CDT Surete de Fonctionnement 201110

7/21/2019 CDT Surete de Fonctionnement 201110

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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



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



3

SSSUUURRREEETTTEEE dddeee

FFFOOONNNCCCTTTIIIOOONNNNNNEEEMMMEEENNNTTT



4

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



7

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



9

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




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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




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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,…




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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)



36

CCCOOOMMMPPPLLLEEEMMMEEENNNTTTSSS



37

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



39

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)



40

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



43

SSS Y Y YNNNTTTHHHEEESSSEEE



44

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

SSSyyynnnttthhhèèèssseee (((sssuuuiiittteee))) :::

• 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

SSSyyynnnttthhhèèèssseee (((sssuuuiiittteee))) :::

• 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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