Date : juin 2008
Auteur : B.J.
Commentaires :
  • Sur base de la page Planifier et des fichiers Excel de la partie calcul, fait une étude comparative des différents programme de maintenance.
  • Donne le détail de l’exemple présenté à la page « Planifier »
Ressources liées à la page
  • Les fichiers Excel accessibles dans la partie calcul
  • Egalement des fichiers Matlab et des fichiers Word…
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Pour chaque topologie, il est nécessaire de réaliser une étude permettant de définir quel sera le type de programme à appliquer (maintenance curative, maintenance préventive, combinaison de ces deux programmes). Cette étude permettra de définir, en plus du type de maintenance optimal :

  • L’intervalle de temps entre deux relamping
  • L’intervalle de temps entre deux nettoyages successifs des parois
  • L’intervalle de temps entre deux nettoyages successifs des luminaires

Cela dans le but d’optimiser la valeur du facteur de maintenance.
Comme vu précédemment certaines caractéristiques du système ne résultent pas d’un choix de l’utilisateur. C’est le cas notamment :

  • de la catégorie d’environnement
  • du nombre d’heures de fonctionnement de l’installation

Pour diminuer la consommation électrique du système d’éclairage, il est néanmoins possible de jouer :

Dans la suite de cette page vous trouverez une telle étude. Celle-ci a été réalisée dans le cas d’un système d’éclairage comprenant des lampes fluorescentes triphosphores.

Calculs

Pour apprendre à utiliser les fichiers Excel permettant de planifier la maintenance, cliquez ici !

Calculs

Pour accéder au fichier Excel permettant de planifier une maintenance préventive ou mixte (curative et préventive), cliquez ici !

Calculs

Pour accéder au fichier Excel permettant de réaliser cette comparaison, cliquez ici !

Exemple de planification de la maintenance

Méthodologie

L’étude présentée ici se base sur trois étapes. Pour chacun des couples (type de maintenance, valeurs des critères de planification), il y a lieu :

  1. de déterminer la valeur du facteur de maintenance, des intervalles de nettoyage, de la périodicité du relamping. Cette étape est réalisée à l’aide de deux fichiers Excel accessible ci-dessus ;
  2. dimensionner l’installation (nombre de luminaires, de lampes, puissance installée) grâce à un logiciel tel que Dialux qui permet de tenir compte du facteur de maintenance de l’installation ;
  3. faire l’étude économique du système ;
  4. comparer les différents systèmes à l’aide du troisième fichier Excel référencé ci-dessus.

Données du problème

  • Coût moyen du kWh (prix en mars 2006, pour une consommation électrique située entre 100 et 700 MWh) : 0.103 €/kWh.
  • Coût de la main-d’œuvre : 30 €/h.
  • Durée de l’intervention :
    • 30 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement curatif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 15 €/lampe,
    • 10 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement préventif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 5 €/lampe,
    • 1 h par luminaire à installer, ce qui conduit à un coût d’installation de 30 €/luminaire.

Les prix repris ici sont HTVA et correspondent à des types de lampes et de luminaires bien précis. Ils devront donc être adaptés en fonction des choix du responsable.

En ce qui concerne le prix moyen du kWh d’électricité, celui-ci varie en fonction de la consommation totale d’électricité. Pour en savoir plus à ce sujet, une étude réalisée par l’ ouverture d'une nouvelle fenêtre ! ICEDD et disponible sur le site de la ouverture d'une nouvelle fenêtre ! CWaPE permet de déterminer la valeur du kWh moyen en fonction de la tranche de consommation totale.

Caractéristiques du système

  • Dimensions du local : 20*15*2.8 m3.
  • Catégorie d’environnement : normale.
  • Durée de fonctionnement par an : 3100 h.
  • Facteurs de réflexion des parois du local (valeur standard) :
    • Plafond : 0.7,
    • Murs : 0.5,
    • Sol : 0.2.
  • Lampes utilisées :
    • Type : fluorescente triphosphore,
    • Coût hors taxe :6.85 €/lampe,
    • Puissance : 28 W/lampe.
  • Luminaires utilisés :
    • Luminaires ouverts sur le dessus (ventilés naturellement),
    • Coût hors taxe : 150 €/luminaire,
    • Puissance (lampe incluse) : 32 W/luminaire.
  • Pas de nettoyage des parois du local.
  • Intervalle de temps entre deux nettoyages successifs des luminaires : 0.5 an. Ceci correspond à un facteur de maintenance des luminaires de 0.91.

