Chapitre 3 : Les notions de la Fiabilité, Disponibilité et Maintenabilité
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Chapitre 3 : Les notions de la Fiabilité, Disponibilité et Maintenabilité
Reliability Engineering · notes
Fiche de révisionRésumé
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Ce document traite des concepts de fiabilité, disponibilité et maintenabilité, en fournissant des définitions, des mesures et des applications pratiques. Les étudiants apprendront comment évaluer la fiabilité d'un équipement, comprendre les taux de panne et explorer les lois de probabilité associées, notamment la loi de Weibull.
La notion de fiabilité a évolué au fil du temps, surtout après la révolution industrielle, où l'accent était mis sur l'amélioration de la durée de vie des systèmes mécaniques. Dans les années 1930, le secteur aérien a commencé à collecter des données sur les accidents d'avion, ce qui a conduit à l'utilisation d'études probabilistes pour améliorer la sécurité et la fiabilité des avions. Après la Seconde Guerre mondiale, un projet de missile a été lancé par l'ingénieur allemand Von Braun, visant une fiabilité de 100%. En 1952, le premier groupe de conseil sur la fiabilité des équipements électroniques a été créé aux États-Unis. Dans les années 1960, l'AMDE (Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets) a été introduite dans l'aéronautique, mais a rencontré des difficultés qui ont conduit à des approches plus simples. Depuis les années 2000, plusieurs techniques, telles que la simulation et la modélisation par les réseaux de Pétri, sont utilisées pour étudier la fiabilité.
Selon la norme Européenne (NF X60.010), la fiabilité est l'aptitude d'un bien à accomplir sa fonction requise dans des conditions données pendant un intervalle de temps donné.
La mesure de la fiabilité peut être effectuée à l'aide de plusieurs indicateurs :
MTBF = (X1 + X2 + X3) / 3
Pour un cycle de fonctionnement quelconque, la formule est :
MTBF = somme des temps de fonctionnement entre n défaillances / nombre de pannes
α = 1 / MTBF
R(t) = f(MTBF)
La fonction défaillance, notée F(t), est la probabilité de panne d'un équipement pendant un intervalle de temps [0,t]. Elle est complémentaire à la fonction fiabilité :
R(t) + F(t) = 1
La probabilité que l'événement panne X ait lieu dans [0, t] s'écrit :
P(X ≤ 0) = F(t) = ∫ f(t) dt de 0 à t
Pour calculer la probabilité de panne dans un intervalle [t1, t2], on utilise :
∫ f(t) dt de t1 à t2 = F(t2) - F(t1)
Un système est dit en série si la défaillance de l'un des composants entraîne la défaillance du système. Le taux de défaillance du système s'écrit :
α(t)S = somme des αi(t) pour i allant de 1 à n
La fiabilité du système R(t) vaut :
R(t)S = produit des Ri(t) pour i allant de 1 à n
Un système est en configuration parallèle si la panne de tous les éléments est nécessaire pour entraîner la panne du système complet. La fiabilité s'écrit :
R(t)S = 1 - produit des (1 - Ri(t)) pour i allant de 1 à n
Cette loi est utilisée pour décrire la période durant laquelle le taux de défaillance des équipements est considéré comme constant. La densité de probabilité est :
f(x) = αe^(-αx)
Le taux de défaillance est :
E[x] = 1/α
Proposée par Waloddi Weibull en 1951, elle analyse le taux de panne des équipements mécaniques durant leurs phases de vie. Elle implique trois paramètres : β, γ et η. Ces paramètres aident à caractériser l'état de l'équipement étudié.
La fiabilité est l'aptitude d'un bien à accomplir sa fonction requise dans des conditions données pendant un intervalle de temps donné.
La fiabilité se mesure à l'aide du temps moyen de bon fonctionnement (MTBF), du taux de panne et de la fonction fiabilité.
La loi de Weibull est utilisée pour analyser le taux de panne des équipements mécaniques, tenant compte de différentes phases de vie et de caractéristiques de performance.
Dans un système en série, la défaillance d'un composant entraîne la défaillance du système, tandis que dans un système en parallèle, tous les composants doivent tomber en panne pour que le système échoue.
On peut améliorer la fiabilité en optimisant la conception, en effectuant des tests réguliers et en utilisant des composants de haute qualité.