Plan de cours - ÉTS

École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) du cours
Crédits 3
Marc Thomas
MEC763
TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE
Préalable(s) : MAT350, MEC523
PLAN DE COURS – SESSION AUTOMNE 2013
1. Coordonnées de l’enseignant
Groupe 01: Francis Provost (vibranalyste@gmail.com)
2. Descriptif officiel du cours
Acquérir les éléments de base pour l'organisation et le contrôle de la maintenance en
industrie. S’initier aux techniques de mesure et de diagnostic des défauts de machines.
Fiabilité des équipements : concepts de fiabilité et de disponibilité, périodes de vie, courbe
en baignoire, taux de défaillance. Distributions de probabilité utilisées en fiabilité : loi
binomiale, loi normale, loi exponentielle, loi de Weibull. Estimation des durées de vie, des
taux de défaillance et estimation des périodes de maintenance. Essais de fiabilité : données,
méthodes d'échantillonnage et déverminage (ESS). Analyse des modes de défaillance
(AMDEC). Analyse des redondances, système série, parallèle, combiné. Objectif et rôle de la
maintenance : maintenance corrective, maintenance préventive, maintenance
conditionnelle. Organisation d'un programme de maintenance conditionnelle. Techniques
de surveillance (analyse d'huile, température, infrarouge, vibrations). Maintenance
conditionnelle par surveillance des vibrations : courbes de tendance, analyse spectrale,
établissement des niveaux d'alarme. Techniques de mesure vibratoire : fonctionnement des
capteurs, choix de capteurs et de chaîne de mesure, acquisition de données, analyse du
signal périodique, transitoire, aléatoire. Diagnostic des défauts de machines : déséquilibre,
lignage, roulements, paliers lisses, serrage, courroies, problèmes aérodynamiques,
engrenages, moteurs. Intégrité structurale des machines par analyse modale.
Séances de laboratoire portant sur l'AMDEC, l'équilibrage des rotors et le diagnostic des
défauts de machines.
3. Objectifs spécifiques du cours
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Familiariser les étudiant(e)s avec les principes de base et les techniques d'analyse de
fiabilité, de maintenabilité et de disponibilité des machines et des composantes;
Permettre aux étudiant(e)s d'acquérir des éléments essentiels pour l'organisation et le
contrôle de la maintenance prédictive en industrie;
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 1

o
o
Donner aux étudiant(e)s les outils nécessaires pour identifier et diagnostiquer un
problème de défaillance d’une machine;
Apporter aux étudiant(e)s une connaissance des équipements de mesure utilisés dans
un programme de maintenance prédictive.
À la fin du cours, les étudiant(e)s devront être en mesure de :
o Connaître les méthodes de maintenance;
o Connaître les différentes phases de durée de vie d'un produit, équipement ou service et
connaître les différentes techniques pour l’analyse et la quantification de la fiabilité;
o Estimer la durée de vie utile d'un produit selon des critères statistiques;
o Établir des planifications d’entretien de machines par les techniques de surveillance des
machines;
o Effectuer un diagnostic préliminaire des défauts de machines;
o Utiliser adéquatement les techniques de mesure dans un programme de maintenance
prédictive (maintenance basée sur la fiabilité).
4. Stratégies pédagogiques utilisées
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3 h de cours magistral par semaine. De nombreux exemples industriels et simulations
seront faits en classe pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler la théorie et les
techniques présentées en cours;
2 h de travaux pratiques par semaine permettant aux étudiant(e)s d'assimiler les
notions théoriques;
1 projet en équipe permettant aux étudiant(e)s de mettre en œuvre la méthodologie
AMDEC;
1 devoir sur l’estimation de la fiabilité résiduelle d’un équipement industriel;
3 laboratoires en équipe sur la simulation de la fiabilité des systèmes complexes
(Raptor©), l'équilibrage des rotors et le diagnostic des défauts de machines par mesures
vibratoires;
1 à 2 conférenciers du secteur industriel (Optionnel).
5. Contenu du cours
Cours Programme et contenus du cours Heures
1 Concepts de fiabilité des équipements : définitions, les besoins en 3
maintenance des concepteurs et des utilisateurs, classification des
défaillances, traitement d'une défaillance progressive, les remèdes.
Concepts de fiabilité, période de vie, courbe en baignoire, taux de
défaillance.
2 Estimation de fiabilité des équipements par la loi exponentielle, types de 3
données, estimation du taux de défaillance et de la durée de vie des
équipements. Validité de la loi, Intervalles de confiance dans l’estimation.
Méthode graphique.
3 Estimation de fiabilité des équipements par la loi de Weibull : méthode
graphique, loi Gamma, distribution binomiale, loi normale, loi log‐normale et
3
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 2

