Haute Ecole Libre Mosane

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Ingénieur industriel polyvalent

Master Ingénieur.e Industriel.le en industrie

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CONSTRUCTION ET MAINTENANCE DES MACHINES


Informations générales

Enseignants
Responsable de l'UE :
Vincent LENAERTS
Autres intervenants :
Philippe DELNEUVILLE, François HENQUET, Bernard RAUSIN, Alban VAN LAETHEM

Situation dans le cursus
Institut :
Gramme
Section(s) :
Master en sciences de l'ingénieur industriel (Orientation industrie)
Cycle :
2ème cycle
Année académique :
2018-2019
Place dans le programme :
1er bloc master
Période(s) de l'année :
1er quadrimestre

Crédits & langues
Identification de l'UE :
C2-B1-Q1-UE14
Nombre de crédits :
6,00
Unité obligatoire :
Volume horaire :
80,00
Niveau du CEC :
Aucun
Langue d'enseignement :
Français
Langue d'évaluation :
Français

Activités d'apprentissage

 Volume horaire
CONSTRUCTION DE MACHINES65,00 h
MAINTENANCE15,00 h

Unités prérequises

 Crédits
ANALYSE DES STRUCTURES5
DESSIN TECHNIQUE4
TECHNOLOGIE ET USINAGE3
ANALYSE DES STRUCTURES 36
DESSIN TECHNIQUE 26

Eventuelles connaissances et compétences préalables

Maintenance : 
 
L’étudiant doit posséder certaines compétences techniques : comprendre ce qu’est une machine, un équipement de production et comprendre les termes techniques y associés sans nécessairement savoir les dimensionner. Connaître le vocabulaire technique utilisé lors de la formation maintenance.

Objectifs

Concevoir et dimensionner une machine à partir d’un cahier de charge et appréhender la problématique de sa maintenance au sein d’un environnement industriel.
 
Cours de construction de machines :
 
Faire le lien entre la résistance des matériaux et le dimensionnement des éléments de machines.
Exposer les théories de limitations en statique et en fatigue et les appliquer à l’étude de la résistance de pièces mécaniques usuelles.
Vérifier, concevoir et dimensionner les principaux types d’éléments de machines : arbres, roulement, vis de transmission, boulons, engrenages, freins et courroies.
 
Projet de construction de machines :
 
Dans le cadre d’un projet de groupe, concevoir et dimensionner une machine à partir d’un cahier de charge. En fournir les plans d’ensemble et de détails ainsi que les notes de calcul de ses divers composants. Réaliser, si possible, un prototype de la machine ou de certains de ses composants, à l’aide des techniques d’exécution classiques ou nouvelles (tours, imprimante 3D, etc…).
Développer dans le cadre de ce projet, des compétences d’organisation et de gestion de groupe. Stimuler les qualités entrepreneuriales nécessaires, telles que  la créativité, la confiance en soi, l’esprit d’initiative, l’esprit d’équipe, le sens des responsabilités, et de persévérance.
Analyser, synthétiser, évaluer et présenter le travail réalisé au travers de la rédaction d’un rapport et de sa défense orale par le groupe.
 
Maintenance :
 
Amener l'étudiant à bien saisir, ce que représente, et ce qu'implique une maintenance industrielle en démystifiant l'ensemble des nouvelles notions se rapportant à la maintenance.
Expliciter aux étudiants ce qu’il convient de faire ou de faire faire pour ne plus subir une défaillance (une panne) mais pour rester anticipatif dans toutes les actions techniques, organisationnelles ou managériales afin de garantir la disponibilité attendue des installations.

Acquis d'apprentissage (AA) et compétences

Cours de construction de machines :
 
Au terme du cours de construction de machines, l’étudiant pourra, au cours d’un examen écrit à livre ouvert :
  • AA1 : Décrire et expliquer les théories de limitation et de la fatigue, ainsi que les diverses méthodes de dimensionnement des composants usuels de machines. (2.3, 3.1)
  • AA2 : Appliquer ces méthodes dans le cadre de la vérification du dimensionnement des éléments courants de machines. (3.1, 3.3, 3.4)
  • AA3 : Analyser à l’aide de ses méthodes, les points critiques d’un assemblage mécanique. (1.1, 1.2, 3.1, 3.4)
  • AA4 : Concevoir et dimensionner les éléments de machine usuels. (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 4.5)
 
