Brevet FR3029441A1 — publié le 20160610

Procédé de production de dispositifs mécaniques comprenant plusieurs pièces identiques assemblées DOMAINE DE L'INVENTION L'invention porte sur une méthode de suivi statistique de critères en production, par exemple dans l'industrie aéronautique, en particulier pour faciliter la production de dispositifs mécaniques comprenant un assemblage de plusieurs pièces identiques. ETAT DE LA TECHNIQUE Certains dispositifs mécaniques comprennent un assemblage de plusieurs pièces similaires manufacturées. C'est le cas, par exemple de la fabrication de turbomachines qui comprennent un assemblage d'un certain nombre de pièces ayant été usinées. L'usinage des pièces destinées à être assemblées pour former le dispositif mécanique suit un cahier des charges spécifique, qui inclut notamment des contraintes de fabrication particulières, et des spécifications de conformité de la pièce, par exemple une spécification dimensionnelle particulière. Certaines pièces produites sont affectées d'écarts à la définition technique de la pièce, c'est-à-dire qu'elles ne satisfont pas à la spécification de conformité et sont donc considérées comme des pièces non-conformes au sens de la définition. Néanmoins, une pièce peut être non-conforme au sens de la définition, tout en étant fonctionnellement acceptable. Pour garantir que le dispositif mécanique intégrant différentes pièces ainsi fabriquées soit conforme, une solution est de n'assembler que les pièces fabriquées étant conformes. Un tel processus est toutefois trop strict puisque cela imposerait de mettre au rebus ou de rectifier toutes les pièces non-conformes, qu'elles répondent ou non au besoin fonctionnel. Cela est très coûteux, alors que le dispositif mécanique peut avoir un fonctionnement acceptable, voire normal s'il intègre un nombre limité de pièces non-conformes. Ainsi, les concepteurs des dispositifs mécaniques considèrent que ledit dispositif mécanique est acceptable sous réserve que ces pièces en écart ne soient pas présentes à raison de plus d'un certain nombre par ensemble ou sous-ensemble de la machine (ex : moteur, module intermédiaire, roue, etc.). Par exemple, un écart à la définition, noté E1, est jugé acceptable sous réserve que chaque ensemble monté ne compte pas plus de n1 pièces affectées par l'écart El, où n1 est par exemple égal à 2. 3029441 2 Une telle exigence fait peser une contrainte sur le producteur, qui doit vérifier précisément au montage quelles sont les non-conformités des pièces, par exemple afin de ne pas monter sur le même ensemble plus de n1 pièces affectées de l'écart E1, c'est-à-dire plus de deux pièces non-conformes dans le cas de l'exemple précédent où n1 égal 5 à 2. Cette contrainte est lourde pour le producteur, et cela vient énormément ralentir les cadences de production, puisque de nombreuses vérifications sont nécessaires. Cela est particulièrement vrai lorsqu'il y a plusieurs écarts à la définition différents acceptés sous réserve d'être présents en petit nombre dans un ensemble. Il faut en effet vérifier au montage de chaque ensemble qu'il n'y a pas plus de n1 pièces affectées par le premier 10 écart à la définition E1, pas plus de n2 pièces affectées par le deuxième écart à la définition E2, pas plus de n3 pièces affectées par le troisième écart à la définition E3 et ainsi de suite. Cette exigence fait peser également une contrainte forte sur l'organisation chargée de la maintenance de la machine, qui se voit contrainte d'effectuer un suivi en service 15 spécifique (par exemple un contrôle en flotte), afin d'assurer par exemple que lorsque l'on vient à changer certaines pièces usagées d'un ensemble lors d'une révision, on ne vienne pas remplacer une pièce conforme (sans écart à la définition) par une pièce non-conforme (affectée de l'écart El) sur un ensemble qui comptait par ailleurs déjà le maximum de n1 pièces affectées par l'écart E1. En pratique, si ce suivi spécifique ne peut pas être mis en 20 oeuvre, cela impose à l'organisation chargée de la maintenance des machines de remplacer toute pièce défaillante par une pièce ne présentant aucun écart à définition. Ainsi toute pièce destinée au rechange doit être sans non-conformité, ce qui augmente les contraintes, et donc les coûts, de fabrication des pièces. Un but de la présente invention est de proposer un procédé de production 25 d'ensembles mécaniques intégrant plusieurs pièces identiques qui permet de résoudre au moins l'un des inconvénients précités. