvent notamment être évalués la qualité de mélange, le ménagement du produit, l'apport d'énergie, le comportement de vidange, la nettoyabilité, l'abrasion, le comportement du temps de séjour et la reproductibilité. Les résultats documentés aident à adapter de façon ciblée l'exécution de l'AMK, le choix des matériaux, l'automatisation et le concept de maintenance à la tâche de mélange respective.