Essais de véhicules : Quelle route prendrez-vous ?

Introduction

Allison Transmission, General Motors Corporation est le leader mondial de la conception, de la fabrication et de la vente de transmissions automatiques pour véhicules utilitaires, de systèmes de propulsion hybrides et de pièces et services connexes pour les camions routiers, les autobus, les équipements hors route et les véhicules militaires. Outre son site principal à Indianapolis, IN, Allison Transmission, qui fait partie de la division Powertrain de GM, possède des bureaux régionaux internationaux aux Pays-Bas, au Japon, en Chine, à Singapour et au Brésil, et est représentée dans plus de 80 pays par l’intermédiaire de son réseau de distributeurs et de revendeurs composé de 1 500 membres.

Le concept de maintenance totale des moteurs (TMM) est une stratégie utilisée quotidiennement, depuis l’inventaire et la livraison des moteurs jusqu’aux tests et à la fiabilité des moteurs.

Réseau de qualité Maintenance planifiée

Allison Transmission suit le processus de maintenance planifiée du réseau de qualité (QNPM) de General Motors North American (GMNA) United Auto Workers. Ce programme fournit un processus commun et une structure cohérente pour garantir que les équipements, les machines, les outils et les installations fonctionnent en toute sécurité et sont disponibles pour produire de manière compétitive les produits nécessaires pour répondre aux besoins des clients. Il existe des principes de fonctionnement qui définissent l’orientation fondamentale du processus commun QNPM. Ces principes ont été référencés tout au long du processus de planification et de mise en œuvre afin de s’assurer que toutes les activités sont axées sur la réalisation des objectifs suivants :

Fournir un soutien et une orientation continus au niveau du GMNA, de la division et de l’usine.

Veiller à ce que le service de fabrication soit le propriétaire et le champion de la maintenance planifiée.

Créer des opportunités pour que tous les employés participent au processus

Mettre en œuvre le concept d’implication de l’opérateur

Poursuivre la maintenance proactive.

Atteindre des performances de classe mondiale en matière de sécurité, de qualité, de débit et de coût.

Soutenir l’amélioration continue

La maintenance planifiée comporte douze éléments interdépendants qui font partie intégrante d’un processus réussi. Chaque élément contribue aux autres et les soutient. L’ensemble des éléments liés constitue la base du processus de maintenance planifiée (figure 1) :

Implication des personnes et organisation

Suivi et contrôle financiers

Disponibilité des pièces détachées

Formation

Communications

Intervention d’urgence en cas de panne

Maintenance programmée

Travaux de construction

Disponibilité des outils et équipements de maintenance

Fiabilité et maintenabilité

Entretien ménager et nettoyage

Partenariat pour le maintien de la production

Programme de partenariat avec les fournisseurs pour les moteurs

Commodity Management est le terme utilisé par Allison Transmission pour désigner le programme de partenariat avec notre principal fournisseur de moteurs. L’amélioration de la qualité du service et la réduction des coûts d’exploitation et d’inventaire sont quelques-unes des principales caractéristiques obtenues. Les moteurs de rechange stockés d’Allison sont conservés dans l’entrepôt du fournisseur. Par la suite, le fournisseur rencontre chaque mois le personnel d’Allison et rend compte des achats, des remplacements, des délais de livraison et des économies réalisées (figure 2).

En utilisant l’analyse des circuits moteurs (MCA) comme l’une des technologies (infrarouge, vibration, ultrasons, etc.) au sein du programme sur les moteurs, Allison peut répondre plus précisément aux besoins et aux attentes de ses clients. Les moteurs peuvent être testés en quelques minutes, même avec une expérience limitée, avant d’être démontés et envoyés à l’atelier de réparation de moteurs d’un fournisseur. L’analyse des causes profondes joue un rôle important dans l’évaluation des moteurs, tant au niveau des essais internes du MCA que de l’implication du fournisseur. Une fois la réparation du moteur terminée, le fournisseur fournit à Allison un rapport de réparation et de motif de réparation. Si le défaut est dû à une contamination, un échantillon de la contamination trouvée à l’intérieur des enroulements du stator est prélevé par le fournisseur de l’atelier moteur et transmis au département technologique d’Allison pour analyse en laboratoire. Toutes ces informations aident l’entreprise à résoudre la cause profonde du problème et des défaillances du moteur.