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un procédé de production d'ensembles mécaniques intégrant plusieurs pièces identiques qui est simple à mettre en oeuvre pour le producteur, sans contrainte importante de vérifications des 30 pièces. Encore un but de la présente invention est de proposer un procédé de production d'ensembles mécaniques intégrant plusieurs pièces identiques qui facilite les étapes de réparation et rechange ultérieures dudit ensemble. 3029441 3 EXPOSE DE L'INVENTION A cette fin, on propose un procédé de production d'une pluralité de dispositifs mécaniques, où chaque dispositif mécanique comprend un nombre défini N de pièces identiques à assembler, les pièces à assembler ayant été produites selon un cahier des 5 charges comprenant au moins une spécification de conformité, les pièces satisfaisant la spécification de conformité étant dites des pièces conformes et les pièces ne satisfaisant pas la spécification de conformité étant dites des pièces non-conformes, caractérisé en ce que l'on pilote la production pour que le nombre de dispositifs mécaniques ayant un nombre de pièces non-conformes strictement supérieur à un seuil n1 soit dans une 10 proportion inférieure ou égale à une proportion p1, la proportion pl étant non nulle et strictement inférieure à 1. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé, pris seuls ou en combinaison, sont les suivants : 15 - on agence les pièces destinées à être assemblées pour former les dispositifs mécaniques en lots de production comprenant plusieurs pièces, où chaque lot comprend un ratio de pièces non-conformes par rapport aux pièces conformes inférieur ou égal à un taux de dilution q1, le taux de dilution ql étant non nul et strictement inférieur à 1. 20 - le ratio de pièces non-conformes par rapport aux pièces conformes dans les lots de production est égal à un taux de dilution ql. - le taux de dilution q1 est choisi de sorte à satisfaire la relation [R] : 1 _ vni () Ri - ch )N-k k [R] - on choisit le taux maximal de dilution q1 permettant de satisfaire la relation [R]. 25 - chaque lot de production est formé d'au moins N pièces et comprend au moins une pièce non-conforme. On propose également un procédé de réparation d'un dispositif mécanique ayant été produit avec un tel procédé de production, en vue de remplacer l'une des pièces 30 assemblées dans ledit dispositif mécanique, dans lequel on remplace ladite pièce à remplacer par une autre pièce identique choisi aléatoirement dans un lot de production. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la 35 description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : 3029441 4 - la figure 1 est un graphique illustrant un premier exemple de réalisation d' l'invention ; - la figure 2 est un graphique illustrant un deuxième exemple de réalisation d' l'invention. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dans la description qui suit, un dispositif mécanique est un ensemble qui comprend entre autres un assemblage d'une pluralité de pièces identiques les unes par rapport aux autres. 10 Par pièces identiques, on entend des pièces qui sont fabriquées selon le même cahier des charges, et qui sont donc supposées être identiques, ou à tout le moins similaires. Les pièces identiques à assembler ont été fabriquées selon un même cahier des charges comprenant au moins une spécification de conformité, c'est-à-dire une définition 15 particulière, en termes dimensionnels par exemple. Les pièces satisfaisant la spécification de conformité sont qualifiées de pièces conformes, c'est-à-dire que ce sont des pièces n'ayant pas d'écart à la définition. Les pièces ne satisfaisant pas la spécification de conformité sont qualifiées de pièces non-conformes, c'est-à-dire