Comme dit précédemment, pour être efficace, le nettoyage des parois doit être effectué tous les 0.5 ans. Cette option ne semblant pas être envisageable en pratique, nous considérons que ce nettoyage n’est pas effectué.

Hypothèses

Nous supposons ici que l’appareillage électrique reste en état de fonctionnement durant toute l’étude.

Dans le cas d’une maintenance curative, nous supposons que les lampes hors services sont remplacées juste avant la fin de chaque intervalle de 1 000 heures.

Programme 1 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF ne descende sous la barre des 80 % de la valeur initiale

Calcul du facteur de maintenance

Le respect de ce critère conduit à la nécessité de réaliser un relamping tous les 5 ans.

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF*LSF.

La valeur minimale de LLMF*LSF (celle qui entre en jeu dans la détermination du facteur de maintenance de l’installation) est ici de 0.84.

Ce graphique permet également de déterminer le pourcentage de lampes hors services avant intervention. Dans le cas présent, cette valeur est de 6.03 %.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance prennent les valeurs suivantes :

LLMF
0.9
LSF
0.94
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.64
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 110 luminaires,
  • 110 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 520 W.
Étude économique du système
Investissement
Achat des luminaires 110*150 = 16 500 €
Achat des lampes 110*6.85 = 753.50 €
Installation des luminaires 110*30 = 3 300 €
Total
20 553.50 €
Coût de fonctionnement
Énergie consommée par le système 3 100*3.520 = 10 912 kWh/an
Coût de fonctionnement 10 912*0.103 = 1123.936 €/an
Coût de la maintenance
Achat lampes 110*6.85 = 753.5 €
Remplacement lampes 110*5 = 550 €
Total sur 5 ans 1303.5 €
Total par an
260.7 €/an

Programme 2 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF ne descende sous la barre des 90 % de la valeur initiale

Calcul du facteur de maintenance

Le respect de ce critère conduit à la nécessité de réaliser un relamping tous les 2 ans.

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF*LSF.

La valeur minimale de LLMF*LSF (celle qui entre en jeu dans la détermination du facteur de maintenance de l’installation) est ici de 0.90.

Ce graphique permet également de déterminer le pourcentage de lampes hors services avant intervention. Dans le cas présent, cette valeur est de 0.93 %.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance prennent les valeurs suivantes :

LLMF
0.92
LSF
0.99
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.69
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 99 luminaires,
  • 99 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 168 W.
Étude économique du système
Investissement
Achat des luminaires 99*150 = 14 850 €
Achat des lampes 99*6.85 = 678.15 €
Installation des luminaires 99*30 = 2 970 €
Total
18 498
Coût de fonctionnement
Énergie consommée par le système 3 100*3.168 = 9 820.80 kWh/an
Coût de fonctionnement 9 820.80*0.103 = 1011.542 €/an
Coût de la maintenance
Achat lampes 99*6.85 = 678.15 €
Remplacement lampes 99*5 = 495 €
Total sur 2 ans 1 173.15 €
Total par an
586.575 €/an

Programme 3 : Remplacement curatif des lampes et relamping tous les 10 ans

Calcul du facteur de maintenance

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF*LSF.

La valeur minimale de LLMF (celle qui entre en jeu dans la détermination du facteur de maintenance de l’installation) est ici de 0.90.

