L' AMDEC

Nous sommes tous confrontés aux mêmes doutes lors de l’élaboration d’un produit :

• Est-ce une bonne idée ?
• Le produit correspond-il vraiment aux besoins du client ?
• Quel coût ?

Bref, comment anticiper pour éviter ceci :

Pour répondre à ces questions, il existe plusieurs méthodes d’anticipation. Parmi les plus utilisées, on trouve l’analyse de risques et l’AMDEC. On utilisera l'une ou l'autre méthode selon la phase du projet...

Les phases d'un projet

Quel que soit le produit, avant sa commercialisation il y a plusieurs étapes à respecter :

• L’avant-projet consiste à analyser les besoins du client, à définir les différents axes pour le projet (marketing, analyse de la valeur, analyse de risques, Business plan etc…)
• Le développement aussi nommé « étude-conception » permet de concevoir (CAO), de définir les fonctions du produit à garantir, sa faisabilité (calcul), réaliser des simulations (RdM), définir les modes de défaillances (AMDEC) et d’anticiper les causes qui provoqueraient une détérioration du produit.
• L'industrialisation permet de concrétiser le produit en le validant (prototypes) et en le produisant (mise en cadence). Il y a aussi des analyses (montantes et descendantes) mais ce sera un autre sujet.

Qu'est-ce que l'AMDEC ?

L'AMDEC, pour "Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité", aussi appelée FMEA en anglais (Failure Modes and Effects Analysis), est incontournable dans toute étude mécanique sérieuse.
Comme pour l'analyse de risques, le principe est de faire un tableau recensant les défaillances avec un système d’évaluation associé. Ensuite, comme son nom l’indique elle permet d’identifier les types de défaillance, et de mettre en corrélation les effets et surtout la criticité de chaque défaillance (simplement gênantes, dommageables ou bien critiques).

L’AMDEC est utilisé en phase de conception (développement) afin de valider celle-ci. Elle sera d’autant plus efficace si elle est utilisée plus tôt dans le processus (pour donner suite à l’analyse fonctionnelle), mais l’AMDEC est aussi utilisée dans plusieurs processus :

• AMDEC Produit
• AMDEC Process
• AMDEC Moyen (machine)
• AMDEC Montage (assemblage)
• AMDEC Contrôle (inspection)
• AMDEC Service (services auprès des clients)

L’AMDEC est une "photo", elle permet de voir le projet dans l’état à un instant "t". A ne pas confondre avec une revue de projet...
Le groupe de travail constitué (3-5 personnes d’horizons différents) aura pour missions de définir :

• Les limites de l’étude (périmètre)
• L’organisation (ressources matérielles, budget)
• Les grilles d’évaluation (Gravité, Fréquence, Détectabilité)
• Les attendus (seuil de déclenchement)
• L’Analyse Fonctionnelle (si pas faite)

Rappel : Ne pas confondre "Fonctions" et "Objet". Ce sont les fonctions qui seront analysées.

Etude d'un exemple : la roue de voiture (pneumatique)

Tout au long de cet article, nous allons nous appuyer sur cet exemple, simple mais parlant.
Avant tout, nous allons préciser la différence entre objet et fonction.
Lorsque l’on pose la question "Quelle est la défaillance d’un pneu ?", la réponse fréquente est "Le pneu risque de crever !"
... Oui, c’est vrai. Mais pas seulement !

Petite SADT (analyse fonctionnelle) d’un pneu :

En synthèse, voici les FONCTIONS qu’un pneu doit GARANTIR :

