Avertissement
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Si vous arrivez
directement sur cette page, sachez que ce travail est un rapport
d'étudiants et doit être pris comme tel. Il peut donc
comporter des imperfections ou des imprécisions que le lecteur
doit admettre et donc supporter. Il a été
réalisé pendant la période de formation et
constitue avant-tout un travail de compilation bibliographique,
d'initiation et d'analyse sur des thématiques associées
aux concepts, méthodes, outils et expériences sur les
démarches qualité dans les organisations. Nous ne faisons aucun usage commercial et la
duplication est libre. Si vous avez des raisons de contester ce droit
d'usage, merci de nous en faire part .
L'objectif de la présentation sur le Web est de
permettre l'accès à l'information et d'augmenter ainsi
les échanges professionnels. En cas d'usage du document,
n'oubliez pas de le citer comme source bibliographique. Bonne
lecture...
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ESSAIS ET FIABILITE |
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Référence
bibliographique à rappeler pour tout usage :
Essais et Fiabilité, Leonardo RANGEL de AGUIAR, Stage professionnel de fin d'études, MASTER Management de la Qualité (MQ), UTC, 2007-2008 URL : https://www.utc.fr/mastermq ; Université de Technologie de Compiègne |
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Ce stage
d’une durée de 4 mois s’est déroulé au sein de la
société VALEO selon deux axes parallèles. Un
premier dont l’objectif a été de mettre à jour une
base de données et de faire des rapports hebdomadaires sur des
données des retours garantie de tous les sites de production de
la branche SYSTEMES D’ESSUIAGE. Ces informations sont telles que le
nombre de problèmes ouverts et fermés dans la semaine,
sites et clients concernés, description du problème,
système défectueux, pièce défectueuse,
référence du projet, modèle du véhicule,
l’accompagnement du processus de résolution du problème,
etc. Cette base de données et les rapports hebdomadaires ont
pour but d’informer les « Responsables Qualité » sur
les problèmes rencontrés dans les différents sites
de production, ainsi que créer une base statistique sur le
retour garantie.
La deuxième mission a pour but la réalisation d’études liées à la qualité d’essuyage du système. Les essais labo ont pour but de mieux comprendre les phénomènes des systèmes d’essuyage, les caractéristiques et les limites des produits pour ensuite optimiser leur conception. Deux études ont été réalisées. 1) Evaluation de l’influence des paramètres du système d’essuyage sur la répartition de pression sous le balai. 2) Définition de la relation entre la répartition de pression sous le balai et la qualité d’essuyage. Le produit final de ces deux études est un modèle mathématique qui sera capable de prévoir les niveaux de pression tout au long du balai en fonction de la variation des paramètres système. Mots
clés : Système
d’essuyage, essais, fiabilité,
retour garantie, qualité d’essuyage, défauts d’essuyage,
paramètres des
systèmes d’essuyage, répartition de pression,
modèle mathématique. |
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This internship had duration of 4 months at VALEO and it had 2 mains axes. The first objective was to update a data base and report it weekly, concerning information about warranty recall of all VWS production sites. This information are all sorts of number of quality problems during the week, customers and sites concerned, problems description, failure systems, failure parts, projects references, car models, among others. The database and weekly reports goal is to inform the quality responsible of the occurred problems on VALEO different productions sites as well as inform them about the statistics on warranty recalls. The second objective was to develop studies related to the wiping quality of the systems. That mission there was two studies: “Evaluation of the parameters influence on the pressure distribution on the blade” and the “Definition of the relation between the pressure distribution and the wiping quality”. The goal was to better understand the system and build a mathematic model that can predict the pressure level all over the blade, once the parameters of the system are known. It will make possible to avoid unwanted pressures levels witch may cause wiping flaws.Key words : Wiper systems, test, reliability, warranty recall, wiping quality, wiping defaults, wiper system’s parameters, pressure distribution, mathematic model. |
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REMERCIEMENTS
Je tiens tout d’abord, à remercier mon maître de stage Julien BERTHELOT et Cristelle BLANCHET (Responsable formation et communication interne) pour m’avoir permis de réaliser ce stage. Tout particulièrement Julien BERTHELOT pour son soutien technique, ainsi que pour son implication dans ma formation et pour sa sympathie.