que ce sont des pièces ayant au moins un écart à la 20 définition, par exemple un écart El à une première définition. L'exigence de production décrite plus haut pour la fabrication de dispositifs mécaniques comprenant un assemblage de plusieurs pièces identiques selon laquelle on n'accepte aucun dispositif mécanique ayant plus de n1 pièces non-conformes (c'est-à-dire des pièces affectées par un écart El de production) conduit à des contraintes logistiques 25 trop fortes qui ont amené les inventeurs à mettre en place une nouvelle méthode de production de ce type de dispositifs. Ainsi il est proposé d'imposer une exigence de production moins sévère, tout en introduisant une notion probabiliste dans le pilotage de la production pour garantir que la production effectuée respecte les contraintes globales d'utilisation. 30 Plus précisément, on vient piloter la production avec comme contrainte que le nombre de dispositifs mécaniques ayant un nombre de pièces non-conformes strictement supérieur à un seuil n1 soient dans une proportion inférieure ou égale à une proportion pl, la proportion pl étant non nulle et strictement inférieure à 1. La production est donc pilotée afin de maintenir la probabilité que les dispositifs 35 mécaniques aient un nombre de pièces non-conformes strictement supérieur à un seuil n1 à une proportion inférieure ou égale à une proportion p1, la proportion pl étant non nulle et strictement inférieure à 1. 3029441 5 En d'autres termes, lors de la production de tels ensembles, on exige désormais qu'une proportion de dispositifs mécaniques inférieure à une proportion donnée pl contienne plus de n1 pièces affectées par l'écart E1. La proportion pl est fixée et choisie en fonction du besoin fonctionnel et de 5 l'acceptabilité des risques associés. Par exemple, la proportion pl peut être une proportion choisie supérieure ou égale à 1 dispositif sur 10000, supérieure ou égale à 1 dispositif sur 5000, supérieure ou égale à 1 dispositif sur 1000, voire supérieure ou égale à 1 dispositif sur 100. Selon cette nouvelle exigence, on peut envisager de livrer les pièces à l'atelier de 10 montage où la production des dispositifs assemblés est effectuée en contrôlant simplement la proportion de pièces affectées des différents écarts contenue dans les lots de pièces, de sorte à garantir que l'exigence relâchée présentée ci-dessus sera vérifiée. Sous l'hypothèse que les pièces qui seront montées sur chaque dispositif mécanique, et celles qui seront changées lors des révisions ou réparation dudit dispositif, 15 sont choisies de manière aléatoire, il est alors possible de livrer des pièces affectées par l'écart en question, sous réserve de garantir la nouvelle exigence. Pour cela, il convient de maîtriser le taux de dilution des pièces affectées par l'écart El au moment de la livraison, c'est-à-dire avant le montage en production ou lors d'une réparation. 20 Le taux de dilution que l'on note ql correspond en réalité à la fréquence avec laquelle on livre des pièces affectées par l'écart E1, c'est-à-dire des pièces non-conformes. La probabilité que ces pièces non-conformes se retrouvent sur le même ensemble en nombre supérieur à n1 est déterminée par calcul. 25 En particulier, lorsque le taux de dilution de l'écart El vaut ql (par exemple ql égal à 1/100 signifie que l'on a livré une pièce affectée de l'écart El toutes les 100 pièces livrées), et que le nombre de pièces sur l'ensemble (moteur) vaut N, la probabilité d'avoir exactement X1 égal à k pièces affectée par l'écart El sur l'ensemble est : F (X, = k) = (Nk) q1 (1 - ch)N-k 30 Avec le taux de dilution ql pour l'écart El, la probabilité d'avoir plus de n1 pièces affectées par l'écart El parmi les N pièces montées sur l'ensemble vaut donc : I[D(Xi > n1) = 1 - (1 k=0 Pour une production donnée, il convient donc de calculer le taux de dilution ql telle que I[D(X1 > n1) 3029441 6 Le taux de dilution q1 est donc choisi de sorte à satisfaire la relation [R] : _ vni k _ ch )N-k G P1 [R] 5 De préférence, on choisit la valeur la plus grande possible du taux de dilution q1 qui permet de satisfaire