 
Projet de construction de machines :
 
Au terme du projet de construction de machines, réalisé en groupe, l’étudiant pourra :
  • AA5 : Analyser un problème proposé par un client industriel et rédiger le cahier des charges (CDC) correspondant. (1.1, 1.2, 3.1, 4.2)
  • AA6 : Réaliser une pré-étude du dispositif et présenter au client un avant-projet : recherche de solutions, comparaisons des solutions sur base de critères du CDC, choix de la meilleure solution, réalisation d'une maquette pilote (si le projet le justifie), premier dimensionnement, etc. (1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 3.3, 3.5, 4.4, 4.5, 6.3)
  • AA7 : Effectuer le design détaillé de la solution choisie et ce y compris : dimensionner les composants ; choisir les matériaux et les composants standards; réaliser les plans d'ensemble de la solution et des plans de fabrication en utilisant un logiciel de CAO. (4.1, 4.4, 4.5)
  • AA8 :Constituer un dossier de synthèse présentant tous les détails techniques de la solution proposée (plans d'ensemble, nomenclature, notes de calcul, ...) à destination du client industriel.(1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5)
  • AA9 : Développer l'esprit d'invention dans la recherche de solutions innovantes en réponse à une problématique industrielle (en utilisant la méthode TRIZ par exemple). (2.3, 4.4)
  • AA10 :Conduire un projet en petit groupe et plus particulièrement :
Reformuler les objectifs.
Décomposer le problème de base en sous-tâches.
Évaluer les ressources nécessaires pour chaque tâche et rédiger un plan de travail (Gantt).
Répartir et planifier le travail dans le groupe.
Assurer une communication efficace au sein du groupe.
Assurer la communication avec le client.
Prendre des décisions en équipe.
Gérer les relations interpersonnelles au sein du groupe et résoudre les éventuels conflits de manière constructive. (1.2, 2.1, 2.4, 2.5, 2.6, 5.4)
  • AA11 : Se documenter et rechercher des composants auprès des fournisseurs (description du besoin, choix du composant le plus adéquat). (1.2, 3.4, 3.5)
  • AA12 : Estimer les coûts de fabrication d’un prototype. (5.1)
  • AA13 : Appliquer les normes et les règles de bonnes pratiques dans un domaine particulier. (3.1, 3.2)
  • AA14 : Faire une analyse critique du projet choisi, envisager les pannes et causes de mise hors d'usage possibles. Penser à la sécurité et aux utilisateurs. (3.4)
  • AA15 : Réaliser une présentation publique convaincante et argumenter les choix. Défendre oralement le projet devant les clients que sont l’industriel et l’enseignant. Argumenter son auto-évaluation en fonction de la charge de travail demandée, du niveau de finalisation et de l’investissement personnel par rapport aux autres membres du groupe. (1.3, 2.2, 3.4, 3.5, 3.4)
 
Maintenance :
  • AA16 : Récapituler les 3 principales politiques de maintenance en insistant sur les points essentiels qui gouvernent le choix de la politique de maintenance à mettre en œuvre et justifier la politique définie (1.3, 2.3, 3.1, 3.5)
  • AA17 : Comparer l’entretien curatif de la maintenance curative (1.1, 1.3, 2.3, 3.4, 3.5)
  • AA18 : Expliquer les termes maintenance comme AMDEC, GOD, TRG, MTTR, MTBF, coûts de maintenance, maintenance curative, préventive, prédictive, maintenance améliorative, PDCA, DMAIC, 5S (2.2, 2.3).
  • AA19 : Analyser une défaillance technique  et proposer les solutions techniques et/ou organisationnelles  (1.1, 1.2, 3.1, 4.2) en
o        Sélectionnant la méthodologie de résolution du problème (1.2, 2.1, 2.4, 2.5, 2.6, 5.4)
o        Reformulant les objectifs sous forme d’un tableau AMDEC ou SORA ou autre modèle explicité au cours en fonction de la méthodologie sélectionnée.
o        Décomposant le problème de base en sous-tâches (fonctions à remplir) et appliquant la méthode de résolution de problème pour objectivement déterminer les meilleures solutions techniques et organisationnelles tout en tenant compte qu’il n’est économiquement pas possible de tout faire (respect des budgets maintenances mis à disposition).
o        Répartissant le travail dans le groupe en n’oubliant pas :
            - d'assurer une communication efficace au sein du groupe.
            - d'assurer la communication avec le client (une autre équipe qui va critiquer et évaluer le travail réalisé) et/ou le chargé de cours.
            - de prendre des décisions en équipe dans le respect de la méthodologie sélectionnée.
            - de gérer les relations interpersonnelles au sein du groupe et résoudre les éventuels conflits de manière constructive.
 