Je tiens à remercier également Jean Christophe LHERMITTE, Dominique AURIBAULT, Jean Louis CAPAFONS, Christophe DENAMBRIDE, Alex OLAGNIER, Guillaume BOIVIN et Thomas GOOSSENS pour la sympathie et dynamisme apporté au service Essais et Fiabilité et pour les éventuels enseignements apportés.
Je remercie très sincèrement à Jean-Pierre CALISTE mon tuteur de stage de l’UTC pour les conseils apportés lors de sa visite pendant le stage.
Finalement
je
souhaite remercier le service ressources humaines et formation, pour
leur
disponibilité et leur sympathie au quotidien, ainsi que tout
l’ensemble du
personnel Valeo Systèmes d’Essuyage de La Verrière qui
ont participe de mon
quotidien pendant ces 4 mois de stage.
3.
PRESENTATION DE L’ENTREPRISE
3.5
La branche "VALEO SYSTEME D’ESSUYAGE"
3.7
Le service "Essais et Fiabilité"
4.1.
Rapports retour de garantie
4.3.
Présentation d’un système d’essuyage
4.3.1.
Les composants d’un système d’essuyage
4.3.2.
Les différents paramètres d’essuyage
4.4.
Pourquoi mesurer la répartition de pression sous balai ?
Ce Rapport a été élaboré dans le cadre de mon stage de fin d’études dans la formation en Master en « Management de la Qualité » à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC). Le stage a été réalisé chez VALEO SYSTEMES D’ESSUYAGE avec une durée de 4 mois.
Il convient dans un premier temps de présenter, le groupe Valeo ainsi que mon environnement de travail. La partie suivante sera consacrée à situer le contexte dans lequel j’ai évolué, ainsi que les objectifs de ma mission.
Je présenterai ensuite, les spécificités techniques d’un système d’essuyage, afin de mieux comprendre le système d’essuyage, ce qu’est la répartition de pression, ainsi que ses conséquences directes sur la qualité d’essuyage.
Enfin, j’exposerai dans la dernière partie les deux études, effectuées sur un moyen de mesure déjà existant, afin de mieux comprendre les phénomènes existants dans un tel système, ainsi que les solutions et les axes de travail pour la suite.
Entièrement
dédié
à la conception, la fabrication et
la vente de composants, de systèmes et de modules pour
l’automobile et les
poids lourds, tant en première qu’en deuxième monte,
Valeo est un groupe
industriel indépendant et international. Avec un chiffre
d’affaires qui s’est
élevé à 9,9 milliards d’euros en 2005, Valeo se
classe parmi les principaux
équipementiers dans le monde et fournit tous les grands
constructeurs
automobiles et poids lourds. En outre, Valeo c’est
61200 collaborateurs
représentant 95 nationalités,
répartis dans 125 centres de
production, 62 centres de Recherche et
Développement
et 9 plates-formes de
distribution, dans 28 pays. Le
Groupe consacre 6,6 % de son chiffre d'affaires, à la Recherche
&
Développement (R&D).
La
méthode 5 Axes (Figure 1) : pour assurer la satisfaction
des
clients,
Valeo utilise la méthode 5 Axes, pierre angulaire de la culture
d’entreprise du
Groupe. Cette méthode est appliquée partout dans le
monde, par tous les salariés
et les fournisseurs afin de livrer « zéro
défaut » au client et de
lui offrir les mêmes normes de qualité quel que soit le
lieu de production.
Le groupe est organisé selon une structure décentralisée en 12 branches opérationnelles (Figure 2), une par ligne de produits et systèmes. Afin de favoriser les synergies transversales, Valeo a choisi d’intégrer ses différents systèmes dans trois domaines d’innovation :
A l'horizon 2010, Valeo a pour objectif de figurer parmi les cinq leaders mondiaux et s'engage ainsi à :
Avec un chiffre d’affaires en 2007 de 1,092 milliards d’euros, soit 11 % du groupe, la branche Essuyage emploie près de 7410 personnes dans le monde.
