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1
LLLeeesss RRReeennncccooonnntttr r r eeesss ddduuu CCCIIIMMMIII
SSSûûûr r r eeetttééé dddeee FFFooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt dddeeesss iiinnnssstttaaallllllaaatttiiiooonnnsss
iiinnnddduuussstttr r r iiieeelllllleeesss
111888 oooccctttooobbbr r r eee 222000111111
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2
QQQuuueeelllqqquuueeesss eeessssssaaaiiisss dddeee dddéééf f f iiinnniiitttiiiooonnn :::
LLLaaa sssûûûr r r eeetttééé dddeee f f f ooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt (((SSSdddFFF))) tttr r r aaaddduuuiiittt lllaaa cccooonnnf f f iiiaaannnccceee qqquuu'''ooonnn pppeeeuuuttt aaaccccccooor r r dddeeer r r ààà uuunnn sssyyyssstttèèèmmmeee
LLLaaa sssûûûr r r eeetttééé dddeee f f f ooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt eeesssttt lllaaa
pppr r r ooopppr r r iiiééétttééé qqquuuiii pppeeer r r mmmeeettt aaauuuxxx uuutttiiillliiisssaaattteeeuuur r r sss ddduuu sssyyyssstttèèèmmmeee dddeee ppplllaaaccceeer r r uuunnneee cccooonnnf f f iiiaaannnccceee j j juuussstttiiif f f iiiéééeee dddaaannnsss llleee ssseeer r r vvviiiccceee qqquuu'''iiilll llleeeuuur r r dddéééllliiivvvr r r eee
LLLaaa sssûûûr r r eeetttééé dddeee f f f ooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt eeesssttt cccooonnnsssiiidddééér r r éééeee cccooommmmmmeee lllaaa sssccciiieeennnccceee dddeeesss dddéééf f f aaaiiillllllaaannnccceeesss eeettt dddeeesss pppaaannnnnneeesss
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SSSUUURRREEETTTEEE dddeee
FFFOOONNNCCCTTTIIIOOONNNNNNEEEMMMEEENNNTTT
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LLLeee ttteeer r r mmmeee ««« sssûûûr r r eeetttééé dddeee f f f ooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt »»» dddééésssiiigggnnneee dddeeeuuuxxx ccchhhooossseeesss :::
• l'aptitude d'une entité (système, produit,moyen, …), d'une part, à disposer de sesperformances fonctionnelles (fiabilité,maintenabilité, disponibilité) et d'autre
part, à ne pas engendrer de risquesmajeurs (humains, environnementaux, desécurité,…)
• les activités d'évaluation de cette aptitude(on emploie l’expression : « études de
sûreté de fonctionnement »)
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/ sdf
FFFMMMDDDSSS &&& SSSdddFFF:::
o Fiabilité
o Maintenabilité / Maintenance
o Disponibilité
o Sécurité / Sûreté
Sûreté de Fonctionnement
• évaluée par ses composantes FMDS
• approche probabiliste
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FFFIIIAAABBBIIILLLIIITTTEEE
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FFFiiiaaabbbiiillliiitttééé:::
• la fiabilité est l’aptitude d’un dispositif à
accomplir une fonction requise, dans desconditions d’utilisation et pour unepériode de temps déterminées
• le terme « fiabilité » est utilisé comme
une caractéristique indiquant uneprobabilité de succès
(Extrait de NF X 06-501)
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FFFooonnnccctttiiiooonnnsss FFFiiiaaabbbiiillliiitttééé / / / DDDéééf f f iiiaaabbbiiillliiitttééé:::
•
fiabilité à la date t, notée R(t):o probabilité d’atteindre la date t sans
défaillance
• défiabilité à la date t (notée F(t):o probabilité de défaillance avant t
R(t)
F(t)
100 %
temps
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FFFooonnnccctttiiiooonnn FFFiiiaaabbbiiillliiitttééé RRR(((ttt))):::
temps
100 %
B
A