estimation des périodes de maintenance.
4 Amélioration de la fiabilité et de la disponibilité par redondances. Systèmes
série, parallèle, combiné, en attente. Redondances majoritaires. Systèmes
complexes.
5 L'analyse des modes de défaillance et de leur criticité (AMDEC) :
méthodologie, initialisation, analyse fonctionnelle, analyse qualitative,
analyse quantitative, actions correctives, évaluation.
6 Les politiques de maintenance correctives (palliatives, curatrices,
proactives). L’analyse des coûts de maintenance (remplacement des
équipements).
7 La maintenance conditionnelle par surveillance des vibrations. Niveau global.
Analyse spectrale. Types de descripteurs.
8 Balourd et théorie du déséquilibre. L’analyse de la phase. Intégrité
structurale et résonances. Analyse modale.
9 Traitement du signal. Acquisition de données. Décomposition de Fourier.
Transformée de Fourier, digitalisation, FFT, fenêtrage. Signaux aléatoires,
aléatoires, impulsifs. Fonctionnement et choix d’un capteur. Chaîne de
mesure.
10 Diagnostic de l'état de fonctionnement d'une machine. Niveaux d'alarme.
Reconnaissance des pannes, établissement des alarmes.
11 Diagnostic des défauts de machines. Diagnostic des défauts de machines. 3
Lignage, roulements. Paliers, desserrage, poulies, engrenages, moteurs.
12 Les techniques de surveillance (systématique, conditionnelle, 3
prévisionnelle). Courbes de tendance. Organisation d’un programme de
maintenance conditionnelle. Les autres éléments à suivre dans le cadre d’un
programme de surveillance d’un parc de machines (Thermographie, Analyse
d’huile, Ultrasons, tests électriques d’un moteur).
Total 36
6. Laboratoires – Devoir
Activité Description Dates de
remise
Labo 1 Simulation du comportement en fiabilité des systèmes 11 oct. 2013
complexes – DFR.
Labo 2 Équilibrage d'un rotor. 15 nov. 2013
Labo 3 Diagnostic des défauts de machines par mesures vibratoires. 26 nov. 2013
Devoir Identification des paramètres de fiabilité d’un équipement 4 oct. 2013
industriel (individuel).
* Voir le calendrier pour les dates.
Deux à trois personnes par équipe pour les laboratoires et le projet.
7. Utilisation d’outils d’ingénierie
Sera discuté en classe, si applicable.
3
3
3
3
3
3
3
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8. Évaluation
Activité Description % Date
Rapport/Devoir Rapport de laboratoire (3) et un (1) devoir 20 **
individuel
Projet Projet + Présentation * 10 29 nov. 2013
Intra (voir calendrier) 30 22 oct. 2013
Final Portant sur toute la matière du cours 40 **
Retard de remise d’un travail – Information variable / enseignant
* Une pénalité de 10 % sera appliquée par jour de retard pour les laboratoires et le projet.
** Voir avec le professeur ou selon le calendrier.
Clause particulière.
Une note de 50 % ou plus dans la somme des deux examens est nécessaire pour passer le
cours (50 % de 70 % alloué aux examens).
Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier
son absence d’un examen durant la session auprès de la Coordonnatrice – Affaires
départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final,
l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non
justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent
immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).
Plagiat et fraude
Les clauses du « Chapitre 8 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1 er cycle »
s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se
sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la
page Citer, pas plagier! http://www.etsmtl.ca/Etudiants‐actuels/Cycles‐sup/Realisationetudes/Citer‐pas‐plagier
Projet : Implantation d’une technique AMDEC
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Étudier la méthode AMDEC (Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et leurs
criticités), dans le but d'identifier les sources et de réduire les risques de défaillance;
Effectuer une petite recherche bibliographique. En fonction de vos références, faire une
synthèse de vos lectures;
Déterminer un équipement sur lequel vous pouvez appliquer la méthode et décomposer
toute votre démarche pour implanter l’AMDEC. Appliquer la méthode (fichier Excel) et
faire une synthèse de vos résultats en proposant des recommandations d’amélioration
et rédiger un rapport technique;
Présentation orale / Rapport technique très concis : Introduction, objectif, description
du produit (équipement, procédé, etc.), méthodologie utilisée, résultats, synthèse,
recommandations et conclusion.
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 4

