Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La sûreté de fonctionnement consiste en l’analyse quantitative des dangers potentiels de tout système ou appareil. Les aspects majeurs couvrant cette notion, qui sont la fiabilité, la maintenabilité et la disponibilité, sont modélisés par la théorie mathématique. L'évaluation de ces caractéristiques relève essentiellement du calcul des probabilités et de la statistique. Cet article présente d'abord la durée de vie d'un élément, en tant que variable aléatoire positive, avec les notions élémentaires de la théorie des probabilités. Sont ensuite étudiés le composant réparable avant d'aborder la notion de système : la fiabilité de ces systèmes est analysée successivement à partir des processus markoviens et des processus régénératifs.
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The operating safety consists in the quantitative analysis of the potential hazards presented by any system or equipment. The main aspects of this notion i.e. reliability, maintainability and availability, are modeled by the mathematical theory. The assessment of these characteristics essentially involves the calculation of probabilities and statistics. This article presents the lifetime duration of an element, as a positive random variable, and the elementary notions of the theory of probabilities. After having studied the repairable component, it focuses on the notion of system; the reliability of these systems is successively analyzed from the Markov and regenerative processes.
Auteur(s)
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Jean-Louis BON : Professeur des universités, laboratoire Paul Painlevé (USTL) - Directeur de Polytech'Lille
INTRODUCTION
Etes-vous sûr du bon fonctionnement de ce système ? Qui ne s'est posé cette question avant de monter dans un avion, d'acheter une maison près d'une centrale nucléaire ou, plus simplement, avant d'acheter un appareil ? L'inquiétude est naturelle et nécessite une analyse quantitative des dangers potentiels globalement appelée Sûreté de Fonctionnement (SdF).
La théorie mathématique de fiabilité des systèmes modélise les différents aspects de la sûreté de fonctionnement. Fiabilité si l'on s'intéresse à la date de la panne. Maintenabilité si l'on s'intéresse à la facilité de réparation. Disponibilité si l'on souhaite mesurer le bon fonctionnement à un moment précis.
L'évaluation de ces caractéristiques relève essentiellement du calcul des probabilités et de la statistique. Lorsqu'on observe suffisamment de pannes sur le système, il suffit d'appliquer les méthodes statistiques classiques. C'est le cas des automobiles pour lesquelles il est facile de collecter un grand nombre d'observations de panne. Mais ce n'est heureusement pas le cas pour la plupart des grands systèmes fortement réparables (aéronautique, nucléaire, etc.). Il faut alors pouvoir en modéliser le comportement avec, comme seules informations : la qualité des composants élémentaires, la structure du système et les procédures de réparation. Si la théorie des probabilités élémentaires suffit à l'étude des durées de vie d'un composant, nous devons faire appel à la théorie des processus stochastiques pour analyser la vie d'un système formé de plusieurs composants.
Le plan de cet article suit la même logique. Nous présentons d'abord la durée de vie d'un élément, en tant que variable aléatoire positive avec les notions élémentaires de la théorie des probabilités. Nous étudions ensuite le composant réparable avant d'aborder la notion de système : la fiabilité de ces systèmes est analysée successivement à partir des processus markoviens et des processus régénératifs.
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Processus de renouvellement (cas d'un composant réparable)1. Durée de vie d'un élément (cas d'un composant non réparable)
Nous commençons par l'étude de fiabilité d'un composant élémentaire bien que, dans la pratique, ce terme puisse désigner des choses fort différentes (une ampoule, une automobile, un carburateur ou une centrale nucléaire). Dans cette partie, le composant est vu comme un tout. Il fonctionne correctement à la date t = 0. Le problème est de savoir à quelle date il cessera de fonctionner. Introduisons d'abord un peu de vocabulaire.
1.1 Caractéristiques de fiabilité
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La durée de vie d'un composant est une variable aléatoire positive X dont on cherche à déterminer les principales propriétés. On suppose que cette variable aléatoire est continue et, sauf indication contraire, qu'elle n'a pas d'atome en 0, ce qui signifie que la probabilité de tomber en panne lors de la mise en marche est supposée nulle. Ces hypothèses ne sont pas indispensables mais facilitent la compréhension des différents concepts.
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La fiabilité du composant à la date t, notée
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, représente la probabilité que le composant fonctionne encore à la date t. Il est important de noter que l'on parle de fiabilité à une date donnée par rapport à une mission donnée :![]()
, représente la probabilité que le composant fonctionne encore à la date t. Il est important de noter que l'on parle de fiabilité à une date donnée par rapport à une mission donnée :
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L'espérance de vie m = E (X) est plus souvent appelée MTTF (Mean Time To Failure) et s' obtient à partir de la fiabilité par la relation classique :
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On peut également s'intéresser à la durée de fonctionnement à partir d'une date t d'un composant encore en fonctionnement. C'est le cas lorsqu'on achète une voiture d'occasion. Il faut alors distinguer la durée de vie initiale X et la durée de vie résiduelle à la date t notée Xt...
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Durée de vie d'un élément (cas d'un composant non réparable)
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Le congrès λµ se tient en France tous les deux ans. Il est organisé par IMdR (Institut pour la maîtrise des risques).
λµ 16 (16e congrès pour la maîtrise des risques et de sûreté de fonctionnement) s'est tenu à Avignon en 2008. Il avait pour thème « Les nouveaux défis de la maîtrise des risques » et fut l'occasion de fêter les 30 ans de la sûreté de fonctionnement.
Consulter le site :
http//imdr.eu/v2/extranet/index.php?page=1m16_theme
HAUT DE PAGE
http://www.r-project.org/ : logiciel libre pour la statistique
http://www.ieee.org/ : site de l'association IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), qui publie IEEE Reliability
http://www.imdr.eu/ : site de l'association ImdR (Institut pour la Maîtrise des Risques) qui aide les entreprises à adopter une démarche préventive des risques en fournissant des outils quantitatifs
http://portaildurisque.iut.u-bordeaux1.fr/bdSdF.htm regroupe des sites qui peuvent aider à l'analyse de fiabilité des systèmes
http://www.edf.fr > Groupe EDF > RetD permet de tester gratuitement des outils de calcul de fiabilité des systèmes
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