• Porter le véhicule : A l’accélération comme au freinage, la structure du pneu doit résister à des transferts de charges, pouvant atteindre cinquante fois son poids.
• Rouler : Moins sa résistance au frottement est importante, plus le pneu roule régulièrement, sûrement, confortablement et la consommation du véhicule diminue.
• Guider : La stabilité de trajectoire dépend de la tenue de cap du pneu. Pour guider le véhicule avec précision, sa structure doit pouvoir supporter des efforts transversaux importants sans dérive de trajectoire ; aussi la pression du pneu doit-elle être parfaitement adaptée.
• Amortir : L’élasticité de l’air contenue dans la structure du pneu confère à celui-ci une réelle souplesse. Elle lui permet également d’encaisser les déformations provoquées par les obstacles et les inégalités du sol.
• Durer : L’usure du pneu dépend de ses conditions d’usage (charge, vitesse, état de revêtement du sol, état du véhicule, style de conduite), mais surtout de la qualité du contact au sol. En agissant sur la dimension, la forme de l’aire de contact, la répartition des efforts sur cette surface, la pression joue un rôle majeur.

Et la fonction globale d'un pneu est :

• Transmettre : Le pneu transmet les efforts : puissance du moteur, chocs de l’accélération, contraintes du freinage. La qualité des quelques centimètres carrés qui assurent le contact avec le sol conditionne le niveau de transmission des efforts.

Rappel : une fonction est toujours formulée par un verbe à l’infinitif (verbe d’action) suivi d’un ou plusieurs compléments (milieu extérieur et environnement).

Préparation de l'AMDEC

Périmètre de l’étude, définir les limites

Nous étudions quoi ? Juste le pneu ? La roue (jante + pneu) ? Le système de freinage (disque, plaquette) et la transmission (fusée, cardan) font-ils partie de la roue ?

Formaliser la grille d’évaluation des gravités

Formaliser la grille d’évaluation des fréquences

Formaliser la grille d’évaluation des détectabilités

Identification des défaillances

Maintenant, nous avons une "vision claire" sur notre produit (pneu) en termes de :

• FONCTIONS
• GRILLES de COTATIONS (Gravité, Fréquence, Détection)

Nous pouvons identifier les défaillances potentielles afférentes. Pour cela, nous pouvons nous appuyer par exemple sur un diagramme Ishikawa (5M) ou 5 pourquoi et bien d’autres... pour déterminer les causes et les effets pour notre AMDEC

Attention ne pas confondre Cause, Effet, Défaillance et Mode de défaillance !
Cause : Ce qui produit quelque chose ; raison ou origine de quelque chose
Effet : Résultat, conséquence de l’action, de la cause
Défaillance : c’est un « Fait » pour un mécanisme, un appareil, de cesser brusquement de fonctionner correctement
Mode de défaillance : forme observable d’un dysfonctionnement (variabilité, intermittence, dégradation, perte, …)

Voici une liste des défaillances potentielles identifiées pour chaque fonction (liste non exhaustive) :

• Porter le véhicule : le pneumatique doit répondre aux accélérations comme aux freinages tout en garantissant sa tenue
  • Défaillance potentielle : La structure du pneu ne peut pas résister à des transferts de charges
  • Mode de défaillance : Dégradation de la structure du pneu (assemblage des matériaux).
• Rouler : Le pneumatique doit assurer un frottement avec la route
  • Défaillance potentielle : Plus sa résistance au frottement est importante, plus le pneu roule irrégulièrement, provoquant un inconfort et une consommation élevée du véhicule
  • Mode de défaillance : Dégradation de la surface de frottement du pneu (dessin)
• Guider : Le pneumatique doit assurer la manœuvrabilité du véhicule par rapport à son environnement.
  • Défaillance potentielle : Flexion – Torsion du matériau + perte de pression peuvent provoquer une non-stabilité de la trajectoire, la structure risque ne pas pouvoir supporter des efforts transversaux importants sans dérive de trajectoire.
  • Mode de défaillance : Altération de la tenue de route
• Amortir : Le pneumatique doit accepter les déformations provoquées par les obstacles et les inégalités du sol
  • Défaillance potentielle : La structure du pneu risque de ne pas tenir l’élasticité de l’air contenu et donc de perdre en souplesse.
  • Mode de défaillance : Perte de pression (enveloppe)
• Durer : Le pneumatique doit satisfaire une usure contrôler suivant les conditions d’usage
  • Défaillance potentielle : Le pneumatique risque de présenter une dégradation suivant la charge, la vitesse, l’état de revêtement du sol, le style de conduite.
  • Mode de défaillance : Usure du matériau

Création du tableau AMDEC

Identifier les Modes de défaillance pour chaque fonction. Dans cet exemple, la liste est non exhaustive !!!