  • AA20 : Conduire un projet de résolution d’un problème de maintenance en petit groupe et plus particulièrement en effectuant une analyse AMDEC d’un équipement critique. Concrètement, cette analyse AMDEC demande de délimiter le périmètre de l’étude, de constituer l’équipe et en équipe, de déterminer la criticité du mode de défaillance de la fonction analysée, de déterminer l’occurrence des causes et la détectabilité des contrôles pour sélectionner les principales actions à mettre en place pour améliorer la disponibilité de l’équipement. Pour cette analyse, il faut  envisager les pannes réelles ou potentielles ainsi que les  causes de mise hors service. Penser à la sécurité et aux utilisateurs et aux respects des règles environnementales. (2.1, 2.3, 3.4, 3.5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4)
  • AA21 : Définir et déterminer le GOD d’une fonction dans le cadre d’une analyse AMDEC dans le respect des règles explicitées au cours. Donner des exemples concrets et chiffrés dans au minimum 4 situations différentes (3.5).
  • AA22 : Evaluer objectivement le travail d’une autre équipe en critiquant le travail et en donnant une cotation du travail (2.2, 2.3, 3.1, 3.4)

Contenu

L’UE s’appuie sur deux activités d’apprentissage aux fins de concevoir et dimensionner une machine à partir d’un cahier de charge et d’appréhender la problématique de sa maintenance au sein d’un environnement industriel.
La plateforme d’enseignement à distance MOODLE est utilisée pour donner des informations générales, des explications supplémentaires sur certaines matières ainsi que les examens résolus de ces dernières années.
La première activité d'apprentissage est scindée en deux activités :

Le projet de construction de machine permet en parallèle d’appliquer ces compétences dans le cadre d’une mise en situation plus proche de la réalité industrielle.
Le cours de construction de machines est au service de la première activité. Elle assoie les compétences de base qui permettent le dimensionnement des éléments courants de machines abordés dans l'activité de projet.

La deuxième activité d'apprentissage appelée "cours de maintenance" permet par la suite d’appréhender dans la continuité des deux activités précédentes, la maintenance des machines dans un cadre industriel.

Dispositif d'apprentissage

Cours de construction de machines :
 
Le cours s’articule autour d’une succession d’exposés en grand groupe réalisés par l’enseignant, au cours desquels les différentes méthodes de dimensionnement des éléments de machines sont illustrées, et de séances d’exercice au cours desquelles les étudiants sont invités à résoudre des exercices représentatifs de problèmes courants posés dans l’idustrie. On y trouve notamment les chapitres suivants :
  1. Généralités : divers états de contrainte - établissement des critères de comparaison - contrainte admissible
  2. Calcul des arbres (diamètre du solide d'égale résistance)
  3. Etude de la fatigue
  4. Assemblages de pièces tournantes : cales - frettage - accouplements, freins et embrayage
  5. Roulements à billes et à rouleaux
  6. Transmissions de puissance : engrenages, courroies.
 
Projet de construction de machines :
 
Les travaux pratiques consistent en un projet de conception et de pré-dimensionnement d'un ensemble mécanique, durant lequel les méthodes de calcul vues au cours de construction de machines sont appliquées.
D'une manière générale, le projet comporte les grandes étapes suivantes : - choix du concept - réalisation d'un schéma d'ensemble - notes de calcul du type avant-projet - choix et intégration des composants - notes de calcul de vérification - plans de définition.
 
  • Une première séance de créativité permet aux étudiants de proposer eux-mêmes des projets qui leur tiennent à cœur.  A la fin de cette séance, ils sont amenés à défendre leur proposition devant l’ensemble de la classe. Les enseignants défendent également, le cas échéant, un projet issu d’une demande d’un industriel. Un vote est alors réalisé afin de garder les projets les plus prometteurs.
  • Les étudiants sont, dès la deuxième séance, répartis en groupes de 4 à 6 personnes afin de réaliser le projet choisi. Un chef de projet choisi devra rendre compte de l’état d’avancement du projet à intervalles réguliers aux enseignants et éventuellement à l’industriel.
  • Une douzaine de séances se succèdent durant lesquelles les enseignants sont à disposition des différents groupes pour les aider à avancer dans la réalisation de leur projet.
 