Implantée dans 8 pays, la branche renforce sa position de leader mondial dans son secteur d’activité et se concentre essentiellement sur l’essuyage première monte en développant ses positions commerciales chez les plus grands constructeurs.
Ses 14 sites de production, soutenus de ses 4 centres R&D, produisent quotidiennement 400 000 moteurs électriques et 360 000 balais.
Leader mondial en systèmes
d’essuyage,
ses produits se
concentre autour de quatre activités principales : les bras
balais et
moteurs d’essuyage, le lavage, les capteurs de pluie et les modules
(Figure 3).
Au cœur de l’agglomération de la ville nouvelle de Saint-Quentin-en-Yvelines, le centre de Recherche et Développement de La Verrière se situe à 30 min de Paris. Avec un effectif de 900 personnes, trois branches du groupe (Thermique Habitacle, Thermique Moteur, et Systèmes d’Essuyage) sont représentées sur ce site.
L’effectif actuel de la branche Essuyage
sur
ce site
est de 125 personnes dont 50 ingénieurs et techniciens
répartis dans différents
domaines de compétences tel que : L’aérodynamique,
l’acoustique, les
matériaux, la tribologie, la simulation, la qualité,
l’analyse concurrence ou
encore les essais et la fiabilité.
Le service "Essais et Fiabilité", de la branche "Système d’Essuyage", a trois objectifs principaux :
Deux missions m’ont été confiées dans deux domaines différents.
La première tache a été de mettre à jour une base de données et de produire des rapports hebdomadaires sur le retour garantie des produits systèmes d’essuyage.
La deuxième mission concerne à la mise en œuvre d’essais en laboratoire permettant d’étudier l’influence des plusieurs paramètres du système d’essuyage sur la répartition de pression sous le balai et sur la qualité d’essuyage. Chaque mission sera détaillée dans la suite du rapport.
Valeo Systèmes d’Essuyage possède plusieurs sites de fabrication de produits dans le monde. Pour mieux maîtriser la question des retours garantie et pour orienter les responsables qualité, toutes les informations sur des problèmes liés aux retours garantie doivent être collectées et traitées afin d’avoir une vue globale sur le niveau de qualité des produits Valeo Systèmes d’Essuyage.
Le but de ces rapports est de renseigner les collaborateurs sur le nombre de problèmes ouverts et fermés dans la semaine (pour ne pas laisser un écart important entre eux), ainsi que sur les détails des défauts, comme: Le client concerné, la description du problème, le système défectueux, la pièce défectueuse, la référence du projet, le modèle du véhicule, l’accompagnement du processus de résolution du problème, etc.
Ces rapports hebdomadaires permettent l’échange d’information et d’expériences entre les sites et permettent d’avoir une approche statistique sur les problèmes rencontrés.
Chaque semaine les responsables
qualité de tous les
sites de la branche envoient un fichier standardisé avec des
informations sur
les problèmes qualité du site. Au début de chaque
semaine ces informations sont
rassemblées, traitées (avec une macro Excel) et
comparées avec celles de la
semaine précédente pour vérifier
l’évolution de la résolution des problèmes.
Ensuite les rapports sont diffusés aux personnes en charge de la
qualité.
Au-delà de la simplicité apparente du mécanisme d’un système d’essuyage, les ingénieurs et les techniciens de la branche «Système d’essuyage» apportent des réponses techniques et concrètes aux constructeurs de plus en plus exigeants dans des domaines aussi variés et aussi pointus que la dynamique, la tribologie, l’aérodynamique ou encore l’acoustique.
L’étude de la répartition des efforts mécaniques sous le balai, fut le fil conducteur de mon travail durant ces quatre mois.