Evaluation en termes de Gravité, Fréquence, Détectabilité

Pour donner suite à cette évaluation du groupe de travail, il y a un IPR ou Criticité qui se calcule :

IPR = G x F x D

Seuil de criticité

Avoir une évaluation de la défaillance c’est bien (ex : IPR 48) mais après !!!
Il est à définir par le groupe de travail le seuil de déclenchement des plans d’actions Correctives / Préventives.
Dans certaines entreprises, le seuil est défini arbitrairement (ex : seuil de déclenchement = 10).
Donc dans notre exemple, nous allons définir les actions à mettre en place pour tous les IPR supérieurs à 10.

Selon l’AIAG (Automotive Industry Action Group), la criticité n’est pas en relation directe avec la valeur G x F x D.
Exigence de l’IAIAG : l’IPR seul ne peut être utilisé !!!

C’est-à-dire que si nous prenons en compte UNIQUEMENT la note IPR, cela n’apporte pas "grand chose".

Explication : Nous voyons que la note IPR est le résultat de la Gravité x Fréquence x Détection.
Admettons que pour le mode de défaillance « Dégradation de la structure du pneu (assemblage des matériaux) » avec un risque potentiel d’un éclatement du pneumatique nous notons 5 en gravité, 2 en fréquence, et 1 en détection : cela donne un IPR de 10.
Maintenant, pour le second mode de défaillance « Dégradation du dessin de la bande de roulement » avec un risque potentiel d’une augmentation de la consommation de carburant, nous notons 1 en gravité, 5 en fréquence et 4 en détection : cela donne un IPR de 20.
Si nous décidons que le seuil de déclenchement d’action si situe à partir d’un IPR de 15, nous constatons que nous allons travailler pour définir des actions sur le risque d’une consommation de carburant et aucune action sur un risque d’éclatement !!!
Il est important de "relativiser", et donc d’utiliser des matrices paramétriques, qui permettent suivant la gravité, la fréquence, et la détection, d'avoir une note IPR relative.

Matrices paramétriques

Dans l’exemple ci-dessous, pour une matrice de gravité (sévérité) de 10, admettons que notre fréquence (occurrence) est à 3 et que la détection est à 3 aussi. Suivant le tableau ci-dessous, l’IPR est de 90 (10x3x3) et est indiqué en rouge :

Maintenant, pour une matrice de gravité (sévérité) de 3, admettons que notre fréquence (occurrence) est à 5 et que la détection est à 6. Suivant le tableau ci-dessous, l’IPR est de 90 (3x5x6) et est indiqué en vert :

Donc pour un même IPR (90), le seuil varie suivant le degré de gravité, grâce aux matrices paramétriques...

Mise en place d'un plan d'actions

Une fois que les actions ont été instaurées, il faut recalculer l’AMDEC en terme de Fréquence et de Détection MAIS SURTOUT PAS EN GRAVITE, car la gravité ne change pas, le risque existe toujours.
La maitrise du risque se fait via des outils pour le prévenir (fréquence et détection).

Conclusion

Nous avons montré dans cet article, par un exemple simple, une vision "synthétique" de la démarche d’AMDEC, mais il existe bien plus d’outils avec des matrices décisionnelles entre autres.
Ce qu'il faut retenir, c'est que le but de la gestion des risques et de la sureté de fonctionnement est d’anticiper les défauts et de rendre le produit plus fiable, de trouver une certaine sérénité dans le processus, de ne pas être dépendant des aléas qui coutent cher et pénalisent la productivité.

Pour en savoir plus :
Norme AFNOR sur l’AMDEC : AF EN IEC 60812

Article rédigé par M. Carl AUGER, Formateur, consultant et expert dans le domaine (entre autres) de la cotation