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Matière: Maintenance et Sureté de fonctionnement UNIVERSITE DJILLALI LIABES SID

Matière: Maintenance et Sureté de fonctionnement UNIVERSITE DJILLALI LIABES SIDI BEL-ABBES FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT ELECTROTECHNIQUE Dr S. NEMMICH Enseignée par : Chapitre 2: Fiabilité des système industriels 2 Fiabilité Probabilité : C’est une quantité indiquant, sous forme de fraction ou de pourcentage, le nombre de fois ou de chances qu’un événement à se produire sur un nombre total d’essais ou de tentative. Par exemple, une fiabilité R = 0.92 après 1000 heures signifie que le produit a 92 chances sur 100 ( 92 % de chances ) de fonctionner correctement pendant les 1000 premières heures. L’Union technique de l'électricité (UTE), sur recommandation de la Commission électrotechnique internationale, a proposé la définition suivante : La fiabilité est la probabilité de n'avoir aucune défaillance pendant la durée t. Comprise entre 0 et 1 (ou 0 et 100 %), elle est notée R(t) 3 Fiabilité Probabilité : C’est une quantité indiquant, sous forme de fraction ou de pourcentage, le nombre de fois ou de chances qu’un événement à se produire sur un nombre total d’essais ou de tentative. Par exemple, une fiabilité R = 0.92 après 1000 heures signifie que le produit a 92 chances sur 100 ( 92 % de chances ) de fonctionner correctement pendant les 1000 premières heures. L’Union technique de l'électricité (UTE), sur recommandation de la Commission électrotechnique internationale, a proposé la définition suivante : La fiabilité est la probabilité de n'avoir aucune défaillance pendant la durée t. Comprise entre 0 et 1 (ou 0 et 100 %), elle est notée R(t) 4 Union technique de l'électricité En juin 2019, les activités stratégiques de normalisation du Comité électrotechnique français (CEF) ont été transférées pareillement à l'AFNOR. (Association française de normalisation) L’Union technique de l'électricité (UTE) était l'organisme français de normalisation électrotechnique de 1907 à 2019. L'association conserve aujourd'hui l'aspect associatif et représentatif des acteurs de la filière électrotechnique française. 5 Commission électrotechnique intern ationale La Commission électrotechnique internationale , est l'organisation internationale de normalisation chargée des domaines de l'électricité, de l'électronique, de la compatibilité électromagnétique, de la nanotechnologie et des techniques connexes. Elle est complémentaire de l' Organisation internationale de normalisation (ISO), qui est chargée des autres domaines. Comme nous l’avons vu précédemment, la fiabilité " R " est la probabilité qu’a un bien ( produit ou système ) à accomplir, de manière satisfaisante, une fonction requise, sous des conditions données et pendant une période de temps donné Exemple : La fiabilité d’une centrale photovoltaïque pendant 20 000 heures de fonctionnement est égale à 0.9 signifie : · Qu’il y a 90 chance sur 100 PROBABILITE · pour que la centrale fonctionne sans signe d’usure FONCTION REQUISE · pendant 20000 heures TEMPS DONNE · pendant le jour CONDITIONS DONNEES La non-fiabilité d’un produit ou d’un bien augmente les coûts de l’après vente. Construire plus fiable augmente les coûts de conception et de production. Le coût total du produit prendra en compte ces deux tendances. La meilleure connaissance de la fiabilité provient de l’analyse des défaillances lorsque les produits sont en service. Indicateurs de fiabilités: le taux de défaillance ƛ et le MTTF ƛ et la MTBF sont les deux principaux indicateurs de la fiabilité utilisés industriellement. A ) Taux de défaillance l : Définition : ƛ représente le taux de défaillance ou le taux d’avarie. Il caractérise la vitesse de variation de la fiabilité au cours du temps. Pour une période de travail donnée, durée totale en service actif : Exercice n 1: Considérons une machine automatisée fonctionnant pendant un cycle opératoire de 155 heures. Pendant cette période, le système subit 5 défaillances à des moments différents, suivies d’une réparation, puis d’une remise en activité. Les durées respectives des défaillances sont 2,5 heures ; 8,3 heures ; 3,7 heures ; 1,8 heure et 7,5 heures. Définition : La MTBF ( qui vient de l’anglais Mean Time Before Failure ) représente la moyenne des temps de bon fonctionnement entre deux défaillances d’un système réparable ou le temps moyen entre défaillances. B ) La MTBF ou moyenne des temps de bon fonctionnement : MTTF temps moyen de bon fonctionnement avant la première défaillance. MTBF : temps moyen entre deux défaillances d’un système réparable. MDT durée moyenne de défaillance comprenant la détection de la panne, la durée d’intervention, le temps de la réparation et le temps de remise en service. MTTR : temps moyen de réparation. MUT (durée moyenne de bon fonctionnement après réparation. Evolution du taux de panne durant le cycle de vie d’un matériel: ٍْ بَعْدِ ضَعْف ْ ضَعْفٍ ثُمَّ جَعَلَ مِن لا ُ الَّذِي خَلَقَكُمْ مِن لَّه ْ بَعْدِ قُوَّةٍ ضَعْفًا وَشَيْبَةً ۚ يَخْلُقُ مَا قُوَّةً ثُمَّ جَعَلَ مِن ُيَشَاءُ ۖ وَهُوَ الْعَلِيمُ الْقَدِير ينبه تعالى على تنقل اإلنسان في أطوار الخلق، حاال بعد حال، فأصله من ًتراب، ثم يخرج من من بطن أمه ضعيفاً نحيفاً واهن القوى، ثم يشب قليال - القوة بعد قليالً حتى يكون صغيراً، ثم حدثاً، ثم مراهقاً، ثم شابا وهو - - الضعف ثم يشرع في النقص فيكتهل، ثم يشيخ ثم يهرم وهو الضعف - فتضعف الهمة والحركة والبطش، وتشيب اللمة وتتغير الصفات بعد القوة الظاهرة والباطنة Evolution du taux de panne durant le cycle de vie d’un matériel: Evolution du taux de panne durant le cycle de vie d’un matériel: «Jeunesse»:Taux important, mais en décroissance, correspondant à l'élimination des défauts de jeunesse. «Vie utile»: Taux de panne faible et constant=> Preuve de robustesse aux défauts de jeunesse,=> Phase de maturité En étude de probabilité, la loi de fiabilité adaptée à cette zone «Vieillissement»: C’est la période de fin de vie du produit caractérisée par des défaillances dues à l’âge ou à l’usure des composants. Augmentation rapide du taux de panne en fonction du temps 17 On ne met sur le marché que des composants ayant atteint la période de maturité; Pour minimiser la durée de la période de jeunesse on soumet les composants à un vieillissement accéléré : c’est le déverminage. la période de maturité dépasse largement la période d’utilisation ( 3 à 20 ans…) Rôle de La maintenance préventive idéale sur la fiabilité Effet de la maintenance sur la fiabilité La prolongation de la durée de vie d’un matériel ne peut se faire que par des actions de maintenance. La figure I.9 schématise ces actions. La maintenance peut: 1. diminuer la fiabilité (erreur humaines dues à l'intervention) 2. n'avoir aucun effet (aucun mécanisme de vieillissement, aucun phénomène d'usure) 3. Améliorer la fiabilité (présence de mécanisme de vieillissement, de phénomène d'usure) La maintenance idéale est la probabilité que le système survive au temps t Architectures des postes électriques Fiabilité des système industriels Méthode du Diagramme de Succès ou de Fiabilité La méthode du « diagramme de succès » ou de « fiabilité » aboutit à une modélisation fonctionnelle d'un système en considérant que les fonctions globales de ce système résultent d'une mise en série et/ou en parallèle de fonctions élémentaires. Chaque composant du système, considéré comme indépendant, réalise une fonction autonome. L'évaluation de la fiabilité du système est déduite de cette modélisation fonctionnelle. Objectif Méthode: par analogie avec l’électricité, modéliser le système comme une association de composants connectés en série (tous indispensables) ou en parallèle (redondances). Les diagrammes sont constitués d'une entrée E, d'un « corps diagrammatique » composé « d'Entité i » et d'une sortie S. Des exemples de diagramme de fiabilité sont présentés aux figures. On suppose, lorsque le système fonctionne, qu'un signal est émis en E et est transmis jusqu'à la sortie S. La défaillance d'une entité entraînera l'arrêt du signal au niveau du bloc qui lui est associé. Un tel diagramme est une représentation statique du fonctionnement du système. L'étude consiste à chercher les combinaisons de défaillances d'entités élémentaires conduisant à la défaillance du système, appelées coupes. Les coupes ne contenant aucune autre coupe sont dites minimales. Fiabilité des système industriels En série : toutes les entités doivent fonctionner pour que le signal passe En parallèle : il suffit qu'une entité fonctionne pour que le signal passe. Fiabilité des système industriels Exemple de calcul sur un système mixte (série + parallèle) Fiabilité globale de l'installation: R = [1- (1- 0,65)3] x [0,96] x [1- (1- 0,92 x 0,87) x (1- 0,89 x 1)] R = 0,957 x 0,96 x 0,978 = 0,8986 Soit environ 90 % EXEMPLE DE SYSTEME FONCTION : ALIMENTER L’UTILISATEUR EN EAU FROIDE ANALYSE QUANTITATIVE DIAGRAMME DE FIABILITE A partir de l ’analyse fonctionnelle, on dresse une schématisation du système sous forme de diagrammes afin de montrer les équipements en série et en redondance. Exercice Soit un groupe de 6 machines réparties de telle façon que deux machines série M1 et M2 sont en parallèle dans un atelier de fabrication avec une machine M3, l'ensemble de ces trois machines étant en série avec 3 machines en parallèle, M4, M5, M6. 1- Donner le diagramme de fiabilité correspondant à cet îlot de fabrication 2- La fiabilité de chaque machine étant connue, calculer la fiabilité de l'ensemble S (R1=0,85; R2=0,70; R3=0,97; R4=0,45; R5=0,55; R6=0,90) 3- On désire remplacer la machine 4 par une machine plus performante en uploads/Industriel/ chap-2-fiablite.pdf