le relation [R] ci-dessus. Selon le procédé de production proposé, on agence les pièces destinées à être assemblées pour former les dispositifs mécaniques en lots de production comprenant plusieurs pièces, où chaque lot comprend un ratio de pièces non-conformes par rapport 10 aux pièces conformes inférieur ou égal à un taux de dilution q1, le taux de dilution q1 étant non nul et strictement inférieur à 1. On prendra de préférence le ratio le plus grand possible, ce qui permet d'utiliser le plus grand nombre de pièces non-conformes ayant été produites. On impose donc de préférence la valeur maximale de taux de dilution q1 au 15 moment de la création de lots destinés à être livrés pour la production. Par exemple, si q1 = 1/50 est la valeur maximale acceptable, il suffit de livrer une pièce affectée par l'écart El toutes les 50 pièces livrées pour garantir que l'exigence sera vérifiée. Pour améliorer le processus de production des dispositifs mécaniques ayant 20 plusieurs pièces identiques assemblées, on vient donc s'appuyer sur des outils de maîtrise statistiques des procédés. Plus précisément, on vient garantir un risque maîtrisé de voir un évènement non désiré se réaliser. Néanmoins, en maîtrise statistique des procédés, cet évènement non désiré est, dans tous les cas de figure, extrêmement simple : il s'agit de la production d'une pièce 25 non conforme. L'évènement non désiré dont il est question ici est le montage simultané d'un certain nombre de pièces affectées par des écarts à la définition sur un même ensemble. Le choix de ce type d'évènement bien spécifique résulte des problématiques propres à la production de dispositifs mécaniques intégrant des pièces à très haute valeur ajoutée, et 30 difficilement fabricables, montées en grand nombre sur une machine dans laquelle leurs effets seront conjoints. Le procédé de production proposé ci-dessus dépasse les capacités des outils traditionnels de la maîtrise statistique des procédés dans la mesure où les techniques mises en oeuvre dans ces outils existant visent à garantir simplement un risque très faible 35 de produire des non-conformités, tandis que le procédé proposé offre, par la maîtrise adéquate d'un taux de dilution, une garantie sur le risque d'assembler au sein d'une même entité (roue, machine, etc.) des écarts à la définition déjà produits. 3029441 7 Selon un premier exemple de réalisation du procédé proposé, on considère la production de roues de turbine, où chaque roue comprend un assemblage de N = 60 aubes identiques. Une roue est considérée comme acceptable si elle contient au 5 maximum n1 = 10 aubes non-conformes. Selon ce premier exemple, on cherche à avoir au maximum pl = 200 ppm (200 / 1 000 000) de chances d'avoir plus de n1 aubes non-conformes par roue montée. Par calcul, on constate que la probabilité d'avoir 11 aubes non-conformes ou plus par roue produite en fonction du taux de dilution ql dans le lot de production est telle 10 que : - pour des lots (L1-1) de 60 aubes produites comprenant 5 aubes non-conformes (soit ql = 5/60), la probabilité est de 1,00%, ce qui est supérieur au seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé ne convient donc pas à la production recherchée ; 15 - pour des lots (L1-2) de 60 aubes produites comprenant 4 aubes non-conformes (soit ql = 4/60), la probabilité est de 0,19 %, ce qui est supérieur au seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé ne convient donc pas à la production recherchée ; - pour des lots (L1-3) de 60 aubes produites comprenant 3 aubes non-conformes 20 (soit ql = 3/60), la probabilité est de 171 ppm, ce qui est inférieur au seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé convient donc à la production recherchée de roues et peut être utilisé pour conditionner les lots d'aubes destinés à la production de roues selon le premier exemple. La figure 1 est un graphique illustrant cet exemple et représente la probabilité de 25 présenter exactement n aubes non conformes par roue pour divers taux d'injection en livraison (lots L1-1, L1-2 et L1-3 ci-dessus). Pour chaque taux d'injection, on regarde si la somme Z des probabilités où n > 10 est inférieure ou égale au seuil des 200 ppm. Selon un deuxième exemple de réalisation du procédé proposé, on considère 30 également la production de roues de turbine, où chaque roue comprend cette fois un assemblage de N = 17 aubes identiques. Une roue est considérée comme acceptable si elle contient au maximum n1 = 4 aubes non-conformes. Selon ce deuxième exemple, on cherche à avoir au maximum pl = 200 ppm (200 / 1 000 000) de chances d'avoir plus de n1 aubes non-conformes par roue montée. 