Maintenance :
 
Le cours de maintenance va amener l'étudiant à bien saisir, ce que représente, et ce qu'implique une maintenance industrielle en démystifiant l'ensemble des nouvelles notions se rapportant à la maintenance.
 
Le but est d’expliciter aux étudiants ce qu’il convient de faire ou de faire faire pour ne plus subir une défaillance (une panne) mais pour rester anticipatif dans toutes les actions techniques, organisationnelles ou managériales afin de garantir la disponibilité attendue des installations.
 
  • Ne jamais oublier qu'une panne est toujours le fruit d'une tâche de maintenance qui n'a pas été faite au bon moment.
  • Si par le passé, on parlait d'entretien et c'était une action qui visait à réagir à une panne
  • Maintenant, la maintenance est l'ensemble des activités techniques, organisationnelles et de management pour garantir que les moyens de production réalisent ce qui est prévu. Cela demande une anticipation et une préparation sans faille.
  • Même, en cas de panne fortuite, il ne faut pas être surpris et donc penser à tout ce qu'il faut pour pouvoir intervenir en toute sécurité, avec efficacité (sans perte de temps inutile).
  • La montée de Monsieur Maintenance : Ce qu'il faut mettre en œuvre pour passer de l'entretien qui subit la panne à la maintenance qui garantit la disponibilité attendue des installations.
  • Maintenance et Sécurité : La sécurité lors des interventions de maintenance est un must incontournable.
  • Maintenance et fiabilité par l’AMDEC (Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et leur criticité). Proposer des améliorations de maintenance pour diminuer la récurrence des pannes ou améliorer l’efficacité des interventions de maintenance.
Ce cours est un survol rapide de toutes ces matières et doit donner aux étudiants une meilleure connaissance du métier de maintenancier.
 
Méthodologie : Enseignement donné sous forme de 5 après-midi d'échange basée sur l'expérience destiné à montrer l'importance de la maintenance et les multiples facettes de la maintenance en entreprise.
Des questions sont construites à partir des supports mis à la disposition des étudiants. Il est demandé d'y répondre et de transmettre les réponses de façon régulière. L'objectif est de s'assurer que les points importants sont compris et qu'il n'est pas nécessaire de revenir sur ces points.
 
  • Séance 1 : Démystification de la maintenance
  • Séance 2 : La montée de Monsieur Maintenance
  • Séance 3 : Maintenance et sécurité
  • Séance 4 : Maintenance et fiabilité par l’AMDEC
  • Séance 5 : Travail en équipe (5-6 étudiants) sur un sujet « Maintenance ».

Mode d'évaluation (y compris pondération relative)

Première Session :
 
Cours de construction de machines :
 
Un examen écrit à livre ouvert, portant sur la matière vue dans le cadre du cours de construction de machines, est comptabilisé dans une note d’examen notée NE_CM. Cet examen évalue notamment les acquis AA1, AA2, AA3 et AA4.
 
Projet de construction de machines 
 

Lors des quatrième et huitième séances, un rapport d’avancement doit être rendu. Ces deux rapports sont comptabilisés dans une note année du projet notée NA_P et évaluent notamment les acquis AA5, AA6, AA9, AA10, AA11 et AA13.

Lorsque le projet est finalisé, le groupe d’étudiants défend oralement ce dernier et rend un rapport final aux enseignants comportant les notes de calcul ainsi que les plans détaillés de la machine. La défense orale se scinde en une présentation de 5 minutes de type « pitch », une présentation technique de 20 minutes, et une réponse aux questions de 15 minutes. Le rapport final est comptabilisé dans la note NP_RAP et évalue les acquis AA5 à 14, et plus particulièrement les acquis AA7 à 14. La défense orale est comptabilisée dans la note NP_DO et évalue les acquis AA5 à 15, et plus particulièrement les acquis AA6, AA7, AA9, AA10, AA12, AA14 et bien sûr AA15.