Depuis plusieurs années la définition de certains paramètres de conception des systèmes d’essuyage a été arbitrée selon l’expérience acquise au fil des années sans aucune étude exhaustive sur le rôle de chaque paramètre sur la distribution de pression sous le balai et, par conséquent, sur qualité d’essuyage.
Le besoin de trouver des réponses aux problèmes rencontrées sur la qualité d’essuyage basées sur des données concrètes a été le vecteur conducteur des études que j’ai réalisée pendant le stage.
Les essais labo ont pour but de mieux comprendre les phénomènes des systèmes d’essuyage, les caractéristiques et les limites des produits pour ensuite optimiser leur conception.
Deux études ont été réalisées. Ils sont directement liés à la compréhension du mécanisme de répartition de pression sous les balais, et par conséquent, à la qualité d’essuyage.
Les
titres de ces études sont:
Une PDS (planification
dynamique
stratégique) a été
développé pour clarifier l’importance et les enjeux de
ces études pour la
branche VSE.
De plus, la mise en place d’essais de performance aérodynamique sur véhicule permettra d’établir une relation entre la répartition de pression et la qualité d’essuyage. Il sera possible donc de prévoir l’apparition ou non de défauts pour un système donné. Cela permettra de prendre des précautions pour éviter des défauts d’essuyage.
L’organigramme ci-dessous montre les
phases des
études réalisées pour l’élaboration du
modèle mathématique
Figure 5 : Phases
des études réalisées pour élaborer un
modèle mathématique
Avant
de se lancer sur la
méthodologie utilisé et les
résultats de ces études, les différents
éléments constitutifs d’un système
d’essuyage, ainsi que le lien entre la répartition de pression
sous balai et la
qualité d’essuyage seront présentés, afin de mieux
aborder les problématiques
des travaux réalisés.
Cette partie de ce rapport présente les principaux sous ensembles d’un système complet d’essuyage, ainsi que le vocabulaire associé. Du balai jusqu’à la timonerie, de nombreux termes techniques caractérisent les différents éléments constitutifs d’un système d’essuyage.
Le vocabulaire, propre au métier d’essuyage, ne se limite pas seulement aux différentes pièces mécaniques, mais au contraire, il englobe un certain nombres de termes techniques caractérisant, la position du balai et de la lame sur le pare-brise, la force d’appui, en passant par la répartition de pression jusqu’aux défauts d’essuyage.
La présentation
et la définition de cette
terminologie utilisée dans la suite
sont
nécessaires afin de mieux comprendre les différents
paramètres d’essuyage ainsi
que les problèmes rencontrés en fonctionnement.
Le
système timonerie
est la partie « cachée » du système
d’essuyage. Placée sous le capot du
véhicule, c’est elle qui, par l’intermédiaire d’un moteur
électrique et d’un
ensemble bielles-manivelles, transmet le mouvement de rotation
alternatif des
bras balais sur le pare-brise.
Le bras balai est la
structure articulée, généralement
métallique, qui fait l’interface entre la
timonerie et le balai d’essuie-glace. Fixés par un écrou
sur les deux axes de
sortie de la timonerie, les bras balais, transmettent le mouvement de
rotation
alternatif du balai, et appliquent, par l’intermédiaire d’un
ressort de
traction, la force d’appui nécessaire sur le balai afin
d’essuyer correctement
la surface du pare-brise.
Figure 9 : Bras
balai
La fonction première du balai, est d’essuyer la surface du pare-brise, par l’intermédiaire d’une lame caoutchouc. Il existe deux technologies de balais : Le balai dit « classique » et le flat-blade.
Quelque soit la
technologie utilisée, les balais sont caractérisés
par leur longueur, leur
matière, et le type de lame caoutchouc utilisée.
Cependant, il existe des
différences fondamentales entre ces deux balais, tant d’un point
de vue design,
que dans la conception ou encore dans la répartition des efforts
de la lame sur
le pare-brise.