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EEEccchhhaaannngggeee pppééér r r iiiooodddiiiqqquuueee / / / FFFiiiaaabbbiiillliiitttééé:::
• p = périodicité d’échange
• la fiabilité de la fonction à assurer reste
toujours ≥ a %
Remarque : sans intérêt pour lescomposants électroniques
a %
R(t)
100 %
1 2 tem s
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SSSyyyssstttèèèmmmeee === eeennnssseeemmmbbbllleee dddeee cccooommmpppooosssaaannntttsss
•
système série:o la défaillance d’un seul composant
entraîne la défaillance du système
• système parallèle:o il faut que tous les composants soient
défaillants pour que le système soitdéfaillant
• système mixte:o constitué de sous-ensembles série, en
parallèle
• système complexe:o ≠ série, ≠ parallèle, ≠ mixte
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SSSyyyssstttèèèmmmeee sssééér r r iiieee:::
• la défaillance d’un seul composant
entraîne la défaillance du système
C1 C2 Cn
•
Rsystème (t) = ∏(1 à n) Ri(t)
• exemple:RC1 (t) = 0,99 RC2 (t) = 0,97RC3 (t) = 0,96 RC4 (t) = 0,98RC5 (t) = 0,99
Rsystème (t) = 0,84
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SSSyyyssstttèèèmmmeee pppaaar r r aaallllllèèèllleee:::
● il faut que tous les composants
soient défaillants pour que le C
1
système soit défaillant
(chacun des composants peut
assurer seul la mission)C2
Cn
• Rsyst. (t) = 1 - ∏(1 à n) [1 - Ri(t)]
• exemple:
RC1 (t) = 0,80RC1, C2 (t) = 0,96RC1, C2, C3 (t) = 0,992
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MMM AAAIIINNNTTTEEENNNAAABBBIIILLLIIITTTEEE
MMMAAAIIINNNTTTEEENNNAAANNNCCCEEE
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MMMaaaiiinnnttteeennnaaabbbiiillliiitttééé:::
• dans des conditions données d’utilisation,
la maintenabilité est l’aptitude d’undispositif à être maintenu ou rétabli dansun état dans lequel il peut accomplir safonction requise, lorsque la maintenanceest effectuée dans des conditions
données avec des procédures et desmoyens prescrits
• le terme « maintenabilité » est aussidéfini comme une caractéristiqueindiquant une probabilité pour que le
dispositif soit réparé dans un intervalle detemps donné
(Extrait de NF X 60-010)
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MMMaaaiiinnnttteeennnaaannnccceee:::
• ensemble des actions permettant de
maintenir ou de rétablir un bien dans unétat spécifié ou en mesure d’assurer unservice déterminé
(Extrait de NF X 60-010)
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DDDIIISSSPPPOOONNNIIIBBBIIILLLIIITTTEEE
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DDDiiissspppooonnniiibbbiiillliiitttééé:::
• aptitude d’un dispositif*, sous les aspects
combinés de sa fiabilité, de samaintenabilité et de la logistique demaintenance, à remplir ou à être en étatde remplir une fonction à un instantdonné ou dans un intervalle de temps
donné
* équipement, système, service,…
(Extrait de NF X 60-503)
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DDDiiissspppooonnniiibbbiiillliiitttééé:::
• … sous les aspects combinés de sa fiabilité, desa maintenabilité et de la logistique demaintenance …
Sa fiabilité(Caractéristique intrinsèquedu dispositif)
Sa maintenabilité(Caractéristique intrinsèque
du dispositif)
La logistique de maintenance(Organisation « autour du dispositif »)
Disponibilité
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Sur une base de 1000 heures :
pour une panne
nb depannes
tempsde rép.
(en h)
tempslogist.
(en h)
tempsd’arrêt de
prod.total
(en h)
tempsde prod.restant(en h)
dispo(en %)
situationde réf.