Dans un département, un servomoteur était tombé en panne dix-sept fois en dix mois. Le fournisseur a été appelé à la rescousse pour aider à déterminer la cause première et un plan d’action correctif. Le moteur se trouvait dans une zone humide et dure qui contenait beaucoup de liquide de refroidissement. Le vendeur a suggéré d’installer une rondelle sur l’arbre du moteur et d’appliquer un procédé d’étanchéité spécial pour empêcher les moteurs de tomber en panne prématurément. Le fournisseur de moteurs de l’entreprise a identifié ces modifications à l’aide d’une bande jaune indiquant que le moteur avait été modifié (figure 3). À ce jour, le servomoteur n’a pas connu d’autre défaillance de bobinage due à la contamination.

Ce partenariat avec l’atelier de réparation automobile s’est avéré très efficace. Allison a la possibilité d’appeler 24 heures sur 24, sept jours sur sept, afin de faire livrer un moteur stocké et de le mettre à quai dans les deux heures (figure 4). Le temps de réponse s’est avéré inestimable pour la planification des calendriers de production. Allison a également accès aux experts en la matière des fournisseurs de moteurs. C’est pourquoi nous considérons que le fournisseur fait partie de notre boîte à outils en matière de fiabilité. En fin de compte, le fournisseur de l’atelier moteur répond à l’équipe de gestion des marchandises d’Allison Transmission, qui est composée du représentant QNPM, d’électriciens du département de l’atelier moteur et de la fiabilité, de l’équipe des pièces détachées, de superviseurs de la maintenance et de personnes du département financier.

Vue d’ensemble de l’AMC

Le programme de moteurs d’Allison Transmission est un élément crucial des opérations. Avec MCA, les moteurs qui présentent des problèmes peuvent être testés pour confirmer la panne, avant d’être démontés et envoyés en réparation. Si le problème du moteur n’est pas détecté, l’électricien aide le technicien de maintenance à trouver la cause première. Les moteurs difficiles à installer sont testés avant d’appeler le personnel de réparation de la machine pour qu’il procède à l’installation. Les moteurs qui se trouvent dans l’entrepôt du fournisseur font l’objet d’un contrôle trimestriel au moyen d’un test MCA. Certains itinéraires ont été établis en raison de défaillances répétitives des moteurs. Ces moteurs sont testés et font l’objet d’une analyse mensuelle dans le cadre du processus MCA. Les moteurs avec pompes sont testés avant la reconstruction de la pompe afin de déterminer s’il est plus économique de remplacer la combinaison moteur-pompe que de la reconstruire. La répartition des différents types de moteurs réparés ou remplacés au cours de l’année 2002 est présentée à la figure 4.

QNPM CO CHAMPIONS DE LA MAINTENANCE

Selon Delbert Chafey, co-champion de l’UAW d’Allison, “l’utilisation de l’outil d’analyse des circuits de moteur a fait une énorme différence dans la façon dont nous travaillons dans les services de fabrication, et le vent a tourné en ce qui concerne les pertes encourues en raison de jugements incorrects, par exemple, en décidant qu’un moteur est mauvais et en le remplaçant tout simplement. Les commandes de moteurs de remplacement auprès de notre gestionnaire de produits ont chuté de façon spectaculaire et, par conséquent, l’organisation des services de fabrication peut fournir des opérations avec un temps de fonctionnement plus important des machines. Il en résulte un plus grand nombre de pièces à un prix plus compétitif, une base technologique plus large, une meilleure utilisation de l’analyse des causes profondes de défaillance (RCFA) et un plus grand niveau de confiance pour notre groupe technologique. Plus de temps de fonctionnement + des économies + des ouvriers qualifiés + de bons outils pour notre boîte à outils technologique = succès. Une excellente combinaison !

Terry Bowen, cochampion QNPM d’Allison Transmission, a assisté à un séminaire sur l’analyse des circuits de moteur lors du symposium GM QNPM 2001 et pense que l’entreprise pourrait tirer profit de la mise en œuvre d’un programme d’analyse des circuits de moteur au sein du département technologique. En mai 2001, lors d’une présentation dans l’atelier de mécanique, Bowen a reconnu l’importance de l’outil et a indiqué qu’Allison en avait acheté trois.

Avant d’acheter les analyseurs de circuit moteur ALL-TEST Pro™, l’analyse des moteurs impliquait beaucoup de suppositions. Il arrive que des moteurs soient envoyés à un fournisseur sans qu’un diagnostic complet du problème ait été établi. Après avoir été testé par le fournisseur, le rapport indiquait “PAS DE PROBLÈME”. Aujourd’hui, grâce au programme MCA, Allison constate une augmentation du temps de fonctionnement des machines et une diminution du nombre de rapports indiquant “PAS DE PROBLÈME”.