Ce graphique permet également de déterminer le pourcentage de lampes changées avant intervention. Dans le cas présent, cette valeur est de 104.89 %.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance prennent les valeurs suivantes :

LLMF
0.9
LSF
1
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.68
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 100 luminaires,
  • 100 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 200 W.
Étude économique du système
Investissement
Achat des luminaires 100*150 = 15 000 €
Achat des lampes 100*6.85 = 685 €
Installation des luminaires 100*30 = 3 000 €
Total
18 685
Coût de fonctionnement
Énergie consommée par le système 3 100*3.2 = 9 920.00 kWh/an
Coût de la consommation électrique 9 920.80*0.103 = 1 021.760 €/an
Achat des lampes  
  • Sur 10 ans
100*(104.89/100)*6.85 = 718.497 €/(10 ans)
  • Sur 1 an
718.497/10 = 71.497 €/an
Remplacement lampes  

 

  • Sur 10 ans
100*(104.89/100)*15 = 1 573.35 €/(10 ans)
  • Sur 1 an
1 573.35/10 = 157.335 €/an
Coût de fonctionnement 1 250.945 €/an
Coût de la maintenance
Achat lampes 100*6.85 = 685 €
Remplacement lampes 100*5 = 500 €
Total sur 10 ans 1 185 €
Total par an
118.5 €/an

Programme 4 : Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant le remplacement le plus important

Calcul du facteur de maintenance

Entre 6.5 et 6.8 ans, le service de maintenance devra remplacer un peu plus de 50 % des lampes dans le cadre d’une maintenance curative. Il semble naturel de réaliser une maintenance préventive au bout de 6.5 ans.

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF.

La valeur minimale de LLMF est de 0.90, comme dans le cas précédent.

Ce graphique permet également de déterminer le pourcentage de lampe changée avant intervention. Dans le cas présent, ce dernier vaut 50.13 %.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance sont identiques à ceux du cas précédent.

LLMF
0.9
LSF
1
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.68
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 100 luminaires,
  • 100 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 200 W.
Étude économique du système
Investissement
Achat des luminaires 100*150 = 15 000 €
Achat des lampes 100*6.85 = 685 €
Installation des luminaires 100*30 = 3 000 €
Total
18 685
Coût de fonctionnement
Énergie consommée par le système 3 100*3.2 = 9 920.00 kWh/an
Coût de la consommation électrique 9 920.80*0.103 = 1 021.760 €/an
Achat des lampes  
  • Sur 6.5 ans
100*(50.13/100)*6.85 = 343.391 €/(6.5 ans)
  • Sur 1 an
343.391/6.5 = 52.829 €/an
Remplacement lampes  
  • Sur 6.5 ans
100*(50.13/100)*15 = 751.95 €/(6.5 ans)
  • Sur 1 an
751.95/6.5 = 115.684 €/an
Coût de fonctionnement 1 190.274 €/an
Coût de la maintenance
Achat lampes 100*6.85 = 685 €
Remplacement lampes 100*5 = 500 €
Total sur 6.5 ans 1 185 €
Total par an
182.308 €/an

Programme 5 : Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant que 5 % des lampes aient été changées

Calcul du facteur de maintenance

Le remplacement des lampes doit dans ce cas être effectué tous les 4.5 ans

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF*LSF.

La valeur minimale de LLMF est encore une fois de 0.90.

Ce graphique permet également de déterminer le pourcentage de lampes changées avant intervention. Dans le cas présent, ce dernier vaut 3.3 %.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance sont identiques à ceux du cas précédent.

LLMF
0.9
LSF
1
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.68
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 100 luminaires,
  • 100 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 200 W.
Étude économique du système
Investissement
Achat des luminaires 100*150 = 15 000 €
Achat des lampes 100*6.85 = 685 €
Installation des luminaires 100*30 = 3 000 €
Total
18 685
Coût de fonctionnement
Énergie consommée par le système 3 100*3.2 = 9 920.00 kWh/an
Coût de la consommation électrique 9 920.80*0.103 = 1 021.760 €/an
Achat des lampes  
  • Sur 4.5 ans
100*(3.3/100)*6.85 = 22.605 €/(4.5 ans)
  • Sur 1 an
22.605/4.5 = 5.023 €/an
Remplacement lampes  
  • Sur 4.5 ans
100*(3.3/100)*15 = 49.5 €/(4.5 ans)
  • Sur 1 an
49.5/4.5 = 11 €/an
Coût de fonctionnement 1 037.783 €/an
Coût de la maintenance
Achat lampes 100*6.85 = 685 €
Remplacement lampes 100*5 = 500 €
Total sur 4.5 ans 1 185 €
Total par an
263.33 €/an

Programme 6 : Relamping juste avant que le LLMF ne descende sous les 0.95

Dans ce cas, aucune lampe ne claquera avant le relamping. La maintenance sera donc de type préventif.