35 Par calcul, on constate que la probabilité d'avoir 5 aubes non-conformes ou plus par roue produite en fonction du taux de dilution ql dans le lot de production est telle que : 3029441 8 - pour des lots (L2-1) de 17 aubes produites comprenant 2 aubes non-conformes (soit q1 = 2/17), la probabilité est de 4,14 %, ce qui est supérieur au seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé ne convient donc pas à la production recherchée ; 5 - pour des lots (L2-2) de 17 aubes comprenant 1 aube non-conforme (soit q1 = 1/17), la probabilité est de 0,24 %, ce qui est supérieur au seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé ne convient donc pas à la production recherchée ; - pour des lots (L2-3) de 34 aubes (soit 2 lots de 17 aubes) comprenant 1 aube non- conforme (soit q1 = 1/34), la probabilité est de 101 ppm, ce qui est inférieur au 10 seuil de 200 ppm. Le taux de dilution associé convient donc à la production recherchée de roues et peut être utilisé pour conditionner les lots d'aubes destinés à la production de roues selon le deuxième exemple. La figure 2 est un graphique illustrant cet exemple et représente la probabilité de présenter exactement n aubes non conformes par roue pour divers taux d'injection en 15 livraison (lots L2-1, L2-2 et L2-3 ci-dessus). Pour chaque taux d'injection, on regarde si la somme Z des probabilités où n > 4 est inférieure ou égale au seuil des 200 ppm. REVENDICATIONS1. Procédé de production d'une pluralité de dispositifs mécaniques, où chaque dispositif mécanique comprend un nombre défini N de pièces identiques à assembler, les pièces à assembler ayant été produites selon un cahier des charges comprenant au moins une spécification de conformité, les pièces satisfaisant la spécification de conformité étant des pièces conformes et les pièces ne satisfaisant pas la spécification de conformité étant des pièces non-conformes, caractérisé en ce que l'on pilote la production pour que le nombre de dispositifs mécaniques ayant un nombre de pièces non-conformes strictement supérieur à un seuil n1 soit dans une proportion inférieure ou égale à une proportion p1, la proportion pl étant non nulle et strictement inférieure à 1. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on agence les pièces destinées à être assemblées pour former les dispositifs mécaniques en lots de production comprenant plusieurs pièces, où chaque lot comprend un ratio de pièces non-conformes par rapport aux pièces conformes inférieur ou égal à un taux de dilution q1, le taux de dilution ql étant non nul et strictement inférieur à 1. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le ratio de pièces non-conformes par rapport aux pièces conformes dans les lots de production est égal à un taux de dilution ql. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel le taux de dilution ql est choisi de sorte à satisfaire la relation [R] : 1 _ vni () Ri (1 - ch )N-k k a [R] 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on choisit le taux maximal de dilution ql permettant de satisfaire la relation [R]. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel chaque lot de production est formé d'au moins N pièces et comprend au moins une pièce non-conforme. 7. Procédé de réparation d'un dispositif mécanique ayant été produit avec le procédé de production selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 en vue de remplacer l'une des pièces assemblées dans ledit dispositif mécanique, dans lequel on remplace ladite pièce à remplacer par une autre pièce identique choisi aléatoirement dans un lot de production.