Environ 50 ouvriers qualifiés d’Allison sont formés à l’application et à l’utilisation des instruments MCA dans le cadre d’un cours interne de huit heures dispensé par Dave Humphrey. Les métiers concernés par la formation sont ceux d’électricien, de mécanicien de centrale, de climaticien et de superviseur de maintenance.

Problèmes de moteur

Les défauts du stator du moteur détectés à l’aide de l’AMC varient d’un tour à l’autre, d’une phase à l’autre, d’une bobine à l’autre, d’un défaut de masse et d’un défaut du rotor. Les défauts du rotor, qui sont plus fréquents dans les moteurs de 4160 volts que dans ceux de 480 volts, se traduisent par des barres de rotor cassées, des excentricités et des vides de coulée. L’examen de l’angle de phase et de la fréquence du courant sur l’unité ALL-TEST ProTM MCA permet d’identifier les défauts du stator. En comparant la résistance de l’enroulement de chaque phase l’une par rapport à l’autre, il est possible de constater des connexions à haute résistance. Les défauts à la terre peuvent être détectés par le test d’isolation à la terre. En comparant l’impédance et l’inductance l’une par rapport à l’autre, il est possible d’observer une contamination qui peut aller du liquide de refroidissement, de l’huile et de l’eau à des enroulements surchargés. La contamination des servomoteurs commence à faire sentir ses effets néfastes des mois avant la défaillance. La tendance générale est qu’il y aura des appels de service indiquant une condition de surintensité sur le panneau. Après avoir suivi les ordres de travail dans le système CMM d’Allison, le défaut de surintensité apparaîtra probablement plus fréquemment, ce qui nécessitera un ordre de travail pour changer les servomoteurs. Les planificateurs régionaux ont reçu une communication les avertissant de la condition de surintensité et de la manière dont elle peut être détectée avant qu’un servomoteur ne soit complètement défaillant. Par rapport à une action réactive, la maintenance planifiée permet d’éviter des coûts. Un nettoyage par trempage et une cuisson par l’atelier de mécanique sont moins chers et plus efficaces qu’un rebobinage complet.

La feuille de calcul d’évitement des coûts applicable est partagée séquentiellement dans le réseau QNPM selon les modalités suivantes :

Ordre de travail MCA envoyé

Intervention d’un électricien sur le site du moteur

Un test MCA est effectué et analysé et une détermination est faite

Un plan d’action est mis en œuvre. Par exemple, si un servomoteur est testé correctement à l’aide de l’AMC, une enquête sur les causes profondes est lancée pour rechercher d’autres causes de la défaillance, telles qu’un fusible, un SCR, un variateur, un câble ou une connexion au moteur qui aurait sauté. Si un câble est remplacé, une comparaison des coûts entre l’approche proactive et l’approche réactive est documentée sur la base de l’historique de la maintenance (tableau 1).

Allison Transmission préfère la maintenance proactive à la maintenance réactive, en particulier d’un point de vue financier. Par exemple, les économies totales réalisées par Allison grâce au programme MCA en 2002 s’élevaient à 307 664 dollars (figure 6).

ESSAIS MONOPHASÉS

Lors du test de moteurs triphasés, l’unité ALL-TEST Pro™ MCA fonctionne bien lorsqu’il s’agit d’effectuer des comparaisons entre les enroulements. Mais qu’en est-il de l’essai d’une phase unique ? Quoi, plus personne n’utilise le monophasé dans les applications industrielles ? Allison utilise des moteurs à courant continu, qui ont un ensemble d’enroulements de champ (deux fils) et les interpôles et l’armature (deux fils) pour de nombreuses applications. Le service d’essai technique utilise des dynamomètres à courant de Foucault pour simuler une charge sur toutes les transmissions fabriquées à des fins d’essai, qui ont également deux jeux de bobinages avec seulement deux fils. Comment ces deux dispositifs à fil sont-ils comparés ? D’abord, un test MCA est effectué sur le bobinage, puis les informations sont stockées dans la base de données avec les informations de la plaque signalétique pour identifier les moteurs similaires. Enfin, comparez les enroulements similaires et vous découvrirez l’enroulement qui pose problème. (tableau 2).

Études de cas

Figure 7 : Test d’un centre d’usinage avec MCA

Étude de cas 1 Thermographie infrarouge (IR)

Un électricien effectuant un parcours IR prédictif a remarqué un moteur chaud. Le moteur était une pompe de refroidissement de 7,5 chevaux dans un groupe de cinq machines identiques. Un ordre de travail a été soumis pour qu’une analyse du circuit du moteur soit effectuée et, par la suite, l’ACM a été réalisée et analysée, ne révélant aucun problème avec le moteur. Un ordre de travail pour une analyse des vibrations a été rédigé et les résultats ont permis de déterminer que la température avait augmenté en raison d’un défaut de roulement. La pompe du liquide de refroidissement a été remplacée et la température était conforme à celle du groupe de machines. Cette machine est un centre d’usinage pour les boîtiers de transmission. Lorsqu’un moteur de pompe de refroidissement tombe en panne, il y a traditionnellement une perte de production et éventuellement un arrêt de l’opération d’assemblage.