9. Documentation obligatoire
[1] Thomas M., 2003, Fiabilité, maintenance prédictive et vibration des
machines, ÉTS. Référence obligatoire.
10. Ouvrages de référence
[2] Richet D. et al, Maintenance basée sur la fiabilité, Sciences de
l’ingénieur Masson 1996, 166 p.
[3] Riout J, CETIM, Le guide de l'AMDEC MACHINE, TS156R56.
[4] Riout J, l'AMDEC pour la conception et la maintenance des machines,
CETIM information, no. 120, 1991.
[5] Riout J, la pratique de l'AMDEC en maintenance, maintenance et
entreprise, no. 448, fév. 1992.
[6] Sherer M., Concevoir avec fiabilité grâce à l'AMDEC, no. 82, octobre
1992.
[7] Riout J, les progiciels d'aide à l'AMDEC, CETIM information, no. 134, juin 1993.
[8] Cloarec J.M., Analyse fonctionnelle ou la préparation de l'AMDEC, Maintenance et
entreprise, no 466, novembre 1993.
[9] Failure Mode and Effect Analysis, Automotive Industry Action Group, Southfield,
Mich.: AIAG.
[10] Failure Mode and Effect Analysis, FMEA from Theory to Execution, D.H. Stamatis,
ASQC Quality Press.
[11] Statistical models in engineering, G.J. Hahn, S. S. Shapiro, New York: John Wiley and
Sons, 1967.
[12] MIL‐STD‐2070 (AS) Procedures for performing a failure modes, effects and criticality
analysis for aeronautical equipment. Washington D.C.: Department of Defense.
[13] Bently, D., Hatch, C., Grissom B., Fundamentals of Rotating Machinery Ddiagnostics,
ISBN 0‐9714081‐0‐6, Bently Pressurized Bearing Press.
[14] Boulenger A., Pachaud C., Analyse Vibratoire en Maintenance, Surveillance et
diagnostic des machines, 3 e édition, Dunod 2007. ISBN 978‐2‐10‐049999‐1
[15] Smith D., Fiabilité, Maintenance et Risque, Dunod 2006. ISBN 2 10 049780 4
[16] Francastel J.‐C., Ingénierie De La Maintenance, De la conception à l’exploitation d’un
bien, Dunod 2003. ISBN 2 10 005732
[17] Taylor James I., The Gear Analysis Handbook, A practical guide for solving vibration
problems in gear, VCI 2000. ISBN 0‐9640517‐1‐0
[18] Taylor James I., The Bearing Analysis Handbook, A practical guide for solving
vibration problems in bearings, VCI 2004. ISBN 0‐9640517‐3‐7
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 5