La note globale du projet est alors constituée comme suit :

 
                               NP_CM = 0.1* NA_P + 0.3* NP_RAP + 0.6* NP_DO

Note de l'AA "construction de machine"
 
Elle reprends les deux notes des activités précédentes et est constituée comme suit :

                                N_CM = (0.5/0.85)*NE_CM+(0.35*/0.85)*NP_CM

Mais elle est toutefois limitée à maximum un point de plus que la note NE_CM si celle-ci est inférieure à 9/20.

Note de l'AA "Maintenance" :
 
Durant l’année, chaque séance sera accompagnée d’un test avec des questions aléatoires à remplir par chaque étudiant via E-learning et ce, pendant un laps de temps bien défini (1 jour max après la séance). Les questions proposées rassemblent l'essentiel de la matière à maîtriser dans le cadre de ce cours de démystification. Y répondre donnera à l'étudiant l'opportunité de disposer de tous les éléments nécessaires pour l'examen écrit, portant sur la matière explicitée lors des 4 séances théoriques, dont une copie "PDF" est à disposition dans la rubrique "Maintenance" du module "E-Learning". Les tests sont comptabilisés dans la note année de maintenance NA_M.
Le travail de groupe réalisé lors de la cinquième séance est comptabilisé dans la note NTG_M
Un examen écrit à livre fermé portant sur la matière vue dans le cadre du cours de maintenance, est comptabilisé dans la note NE_M.
                                                                                                                          
La note globale du cours de maintenance est alors constituée comme suit :
 
                               NM = 0.5* NE_M + 0.25* NA_M + 0.25* NTG_M
 
Note globale de l’UE : 
 
Elle intègre les notes N_CM, et NM avec les proportions respectives de 85% et de 15% si toutes les notes des activités d’enseignement sont supérieures ou égales à 8/20. Autrement dit,
 
                NG = 0.85*N_CM + 0.15* NM
 
Si l'une des notes d'AA est égale à 7/20, la note d'UE est limitée à 8/20.
Si l'une des notes d’AA est égale à 6, la note d'UE est limitée à 7/20.
Si l'une des notes d’AA est inférieure à 6, la note d'UE est limitée à 6/20.
 
Deuxième Session :
 
La note globale de l’UE est constituée de la même façon que lors de la première session. Si l’étudiant a une note supérieure ou égale à 10/20 dans l’une des activités d’apprentissage, il conserve cette note lors de la deuxième session. S’il a une note inférieure à 10/20 dans l’une des activités d’enseignement, il doit représenter cette activité suivant les mêmes modalités qu’en première session.


Pondération de l'unité dans le programme d'études : 6

Sources, références et bibliographie

Cours et projet de construction de machines :
 
Eléments de machines, Drouin, Gou, Thiry et Vinet, Editions de l’école polytechnique de Montréal.
 
Maintenance :
 
VDM : Value Driven Maintenance – New faith in maintenance – Mark Haarman & Guy Delahay
Le Manager Minute – Ken Blanchard & Pencer Johnson
Amélioration continue en maintenance – Yves Lavina
Pratique de la maintenance autonome – Usinor
Pratique de l’élimination des causes de pertes – Usinor
Introduction à la TPM – Usinor
Optimisez votre équipe – Patrick Lencioni
Maîtriser les coûts et les performances cachés – Henri Savall et Véronique Zardet

Supports pédagogiques

Cours et projet de construction de machines :
 
Les étudiants ont à leur disposition sur la plateforme E-learning « Construction de machines », les powerpoints projetés durant les exposés oraux, divers examens posés lors des années précédentes, ainsi que quelques informations techniques liées au projet.
 
Maintenance :
 
E-learning « Maintenance »


La colonne « Heures » représente le nombre d’heures de cours par année.
La colonne « ECTS » représente le nombre de crédits pour chaque cours, c’est-à-dire le travail total à fournir par l’étudiant pour ce cours (cours théoriques, cours pratiques, travaux de groupe, recherche en bibliothèque, étude à domicile …). Un crédit ECTS représente en moyenne 30h de travail pour l’étudiant. En savoir plus sur le système ECTS

Attention : Dans un souci constant d’amélioration, les programmes des cours peuvent varier légèrement ou fondamentalement d’une année à l’autre. Un décalage peut donc exister entre ce qui est affiché sur ce site et la réalité.