En effet, à ce jour, ce type de balai est le plus connu et le plus répandu sur le parc automobile mondial. Cependant, sur les véhicules neufs, il tend à disparaître au profit du flat-blade, pour des questions de performance et de design.
Conçu généralement suivant une structure identique, présenté en figure 13, il existe différents type de balai (balai plastique, métallique, mixte, etc.). Plusieurs options peuvent être greffées sur ce type de balai, tel qu’un indicateur d’usure, ou encore un spoiler aérodynamique, afin d’améliorer la qualité de l’essuyage à grande vitesse.
Un des paramètres
important à prendre en compte dès la conception de ce
balai concerne le nombre
de griffes présent sur la vertèbre de la lame, qui va
avoir une influence
directe sur la répartition de pression sous balai. En effet, le
nombre de
griffes dépend directement du nombre de palonniers, qui ont eux
pour objectifs
de répartir, sur la lame caoutchouc, la force d’appui qu’exerce
le bras sur le
balai.
Figure 10 : Balai
classique
Aujourd’hui ce type
de balai, équipe la majorité des véhicules neufs.
Un connecteur spécifique a
même été créé afin de répondre
au besoin du marché de la seconde monte.
Figure
11 : Balai
Flat Blade
A partir des différents éléments constitutifs du système d’essuyage, présentés dans la première partie, plusieurs grandeurs géométriques sont établis afin de caractériser complètement la position et l’orientation du bras et du balai dans l’espace. Voici les principaux angles qui ont une influence directe sur la répartition de pression.
L’angle de tête reste invariable et il sert à générer une force qui sera favorable ou contre la force d’appui, selon le sens de balayage. Sa fonction est de améliorer la performance aérodynamique du balai en s’opposant aux efforts générés par le flux d’air.
Figure
12 : Angle
d’attaque
L’angle d’attaque a,
est l’angle entre la normale du pare-brise et la lame du balai. Cet
angle est
l’un des paramètres majeurs de la qualité d’essuyage. Il
dépend : du galbe du
pare-brise et de l’orientation de l’axe de sortie.
L’angle de site b caractérise l’évolution angulaire du bras lors de son déplacement sur le pare brise.
Ce paramètre permet
de connaître l’évolution de la force d’appui en fonction
de l’angle de
balayage.
Figure 13 : Angle de
site
On appelle force d’appui, ou encore force au crochet, la force qui s’exerce à l’extrémité du bras lorsqu’il est positionné sur le pare-brise. Cette force est générée, par l’intermédiaire du (ou des) ressort(s) de traction présent sous « l’entraîneur » du bras. Cette force ponctuelle est ensuite redistribuée à travers la structure, soit par les différents palonniers successifs dans le cas d’un balai classique, soit par l’intermédiaire du profil de la vertèbre, dans le cas d’un flat-blade. Ces efforts mécaniques sont ensuite répartis sur toute la longueur de la lame, donnant lieu à une force linéique au niveau du contact entre la lame et la surface du pare-brise, encore appelée «répartition de pression». Ce phénomène est le fil conducteur de ce rapport.
Cette force varie en
fonction de la position angulaire du balai sur le pare-brise. En effet,
le
galbe du pare-brise modifie la position du balai dans l’espace, ce qui
entraîne
automatiquement une variation de la valeur de la force d’appui. Une
mauvaise
répartition de cette force peur engendrer des défauts
d’essuyage.
Figure
14 :
Répartition de pression
Un autre paramètre qui change la répartition de pression sous le balai est l’angle de tête. Cet angle est constant et il est définit lors de la conception du bras.
L’influence de chaque un de ces angles est commentée en
détail dans la suite.
Une mauvaise répartition de pression est source de zones de soulèvement du balai à haute vitesse, ou au contraire est responsable de l’écrasement de lame sur la vitre, ce qui diminue considérablement les performances ainsi que la durée de vie des produits.
Les différents
défauts d’essuyage rencontrés sur le pare-brise, ainsi
que leurs causes
probables sont répertoriés suivant la terminologie de la
grille des défauts
présentée ci-dessous.