Calcul du facteur de maintenance

Le remplacement des lampes doit dans ce cas être effectué tous les ans.

Le graphique suivant permet de suivre l’évolution au fil du temps de la valeur de LLMF.

La valeur minimale de LLMF est encore une fois de 0.95.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance sont identiques à ceux du cas précédent.

LLMF
0.95
LSF
1
LMF
0.91
RSMF
0.83
MF
0.72
Simulation dialux

L’installation sera composée de :

  • 99 luminaires,
  • 99 lampes.

Caractéristiques du système :

  • Puissance installée : 3 128 W.
Étude économique du système

L’installation sera donc la même que celle du programme 2. Les coûts d’investissement et de fonctionnement seront donc identiques. Les coûts relatifs à la maintenance augmenteront.

Enfin, par rapport au programme 2, l’impact écologique sera plus négatif. En effet cette solution conduit à la production de plus de déchets et aussi à la nécessité de produire plus de lampes, et donc d’augmenter la quantité d’énergie grise relative à ce système d’éclairage.

Synthèse

 

Programme 1
Programme 2
Programme 3
Programme 4
Programme 5
    Remplacement préventif des lampes avant que LLMF*LSF ne descende sous les 0.8
Remplacement préventif des lampes avant que LLMF*LSF ne descende sous les 0.9 Remplacement curatif des lampes et relamping tous les 10 ans Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant le remplacement le plus important Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant que 5 % des lampes aient été changées
 

Dimensionnement

Périodicité relamping 5 2 10 6.5 4.5
MF
0.64 0.69 0.68 0.68 0.68
Pourcentage de lampes hors services avant relamping (maintenance préventive) (%)
6.03 0.93      
Pourcentage de lampes changées avant relamping (maintenance mixte) (%)     104.89 50.13 3.3
Nombre luminaires (= nombre lampes)
110 99 100 100 100
Puissance installée (W)
3520 3168 3200 3200 3200
Investissement Investissement (€)
20 553.50 18 498 18 685 18 685 18 685
 

Fonctionnement

Énergie consommée par le système (kWh/an)
10 912 9 820.80 9 920 9 920 9 920
Coût de la consommation électrique(€/an) 1 123.936 1 011.542 1 021.760 1 021.76 1 021.76
Coût achat et remplacement des lampes (€/an)     228.832 168.513 16.023
Coût de fonctionnement (€/an) 1 123.936 1 011.542 1 250.945 1 190.274 1 037.783
Relamping Coût de la maintenance (€) 1 303.5 1 173.15 1 185 1 185 1 185
Coût de la maintenance (€/an) 260.7 586.575 118.5 182.308 263.33  

Le graphique suivant permet de comparer les différents programme de maintenance :

 

Le programme le plus intéressant économiquement est donc le programme 5, c’est-à-dire un remplacement curatif des lampes et un relamping juste avant que 5 % des lampes aient été changées.

Ce graphique montre tout l’intérêt d’assurer un facteur de maintenance élevé. En effet, si on étudie en détail les coûts de fonctionnement, on s’aperçoit que la facture électrique représente toujours la part la plus importante de ceux-ci.

Il montre également l’intérêt d’un remplacement curatif des lampes, qui permet à moindres frais de maintenir le facteur de maintenance à une valeur acceptable.

Économiquement, la fréquence des relamping est d’une grande importance et vouloir maintenir un facteur de maintenance élevé en augmentant celle-ci ne semble pas être la solution optimale.

Enfin, rappelons qu’une telle étude doit être menée pour chaque réalisation et que les résultats obtenus ici ne sont pas applicables de manière générale.