5 10 12 110 890 89,00
A 5 5 12 85 915 91,50
B 5 10 6 80 920 92,00
C 5 5 6 55 945 94,50
D 3 10 12 66 934 93,40
Par rapport à la situation de référence :
A = amélioration de la maintenabilité gain de 2,5 % de dispo
B = amélioration de la logistique gain de 3 % de dispo
C = amél. maintenabilité et logistique gain de 5,5 % de dispo
D = amélioration de la fiabilité gain de 4,4 % de dispo
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DDDaaannnsss llleeesss ccclllaaauuussseeesss FFFMMMDDDSSS:::
• identifier ce qui est recherché:o
un fonctionnement «sans défaillance»pendant la durée d’une mission = pb.de fiabilité (production en lots,systèmes de télécomm. embarqués,transport aérien ou ferroviaire, …)
o
un taux de fonctionnement sur unelongue période de temps = pb. dedisponibilité stationnaire (disponibilitédes équipements de production surune année, …)
o un dispositif qui doit être disponible àun instant donné (pas en maintenancepréventive, ni corrective) = pb. dedisponibilité instantanée (disponibilitéd’un dispositif de secours, …)
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4/4
DDDaaannnsss llleeesss ccclllaaauuussseeesss FFFMMMDDDSSS (((sssuuuiiittteee))):::
• préciser ce qui est « imputable » au
constructeur et à l’utilisateur
constructeur /fournisseur
utilisateur /exploitant
conception:
• fiabilité
• maintenabilité
disponibilité intrinsèque
conditions d’exploitation:
• politique de
maintenance• organisation
• pièces de rechange
• documentation
• outillages
• …
disponibilitéopérationnelle
production
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SSSEEECCCUUURRRIIITTTEEE
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SSSééécccuuur r r iiitttééé:::
• aptitude d’un système à ne pas générer,
dans des conditions données, desévènements critiques ou catastrophiques
• probabilité que le système évite de faireapparaître, dans des conditions données,des évènements critiques ou
catastrophiques
SSSééécccuuur r r iiitttééé ddd’’’uuunnneee mmmaaaccchhhiiinnneee:::
• aptitude d’une machine à accomplir safonction, à être transportée, installée,
mise au point, entretenue et mise aurebut dans les conditions d’utilisationnormale spécifiées dans la noticed’instructions, sans causer de lésion oud’atteinte à la santé
(Extrait de EN 292-1)
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RRRiiisssqqquuueee :::
• le risque relatif au phénomène dangereux
considéré est une fonction de la gravitédu dommage possible pouvant résulterdu phénomène dangereux considéré etde la probabilité d’occurrence dudommage
(Extraits de EN 1050)
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acceptable
Proba X Gravité = Cste
AAAcccccceeeppptttaaatttiiiooonnn ddduuu r r r iiisssqqquuueee:::
Gravité desconséquences
probabilité del’évènement
inacceptable
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risque
EEExxxeeemmmpppllleee (((aaaééér r r ooonnnaaauuutttiiiqqquuueee))):::
On définit des objectifs limites en terme de probabilité
d’occurrence des événements :
pour une classede
conséquence :
la probabilitéd’occurrence
devra êtreinférieure à :
on parle alorsd’évènement :
catastrophique 10-9
/ h de vol
extrêmement
improbable
critique 10 -7 / h de volextrêmement
rare
majeure 10-5
/ h de vol rare
mineure pas d’objectif probable
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EEETTTUUUDDDEEESSS dddeee SSSUUURRREEETTTEEE dddeee
FFFOOONNNCCCTTTIIIOOONNNNNNEEEMMMEEENNNTTT
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de SdF
