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RÉSUMÉ
Les normes IEC 61508 et IEC 61511 permettent de caractériser la performance d’un équipement de sécurité (IEC 61508) et d’une fonction instrumentée de sécurité (IEC 61511) en évaluant son niveau de SIL (Safety Integrity Level). Il existe quatre niveaux de SIL, le niveau 4 renvoyant au niveau le plus « élevé », le niveau 1 au niveau le plus « faible ». Un système de SIL « n », a une probabilité de défaillance à la sollicitation comprise entre 10-n et 10-(n+1). Pour déterminer le niveau de SIL d’une fonction instrumentée de sécurité, il est nécessaire de calculer la probabilité de défaillance. L’article explicite la manière dont il est possible d’évaluer la probabilité de défaillance à la sollicitation à l’aide de formules de calcul simplifiées ou à l’aide de la méthode arbre de défaillances.
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Olivier IDDIR : Ingénieur quantification des risques – Service expertise et modélisation – Membre du réseau des experts de TECHNIP - TECHNIP France, Paris-La Défense, France
INTRODUCTION
Afin d’éviter que des phénomènes dangereux tels que des incendies, explosions ou encore des rejets de matières dangereuses, susceptibles d’occasionner des dommages sur les personnes, l’environnement ou les biens, les industriels sont amenés à mettre en place des mesures de maîtrise des risques (MMR) dont le rôle est de prévenir l’apparition de tels phénomènes ou d’en limiter les conséquences.
Parmi ces couches de protection, se trouvent les systèmes instrumentés de sécurité (SIS) qui permettent la mise en œuvre de fonctions instrumentées de sécurité (SIF).
Différentes couches de protection peuvent être mises en œuvre afin de réduire les risques dans le but de les rendre acceptables. Ces différentes couches sont valorisées lors des analyses quantitatives ou semi-quantitatives menées dans le but de déterminer le niveau de SIL requis des SIF (revue SIL réalisée à l’aide de méthodes telles que la LOPA ou le graphe de risques par exemple).
Une fois le niveau de SIL requis connu, l’analyste doit démontrer que la probabilité de défaillance permet de vérifier le niveau de SIL requis alloué lors de la revue SIL. Pour ce faire, les normes IEC 61508 et IEC 61511 peuvent être utilisées afin :
-
de définir l’architecture de la SIF permettant de répondre à un niveau de SIL visé ;
-
d’estimer la probabilité de défaillance de la SIF.
Il est dès à présent important de souligner que les formules de calcul présentées dans l’annexe B de la norme IEC 61508-6 n’ont qu’un caractère informatif et que d’autres méthodes peuvent être utilisées pour évaluer la probabilité de défaillance d’une SIF.
Après quelques rappels essentiels sur les normes IEC 61508 et IEC 61511, cet article se propose dans un premier temps de dresser un aperçu des méthodes qui permettent d’estimer la probabilité de défaillance d’une SIF, puis dans un second temps de rappeler les contraintes architecturales introduites dans les normes IEC 61508 et IEC 61511.
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MOTS-CLÉS
Système instrumenté de sécurité (SIS) Redondance Probabilité de défaillance à la sollicitation (PFD) IEC 61508 IEC 61511 Mode commun de défaillances
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2009 par Olivier IDDIR
- Version archivée 2 de nov. 2015 par Olivier IDDIR
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3. Typologie de taux de défaillance
3.1 Définitions
La norme IEC 61508-4 définit une défaillance comme une cessation de l’aptitude d’une unité fonctionnelle à accomplir une fonction requise. Par ailleurs, elle considère que les défaillances peuvent être de deux types :
-
dangereuse : défaillance qui a la potentialité de mettre le système relatif à la sécurité dans un état dangereux ou dans l’impossibilité d’exécuter sa fonction ;
-
en sécurité : défaillance qui n’a pas la potentialité de mettre le système relatif à la sécurité dans un état dangereux ou dans l’impossibilité d’exécuter sa fonction.
Ces défaillances sont ensuite réparties en deux catégories :
-
détectée : défaillance détectée par les tests de diagnostic, les tests périodiques, une intervention de l’opérateur (par exemple une inspection physique et des tests manuels), ou lors de l’exploitation normale ;
-
non détectée : défaillance non détectée par les tests de diagnostic, les tests périodiques, une intervention de l’opérateur (par exemple une inspection physique et des tests manuels), ou lors de l’exploitation normale.
La figure 6 présente la répartition du taux de défaillance total
suivant la norme IEC 61508.
Afin de bien caractériser les défaillances dangereuses, il est indispensable de définir au préalable la fonction de sécurité assurée par l’équipement. Par exemple, si un capteur de température a pour fonction de détecter une augmentation de température, alors une cause de défaillance dangereuse est une dérive à la baisse. Si une logique de sécurité est basée sur un système à relayage, alors un relais collé constitue une cause de défaillance dangereuse pour un relais dit « à manque » (contact s’ouvrant pour l’exécution de la sécurité).
Les différents types de défaillances présentés en figure ...
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Typologie de taux de défaillance
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - INERIS - Omega 10 : Évaluation des barrières techniques de sécurité. - Rapport INERIS (2008).
-
(2) - SINTEF - Reliability predicition method for safety instrumented systems. - PDS method handbook (2013).
-
(3) - FLEMING (K.) - A reliability model for common mode failures in redundant systems. - Technical report (1974).
-
(4) - INNAL (F.), DUTUIT (Y.), RAUZY (A.), SIGNORET (J.P.) - An attempt to better understand and to better apply some recommendations of IEC 61508 standard. - Proceedings of the 30th ESReDA Seminar on Reliability of Safety Critical Systems – SINTEF/NTU (Organizers), Trondheim, Norway (2006).
-
(5) - INNAL (F.), DUTUIT (Y.), RAUZY (A.), SIGNORET (J.P.) - New insight into PFDavg and PFH. - Communication acceptée pour ESREL 2008 Conference, Valencia, Spain (2008).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Techniques d’analyse pour la sûreté de fonctionnement – Bloc diagramme de fiabilité et méthodes booléennes - IEC 61078 - Août 2006
-
Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables relatifs à la sécurité - IEC 61508 - Avril 2010
-
Analyse par arbre de panne - IEC 61025 - Décembre 2006
-
Sécurité fonctionnelle – Systèmes instrumentés de sécurité pour le domaine de la production par processus - IEC 61511-1 - Février 2016
-
Application des techniques de Markov - IEC 61165 - Mars 1991
-
Techniques d’analyse de sûreté de fonctionnement – Techniques des réseaux de Pétri - IEC 62551 - Octobre 2012
-
Techniques d'analyse de sûreté de fonctionnement – Analyse par arbre d’événement - IEC 62502 - Octobre...
ANNEXES
Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS) http://www.ineris.fr
Instrumentation Society of America (ISA) https://www.isa.org/http://www.isa-france.org
SINTEF http://www.sintef.no/projectweb/pds-main-page/
Institut pour la maîtrise des risques (IMdR) http://www.imdr.eu/
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