Etude de cas 2 : MCA vs DMM & Test d’isolation à la terre

Un électricien effectuant une tournée d’IR prédictive a remarqué un moteur de 5 chevaux chaud sur une machine à 4 têtes de forage qui effectue une opération de forage. L’AMC a été réalisée et analysée et, en comparant les relevés d’impédance et d’inductance, qui n’étaient manifestement pas en parallèle, les résultats ont montré que les enroulements du moteur étaient contaminés. L’impédance et l’inductance ne peuvent être observées à l’aide d’un multimètre ou d’un testeur d’isolation à la terre. Les tests de résistance et d’isolation par rapport à la terre étaient tous deux bons. Le moteur a été envoyé en réparation car ce modèle n’est pas disponible dans l’entrepôt. L’AMC a été réalisée pour déterminer la raison de cette contamination du moteur. L’atelier de mécanique a fait une autopsie complète du moteur et, après avoir ouvert les cloches d’extrémité, il était évident que le problème était dû à la présence de liquide dans les enroulements. Le liquide inconnu est versé dans un flacon d’échantillonnage. L’atelier de mécanique a effectué des réparations importantes sur les enroulements, et a également appliqué un joint époxy sur la zone après avoir déterminé que le liquide était un mélange de liquide de refroidissement et d’huile hydraulique. Le moteur a été renvoyé et installé en moins de 24 heures. Cette machine perce une série de trous sur le support pour la transmission. Si la machine était tombée en panne, la chaîne de montage aurait été arrêtée. Les devis de commande d’un nouveau moteur ont été établis en trois jours.

Étude de cas 3 # 8 Compresseur d’air, 4160 volts 1000 chevaux-vapeur

Le 18 juin 2003, les ouvriers de la centrale électrique ont fourni des données au service de fiabilité pour examen et clarification des relevés ALL-TEST IV PRO™ 2000 sur le moteur de 4 160 volts et 1 000 chevaux du compresseur d’air n° 8. Un déséquilibre résistif de 84,5 % a été constaté. Le moteur a été testé au niveau du MCC puis au niveau des cosses de connexion du moteur. La mauvaise connexion au niveau des cosses a été détectée et corrigée, réduisant le déséquilibre à 0,17 %. Ce cas a une fois de plus montré l’utilité du MCA, puisque les connexions de 4160 volts au niveau du compresseur n’ont pas dû être démontées et remontées. Il n’a pas été nécessaire de démonter le moteur et de l’envoyer au fournisseur de l’atelier de mécanique, McBroom Electric. Cela a permis d’économiser le coût d’une réparation inutile du moteur et la perte d’air comprimé pour certaines machines de production.

Conclusion

L’analyse des circuits moteurs a eu un impact ici chez Allison. À l’approche des problèmes liés aux EPI de la norme NFPA 70E, l’analyse des circuits de moteurs hors ligne est très utile et sûre. Le monde des moteurs sera peut-être perçu différemment qu’à l’époque où l’on se contentait d’utiliser un multimètre et un testeur d’isolation à la terre. Allison Transmission croit et fait confiance aux systèmes qui permettent une maintenance proactive cohérente et correcte.

A propos de l’auteur

Dave Humphrey est un compagnon électricien qui travaille depuis dix-huit ans pour General Motors. Son père est entrepreneur en électricité et Dave a commencé à travailler avec lui à l’âge de 10 ans. Il a travaillé pour divers entrepreneurs avant de rejoindre GM. Dave est certifié en analyse des circuits moteurs, en thermographie infrarouge et en analyse des vibrations. A suivi de nombreux cours sur le diagnostic des moteurs, les ultrasons et l’analyse des causes profondes. Dave est diplômé de l’université de Purdue et maître électricien certifié. Dave a enseigné les moteurs, les transformateurs, les techniques de dépannage et le code national de l’électricité dans le cadre du programme d’apprentissage de GM. Actuellement, Dave donne des cours d’analyse de circuits de moteurs à Allison. Dave est vice-président d’Habitat For Humanity dans son comté et assure le câblage électrique de toutes les maisons du programme. Dave est un père de famille et un chrétien très actif.