MEC763 groupe 01 – Automne 2013
Cours : Vendredi 13h30 – 17h00, local : B‐3420
TP/Labo : Mardi 13h30 – 15h30, locaux : A‐4406, A‐1220, A‐2200
Semaine Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi
1. 3 septembre
Début Session Automne
2. 9 septembre 10 septembre
TP 1
3. 16 septembre 17 septembre
TP 2
4. 23 septembre 24 septembre
TP 3
(LAB 1)
5. 30 septembre 1 er octobre
TP 4
6. 7 octobre 8 octobre
TP 5
7. 14 octobre
Action de Grâce
15 octobre
Horaire du lundi
8. 21 octobre 22 octobre
TP 6
(INTRA)
9. 28 octobre 29 octobre
TP 7
10. 4 novembre 5 novembre
TP 8
(LAB 2)
11. 11 novembre 12 novembre
TP 9
12. 18 novembre 19 novembre
TP 10
13. 25 novembre 26 novembre
TP 11
(LAB 3)
14. 2 décembre 3 décembre
TP 12
4 septembre 5 septembre
Activités étudiantes
6 septembre
Cours 1
11 septembre 12 septembre 13 septembre
Cours 2
18 septembre 19 septembre 20 septembre
Cours 3
(Devoir 1)
25 septembre 26 septembre 27 septembre
Cours 4
2 octobre 3 octobre 4 octobre
Cours 5
(Remise dev.1 + Explic.
projet)
9 octobre 10 octobre 11 octobre
Cours 6
(Remise LAB 1)
16 octobre 17 octobre 18 octobre
Cours 7
23 octobre
Horaire du jeudi
24 octobre
Congé relâche
25 octobre
Congé relâche
30 octobre 31 octobre 1 er novembre
Cours 8
6 novembre 7 novembre 8 novembre
Cours 9
13 novembre 14 novembre 15 novembre
Cours 10
(Remise LAB 2)
20 novembre 21 novembre 22 novembre
Cours 11
27 novembre 28 novembre 29 novembre
Cours 12
(Remise du projet +
oral)
4 décembre 5 décembre 6 décembre
Dernier jour de cours
Cours 13
Période d’examens finaux du 9 décembre au 19 décembre 2013
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 6

MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE
ANNEXE I
1. Caractéristiques du cours
Responsable(s) du cours : Marc Thomas
Coordonnées de l’enseignant :
Groupe 01: Francis Provost (cc‐Francis.Provost@etsmtl.ca)
Préalables : MAT350, MEC523
Crédits : 3
2. Descriptif officiel du cours
Acquérir les éléments de base pour l'organisation et le contrôle de la maintenance en
industrie. S’initier aux techniques de mesure et de diagnostic des défauts de machines.
Fiabilité des équipements : concepts de fiabilité et de disponibilité, périodes de vie, courbe
en baignoire, taux de défaillance. Distributions de probabilité utilisées en fiabilité : loi
binomiale, loi normale, loi exponentielle, loi de Weibull. Estimation des durées de vie, des
taux de défaillance et estimation des périodes de maintenance. Essais de fiabilité :
données, méthodes d'échantillonnage et déverminage (ESS). Analyse des modes de
défaillance (AMDEC). Analyse des redondances, système série, parallèle, combiné. Objectif
et rôle de la maintenance : maintenance corrective, maintenance préventive, maintenance
conditionnelle. Organisation d'un programme de maintenance conditionnelle. Techniques
de surveillance (analyse d'huile, température, infrarouge, vibrations). Maintenance
conditionnelle par surveillance des vibrations : courbes de tendance, analyse spectrale,
établissement des niveaux d'alarme. Techniques de mesure vibratoire : fonctionnement
des capteurs, choix de capteurs et de chaîne de mesure, acquisition de données, analyse du
signal périodique, transitoire, aléatoire. Diagnostic des défauts de machines : déséquilibre,
lignage, roulements, paliers lisses, serrage, courroies, problèmes aérodynamiques,
engrenages, moteurs. Intégrité structurale des machines par analyse modale.
Séances de laboratoire portant sur l'AMDEC, l'équilibrage des rotors et le diagnostic des
défauts de machines.
3. Répartition des unités d’agrément du BCAPG
Maths
Sciences
naturelles
Études
complémentaires
Science du
génie
Conception
en ingénierie
Total
0,0 0,0 0,0 29,4 29,4 58,8
4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 7

5. Évaluation
Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier
son absence d’un examen durant la session auprès de la Coordonnatrice – Affaires
départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final,
l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non
justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent
immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).
Plagiat et fraude
Les clauses du « Chapitre 8 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1 er cycle »
s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se
sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la
page Citer, pas plagier! http://www.etsmtl.ca/Etudiants‐actuels/Cycles‐sup/Realisationetudes/Citer‐pas‐plagier
Session automne 2013 MEC763 – TECHNIQUES DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE 8