Figure
15 : Défauts
d’essuyage
Mesurer expérimentalement la répartition de pression sous balai, est un challenge important pour la branche « VSE ». Cette mesure permet de quantifier la répartition des efforts sous le balai, qui influe directement sur la qualité de l’essuyage. Autrement dit, pour obtenir un essuyage de qualité, il est important de maîtriser cette mesure, afin de limiter les risques de défaillance.
Les services demandeurs de cette mesure sont de plus en plus nombreux dans la branche, et les demandes d’essais sont de plus en plus croissantes au sein du laboratoire «essais et fiabilité». Cependant, même si le procédé de mesure de répartition de preson expérimentale reste identique, les demandes et les objectifs des différents services sont souvent éloignés. L’analyse et l’utilisation de ces résultats sont différentes suivant l’activité de chacun.
La suite de ce paragraphe est consacrée à la description de la méthodologie utilisée et des résultas obtenus sur les études réalisées sur l’influence de l’angle de tête et de l’angle d’attaque sur la répartition de pression sous le balai et sur l’influence de la répartition de pression sur la qualité d’essuyage.
La qualité d’essuyage est directement liée à la répartition de pression sous le balai. La forme de la répartition de pression dépend des paramètres du système, comme: l’angles de tête, l’angle d’attaque et la force d’appuis.
L’objectif de cette
étude est de mieux comprendre l’influence de ces
paramètres sur le système pour
être capable de créer un modèle mathématique
qui rend possible la prévision du
comportement d’un balai dans un système donné.
Le but de cette étude est de faire un rapport entre les courbes de répartition de pression et l’apparition de défauts aérodynamiques. A la fin de ces essais il sera fort possible de pouvoir établir des niveaux critiques de pression (dont il commence à apparaître des défauts) pour chaque région du balai. En connaissant les niveaux critiques de pression, il sera possible de prendre des précautions pour en éviter.
Les études réalisées ont permit d’améliorer le niveau de connaissance sur les phénomènes liés aux systèmes d’essuyage, en répondant à certaines questions existantes dans la branche depuis longtemps. La connaissance sur l’influence de chaque paramètre sur la répartition de pression nous permettra d’élaborer une modèle mathématique qui sera capable de prévoir les niveaux de pression tout au long du balai en fonction de la variation de la force d’appuie, d’angle de tête, des angles d’attaque et des rayons de courbure sous le balai.
Une fois les niveaux de pression identifiés et grâce à la relation entre la répartition de pression et la performance aérodynamique, il sera ensuite possible de prédire en amante la probabilité de bon fonctionnement du système d’essuyage. Ceci permettra d’aider la conception, à choisir les paramètres systèmes (et ses tolérances) afin de fournir des produits mieux maîtrisés et donc plus fiables.
Dans un autre domaine, ce stage m’a permis de connaître manière de gestion des retours garantie et l’importance d’avoir une base de données pour l’accompagnement et pour la maîtrise des problèmes de ce type.
L’opportunité de travailler au sein du laboratoire fiabilité m’a donné une meilleure vision de ce domaine que je connaissais très peut auparavant. La fiabilité est un domaine très important de la qualité. Un produit de qualité est un produit fiable. J’ai eu l’opportunité de voir la préoccupation de toute une équipe à développer des outils que puissent aider à la conception des produits plus fiables, toujours dans une logique d’amélioration continue du produit pour conquérir des nouveaux marchés.
La participation au développement d’un modèle mathématique a été une chose nouvelle pour moi et m’a donné une base sur la méthodologie à suivre pour concevoir ce type d’outil.
Etant donné que la majorité de mon travail a été effectuée dans le domaine de la mesure, j’ai pu acquérir des connaissances en métrologie, suggérer des améliorations et utiliser quelques outils qualité.
D’ailleurs, avec une vision plus étendue sur le management, j’ai pu observer le comportement de plusieurs manageurs, de juger ses attitudes et d’en retirer des enseignements sur comment se comporter auprès d’une équipe et sur comment les motiver.
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