LLLeeesss ééétttuuudddeeesss dddeee sssûûûr r r eeetttééé dddeee f f f ooonnnccctttiiiooonnnnnneeemmmeeennnttt:::
• regroupent l’évaluation prévisionnelle de
la FMDS d'une organisation, d'unsystème, d'un produit ou d'un moyen
• permettent, par comparaison auxobjectifs, d'identifier les actions deconception ou d'amélioration de l'entité
• peuvent également concerner le suivi desperformances d'un système enexploitation
• utilisent un ensemble d'outils et deméthodes qui consistent généralement àanalyser les effets des pannes,dysfonctionnements, erreurs d'utilisation,,…, de l'entité étudiée
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méthodes et outils
QQQuuueeelllqqquuueeesss mmméééttthhhooodddeeesss eeettt ooouuutttiiilllsss dddeee lllaaa SSSdddFFF:::
• diagrammes de fiabilité
• analyses préliminaires de risques
• AMDE(C)
• arbres de défaillance (ou de défauts)
• graphes de Markov
• …
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AAAnnnaaalllyyyssseee pppr r r éééllliiimmmiiinnnaaaiiir r r eee dddeeesss r r r iiisssqqquuueeesss (((AAAPPPRRR))):::
• a pour but:o de déceler les risques et leurs causes,
c’est à dire de déterminer leséléments dangereux, les situationsdangereuses, les accidents potentiels
o de déterminer la gravité de leurs
conséquences o de définir des règles de conception et
des procédures permettant d’éliminerou de maîtriser les situationsdangereuses et les accidentspotentiels ainsi mis en évidence
• qualitative
• considérée comme inductive, mais enpratique fait appel conjointement auxdémarches inductive et déductive
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(c)a
AAAnnnaaalllyyyssseee dddeeesss MMMooodddeeesss dddeee DDDéééf f f aaaiiillllllaaannnccceeesss eeettt dddeee llleeeuuur r r sss EEEf f f f f f eeetttsss (((AAAMMMDDDEEE / / / AAAMMMDDDEEECCC))):::
• permet de recenser les défaillances descomposants dont les conséquencesaffectent le fonctionnement du système
• qualitative
• inductive:
• exhaustive: analyse de tous les modes de
défaillance de tous les composants dusystème
• avec une limite: ne traite que lesdéfaillances simples ou uniques (ne traitepas les combinaisons de défaillances)
défaillance ducomposant
effet(s) sur lesystème ?
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de la notion de criticité
IIInnntttr r r oooddduuuccctttiiiooonnn dddeee lllaaa nnnoootttiiiooonnn dddeee cccr r r iiitttiiiccciiitttééé:::
• à l’AMDE, on « ajoute » une évaluation
de la criticité de chacun des modes dedéfaillance
• cette évaluation de la criticité impose dedéfinir préalablement un «système de jugement», généralement constitué par:o des critères (fréquence, gravité, …)o des échelles ou des barèmes de
notationo des seuils ou des repères à partir
desquels un mode de défaillance sera
considéré comme « critique »
• on peut alors « extraire » de l’AMDEC laliste des points critiques qui devront fairel’objet de modifications de conception, decontrôles périodiques, …
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MMMéééttthhhooodddeee dddeeesss aaar r r bbbr r r eeesss dddeee dddéééf f f aaaiiillllllaaannnccceeesss:::
• permet de rechercher les défaillances
uniques et les combinaisons dedéfaillances qui conduisent à laréalisation d’un événement «indésirable»
• qualitative (dans un premier temps)
• déductive:
• permet de calculer la probabilité de
l’événement «indésirable» (≈ défiabilité)
• l’événement «indésirable» doit êtreidentifié à priori et il existe un arbre dedéfaillance associé à chaque événementindésirable
défaillance(s)de quel(s)
composant(s) ?
