Brevet FR2847686A1 — publié le 20040528

PROC D D' CHANTILLONNAGE ET PRODUIT LOGICIEL ADAPT à SA GESTION La présente invention a trait au domaine des machines de production telles les machines-outils et notamment aux moyens permettant de collecter et traiter de façon optimale les données de fonctionnement des sous-ensembles fonctionnels d'une machine de production pour faciliter le choix du type de maintenance ou de fiabilité à réaliser sur ledit sous-ensemble. Le choix de la politique de maintenance ou de fiabilité des sousensembles fonctionnels d'une machineoutil est aujourd'hui réalisé selon des critères qui peuvent ne pas se révéler être fiables ou dépendre complètement de l'expérience de l'opérateur. Les conséquences de ce choix ne peuvent être étudiées qu'après un renouvellement de ce choix sur une période de fonctionnement de la machine-outil relativement longue. Par exemple, le choix entre une réparation ou le changement complet d'une électro-broche d'une machine20 outil d'usinage à partir de la détection et la répétition d'un défaut ou d'une panne donnée, dépend aujourd'hui de l'expérience de l'utilisateur ou du concepteur de la machine-outil. Or, il peut s'avérer que ce choix une fois étudié dans le temps, pourrait ne pas être le plus efficace. Cette difficulté dans la détermination du choix du type de maintenance vient du fait que les défaillances (défauts ou pannes) qui peuvent être constatées sur une machine-outil ont des causes différentes, causes qui peuvent être classées dans les trois phases principales suivantes défaillances, défauts ou pannes liés à la nouveauté/ jeunesse du sousensemble, - défaillances, défauts ou pannes de "maturité" dus à un fonctionnement normal du sous-ensemble, - défaillances, défauts ou pannes liés à la vieillesse du -2 sous-ensemble. Ainsi, il apparaît que selon o se situe la la dé aillance, panne et/ou le défaut détecté, la mainten ance optimale sera différente. Il existe une méthode statistique qui permet de rendre objectifs les choix de politique de maintenance ou de fia)ilité et qui a pu être utilisée dans des domaines d'application différents de ceux de l'invention. Cette méthode statistique s'appuie sur la loi dite Weibull qui peut être résumée par la formule suivante R(t) étant la fonction fiabilité, j3 étant un paramètre de forme, T étant un paramètre d'échelle, Y étanti un paramètre de positionnement. Alpartir de la détermination de la variable R(t), il est possible de pouvoir obtenir une valeur pour le paramètre f3 qui donne l'indication concernant la phase dans laquelle se trouve l'élément ou le sous-ensemble soumis à l'étude. or, l'application de cette méthode aux domaines des machineis de production ou machines-outils n'a pu être réalisé'e dans de bonnes conditions car elle se heurte à plusieurs difficultés jusqu'ici non solutionnées, parmi celles-ci - la multitude des données disponibles, -la récupération desdites données, - le choix des données considérées comme devant être a alysées, - le choix des périodes de fonctionnement considérées comme devant être analysées. Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à pouvoir appliquer aux données -3 techniques collectées à partir d'une ou plusieurs machines de production telles des machines-outils, la méthode statistique liée à la loi de Weibull afin de permettre un choix optimisé de la maintenance à réaliser. Ces recherches ont abouti à un procédé d'échantillonnage des données collectées permettant d'utiliser ladite méthode statistique et de déterminer les paramètres susceptibles de situer le sous-ensemble étudié dans une des trois phases de pannes/défauts décrites ci-dessus. Selon l'invention, le procédé d'échantillonnage de données techniques collationnées à partir d'une machineoutil est remarquable en ce qu'il consiste à enregistrer les données sur une période de fonctionnement de la machine-outil jusqu'à une durée préétablie sans tenir compte des événements constitués par les arrêts de la machine de façon à collecter les défaillances détectées sur la base d'une durée de fonctionnement effective. Ainsi, alors que les possibilités d'échantillonnage de l'art antérieur avaient pour défaut de disposer d'une période d'échantillonnage dont la durée était définie notamment par la détection du défaut qui provoquait l'arrêt de la machine, ce qui ne pouvait en aucun cas constituer une période significative du fonctionnement de la machine, le procédé de l'invention ne tient plus compte des temps d'arrêt pour ne tenir compte que des défauts détectés sur une période effective de fonctionnement en échantillonnant à partir du démarrage de la période de collecte des défauts et pannes. Ce procédé d'échantillonnage a pour avantage de faciliter l'utilisation de la méthode statistique sur la base de données fiables proposant une fonction fiabilité R (t) significative. Afin de faciliter la collecte des données détectées, la demanderesse a avantageusement imaginé de prévoir dans son procédé, une étape d'enregistrement des données -4 considérées comme devant être analysées. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé adapté à une machine comprenant plusieurs sous-ensembles fonctionnels est remarquable en ce qu'il consiste à enregistrer les données sur une période de fonctionnement de durée préétablie pour chaque sous-ensemble fonctionnels constituant la machine. En effet, dans le domaine des machines de production et notamment des machines-outils, chaque sous-ensemble fonctionnel peut faire l'objet d'un choix de maintenance différent. Aussi, les défaillances sont collectées pour chaque sous-ensemble afin d'établir dans quelle phase se trouve le sous-ensemble et déterminer ainsi la maintenance qui devra être réalisée (sa réparation ou son remplacement). Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé est remarquable en ce qu'il consiste à considérer un échantillon comme utilisable à partir d'au moins six défaillances détectées. Pour que l'échantillon devant être utilisé dans le cadre de la méthode statistique liée à la loi Weibull puisse proposer un moment de la vie de la machine ou du sous-ensemble représentatif, la demanderesse considère selon cette caractéristique que la présence de six défaillances détectées dans la durée de collecte permet d'obtenir un échantillon représentatif. Afin de rationaliser cet échantillon en fonction du fonctionnement réel de la machine ou du sous-ensemble, le procédé d'échantillonnage de l'invention est remarquable en ce qu'il consiste à prendre en compte dans l'échantillon les périodes dans lesquelles aucune défaillance n'est détectée comme une durée effective de fonctionnement. Ainsi, la défaillance ne constitue pas l'évènement déclencheur de la fin ou du début de la période de collecte des données. Aussi, lorsque la machine ou le sous-ensemble ne présente aucune défaillance pendant un certain temps ce temps est néanmoins comptabilisé. Bien entendu, avant d'appliquer les choix que peuvent laisser deviner l'interprétation des données fournies par l'application de la loi de Weibull, ces données sont vérifiées par différentes méthodes de pré traitement et d'étude de vraisemblances. Selon les résultats, les données techniques liées aux défaillances enregistrées sont revues en regard des choix de maintenance qui ont pu être réalisés. Ainsi, par exemple, le procédé consiste à associer chaque défaillance détectée dans un sous-ensemble ou machine à une période de temps correspondant à celui s'étant écoulé depuis la dernière défaillance pour prendre en compte le remplacement dudit sous-ensemble ou de ladite machine. Aussi, dans ce cas, le vieillissement de la machine ou du sousensemble ne peut être pris en compte puisqu'elle ou il est remplacé à chaque défaillance. Selon un autre exemple, le procédé consiste à associer chaque défaillance détectée dans la machine ou dans un sous-ensemble à une période de temps correspondant à celui s'étant écoulé depuis le début de la période de collecte des données pour prendre en compte la réparation du sousensemble ou de de ladite machine et donc son vieillissement. Un autre objet de l'invention est constitué par le produit logiciel adapté à la gestion du procédé précité notamment en ce qui concerne la collecte de données. En effet, une des difficultés que peut rencontrer une personne souhaitant appliquer une méthode statistique à une machine de production est la collecte de la pluralité des données. Pour pallier cet inconvénient, le demanderesse a judicieusement imaginé un produit logiciel assurant la collecte des données techniques provenant des moyens de détection des défaillances équipant les sous-ensembles d'une machine de production, remarquable en ce qu'il -6 enregistre lesdites données à des moments et sur une période de temps préétablie. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse et apporte un réel progrès en regard de l'art antérieur. En effet, la collecte des informations est classiquement réalisée de façon manuelle et aléatoire. De plus leur dépouillement est également manuel. Ce manque de productivité induit qu'entre la collecte des informations et les actions de maintenance sur la machine pouvant être réalisées sur la base de ces informations un délai de trois mois s'est écoulé. La mise en place d'un logiciel assurant la collecte des informations à partir des moyens de détection équipant classiquement les machines ou les sous-ensembles fonctionnels constituant les machines permet d'automatiser la collecte et le dépouillement. De plus, la formation d'un fichier informatique contenant lesdites données a pour avantage d'éviter l'éventuel déplacement de la personne susceptible d'exploiter lesdites informations. Grâce à ce moyen de stockage