événementou situationdu système
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v 1/2
MMMéééttthhhooodddeee dddeeesss gggr r r aaappphhheeesss dddeee MMMaaar r r kkkooovvv:::
• permet d’évaluer la fiabilité et/ou la
disponibilité d’un système
• on recense les différents états possiblesde chacun des composants du système(en marche, en stand by, en panne, …)
• on recense les différents états possiblesdu système (chacun des états dusystème est une combinaison des étatspossibles des composants)
• on considère que les changements d’état
du système résultent du changementd’état de ses composants (par exemple,le système passera de l’état de panne àl’état de marche par la réparation d’uncomposant)
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CCCOOOMMMPPPLLLEEEMMMEEENNNTTTSSS
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vannesd’isolement
Pompes
Réservoir
communs 1/4
DDDéééf f f aaaiiillllllaaannnccceeesss dddeee mmmooodddeee cccooommmmmmuuunnn:::
• attention à la conception de certaines
installations
• exemple:
EDF
Voie 2
Voie 1
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communs 3/4
DDDéééf f f aaaiiillllllaaannnccceeesss dddeee mmmooodddeee cccooommmmmmuuunnn (((sssuuuiiittteee))):::
• principales «familles » de causes
communes »:o erreurs de conception, de fabrication,
d’exploitation, …o fautes logicielleso agressions de l’environnement
• réponse :o séparation: séparation physique,
séparation des alimentations,affectation de composants à uneseule fonction, …
o diversité : fonctionnelle, matérielle,logicielle, humaine
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4/4
FFFiiiaaabbbiiillliiitttééé hhhuuummmaaaiiinnneee:::
• la fiabilité globale d’un système est la
résultante de:
o la fiabilité des composants techniques
o la fiabilité des composants humains
• l’erreur humaine est considérée comme
un équivalent fonctionnel des défaillancestechniques qui affectent le système
• à ce titre, on peut identifier des « modesd’erreur » (équivalents aux modes dedéfaillance): oubli, fausse manœuvre,action intempestive, …
• on cherchera à évaluer l’effet du moded’erreur sur le système (et / ou sur sontaux de défaillance)
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AAASSSPPPEEECCCTTTSSS
EEECCCOOONNNOOOMMMIIIQQQUUUEEESSS
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recettes
dépenses
des matériels 2/2
RRReeemmmppplllaaaccceeemmmeeennnttt dddeeesss mmmaaatttééér r r iiieeelllsss:::
coût
cumulé
tempsou UU
t1 = « point mort bas » ou retour d’investissementt2 = « point mort haut »t0 bénéfice maxi
t1 t0 t2
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1
2
3
n
de maintenance
CCCoooûûûtttsss dddeee mmmaaaiiinnnttteeennnaaannnccceee:::
coûts
nb d’heures d’arrêtpour pannes
1 = coût de maintenance préventive
2 = coût des arrêts de production3 = coût total = 1 + 2
• si l’on recherche le coût total minimal, il faut« admettre » n heures d’arrêt pour pannes
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SSS Y Y YNNNTTTHHHEEESSSEEE
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de maintenance
SSSyyynnnttthhhèèèssseee :::
• la SdF, un concept global, qui ne peut
pas être caractérisé par une grandeurunique, mais par plusieurs paramètres
• l’utilisateur ou l’exploitant devra exprimerses besoins par référence à cesparamètres : fiabilité ou disponibilité
recherchées, temps d’arrêt maximum,niveau de risque acceptable,…
• le concepteur devra vérifier que lessolutions retenues satisfont à cesbesoins, en mettant en œuvre lesméthodes et outils de la sûreté defonctionnement
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maintenance
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• l’approche probabiliste et l’acceptation du
risque peuvent s’avérer quelque peu« dérangeantes » lorsque lesconséquences sont du type arrêt total dela production, atteinte à la sécurité despersonnes ou de l’environnement,….
• ces conséquences graves ne peuventêtre acceptables que si la probabilité deleur occurrence est faible (voire infime),mais elle ne sera jamais nulle
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maintenance
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• les équipements actuels comportent des
milliers de composants constituant autantde sources de pannes potentielles, dontles conséquences peuvent être graveset/ou coûteuses
• la réparation des pertes d’exploitation, ou
des atteintes à la santé des personnes ouà l’environnement, … résultant de cesdysfonctionnements font aujourd’huisouvent l’objet de procédures judiciaires
• il n’est alors plus possible de faire
l’impasse sur une réflexion structuréedébouchant sur des choix raisonnés
• tels sont les enjeux de la sûreté defonctionnement
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