et de transfert que constitue ce logiciel d'enregistrement, la durée séparant la collecte de données aux actions à entreprendre est réduite à deux semaines. De même et conformément au procédé de l'invention, ce logiciel est remarquable en ce qu'il enregistre lesdites données sur une période de temps préétablie sans tenir compte des arrêts de la machine. Conformément au procédé, l'échantillonnage est réalisé sur la base d'une durée de fonctionnement effective de la machine et non en fonction des arrêts de la machine dues à son fonctionnement normal ou à une défaillance. Une autre caractéristique du logiciel est qu'il enregistre lesdites données sur une période de temps préétablie pour chaque sous-ensemble fonctionnel participant ainsi au dépouillement automatique des informations collectées. -7 Selon un mode de réalisation préférée, les résultats à partir *de la donnée de forme 13 obtenu sur la base d'une fonction fiabilité modélisée grâce au procédé d'échantillonnage de l'invention, peuvent être interprétés de la façon suivante - si 13 se trouve inférieur à 0,6 le taux de défaillance décroît dans le temps ce qui identifie un phénomène de rodage et/ou de déverminage dans la machine ou le sousensemble fonctionnel à partir duquel est issu l'échantillon ayant servi à la création de la fonction fiabilité R(t), - si a est compris entre 0,6 et 1, 4, le taux de défaillance est constant dans le temps ce qui identifie un comportement aléatoire des défaillances, - si 1 est compris entre 1,4 et 2,5, le taux de défaillance est croissant dans le temps, ce qui identifie un phénomène de dégradation s'apparentant à la fatigue de la machine ou du sous-ensemble fonctionnel à partir duquel est issu l'échantillon ayant servi à la création de la fonction fiabilité R(t), - si 13 est compris entre 2,5 et 4, le taux de défaillance est croissant de manière exponentielle dans le temps, ce qui identifie un phénomène d'usure, de corrosion, vieillissement rapide de la machine ou du sous-ensemble fonctionnel à partir duquel est issu l'échantillon ayant servi à la création de la fonction fiabilité R(t). Ainsi, le choix du type de maintenance se base sur des critères objectifs selon dans quel intervalle se situe 1. On comprend que le procédé d'échantillonnage et le produit logiciel, qui viennent d'être ci-dessus décrits l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que définie dans les revendications. -8 REVENDICATIONS 1. Procédé d'échantillonnage de données techniques collectées à partir d'une machine de production, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à enregistrer les données sur une période de fonctionnement de la machineoutil jusqu'à une durée préétablie sans tenir compte des événements constitués par les arrêts de la machine de façon à collecter les défaillances détectées sur la base d'une durée de fonctionnement effective. 2. Procédé adapté à une machine comprenant plusieurs sous-ensembles fonctionnels selon la revendication 1, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à enregistrer les données sur une période de fonctionnement de durée préétablie pour chaque sous-ensemble fonctionnels constituant la machine. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à considérer un échantillon comme utilisable à partir d'au moins six défaillances détectées. 4. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à prendre en compte dans l'échantillon les périodes dans lesquelles aucune défaillance n'est détectée comme une durée effective de fonctionnement. 5. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à associer chaque défaillance détectée dans un sous-ensemble ou machine à une période de temps correspondant à celui s'étant écoulé depuis la dernière défaillance pour prendre en compte le remplacement dudit sous-ensemble ou de ladite machine. 6. Procédé selon la revendication 1, CARACT RIS EN CE QU'il consiste à associer chaque défaillance détectée dans un sous-ensemble à une période de temps correspondant à celui s'étant écoulé depuis le début de la période de collecte des données pour prendre en compte la réparation du sous-ensemble ou de de ladite machine et donc son vieillissement. 7. Produit logiciel adapté à la gestion du procédé selon la revendication 1 assurant la collecte des données techniques provenant des moyens de détection des défaillances équipant les sous-ensembles d'une machine de production, CARACT RIS EN CE QU'il enregistre lesdites données à des moments et sur une période de temps préétablies. 8. Produit logiciel selon la revendication 7, CARACT RIS EN CE QU'il enregistre lesdites données sur une période de temps préétablie sans tenir compte des arrêts de la machine. 9. Produit logiciel selon la revendication 7, CARACT RIS EN CE QU'il enregistre lesdites données sur une période de temps préétablie pour chaque sous-ensemble fonctionnel.