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UNIVERSITÉ D’ANGERS Année 2007 N ˚850 MODELISATION ET EVALUATION DE LA FIABILIT

UNIVERSITÉ D’ANGERS Année 2007 N ˚850 MODELISATION ET EVALUATION DE LA FIABILITE DES SYSTEMES MECATRONIQUES : APPLICATION SUR SYSTEME EMBARQUE THÈSE DE DOCTORAT Spécialité : Sciences de l’ingénieur ÉCOLE DOCTORALE D’ANGERS Présentée et soutenue publiquement Le 17 décembre 2007 À l’Institut des Sciences et Techniques de l’Ingénieur d’Angers Par Alin Gabriel MIHALACHE Devant le jury ci-dessous : Zohra CHERFI Président Professeur à l’Université de Technologie de Compiègne Jean-François AUBRY Rapporteur Professeur à l’Institut National Polytechnique de Lorraine Yves DUTUIT Rapporteur Professeur à l’Université de Bordeaux 1 Fabrice GUERIN Examinateur Professeur à l’Université d’Angers Ioan BACIVAROV Examinateur Professeur à l’Université Polytechnique de Bucarest Mihaela BARREAU Examinateur Maître de conférences à l’Université d’Angers Alexis TODOSKOFF Examinateur Maître de conférences à l’Université d’Angers Patrice KAHN Invité Professeur associé à l’Université d’Angers Directeurs de thèse : Fabrice GUERIN et Ioan BACIVAROV Co-encadrants : Mihaela BARREAU et Alexis TODOSKOFF Laboratoire : Laboratoire en Sûreté de fonctionnement, Qualité et Organisation 62, avenue Notre Dame du Lac 49000 ANGERS ED 363 tel-00467950, version 1 - 29 Mar 2010 Remerciements Le travail présenté dans ce mémoire a été eﬀectué dans le cadre d’une convention de cotutelle de thèse entre le Laboratoire en Sûreté de Fonctionnement, Qualité et Organisation (LASQUO) de l’Université d’Angers et le Laboratoire en Qualité, Fiabilité et Techniques Informatiques (EUROQUALROM) de l’Université Polytechnique de Bucarest. Je souhaite exprimer toute ma gratitude à M. Fabrice GUERIN, Professeur à l’Université d’Angers, pour sa grande disponibilité dans la direction de cette thèse. Il a éclairé ce travail de ses conseils judicieux, il m’a prodigué ses encouragements tout au long de la thèse et il a su me faire partager ses nombreuses connaissances, sa vision toujours claire et synthétique. Je tiens à remercier vivement à M. Ioan BACIVAROV, Professeur à l’Université Polytechnique de Bucarest, co-directeur de cette thèse, pour ses conseils, son optimisme et pour la conﬁance accordée au cours de ces années. Grâce à ses collaborations fructueuses avec plusieurs laboratoires, il m’a permis de postuler pour cette thèse, de découvrir et de m’investir dans le monde de la recherche. J’adresse tout particulièrement ma reconnaissance à Mme Mihaela BARREAU, Maître de conférences à l’Université d’Angers, pour l’encadrement de cette thèse, pour ses conseils avisés, sa grande compétence, son enthousiasme, sa disponibilité et ses encouragements permanents. Le témoignage de sa conﬁance et son caractère chaleureux m’ont été très précieux tout au long de cette thèse. Je suis extrêmement reconnaissant à M. Alexis TODOSKOFF, Maître de conférences à l’Université d’Angers, pour l’encadrement de cette thèse, particulièrement pour son exigence constructive, ses conseils toujours pertinents et attentifs, son dynamisme, sa disponibilité et son soutien pendant la thèse. J’ai beaucoup appris à son contact. Je remercie sincèrement M. Jean-François AUBRY et M. Yves DUTUIT, Professeurs des universités respectivement à l’Institut National Polytechnique de Lorraine et à l’Université de Bordeaux I, pour avoir accepté d’étudier mes travaux avec beaucoup d’intérêt, pour les remarques constructives et intéressantes et d’être les rapporteurs de ma thèse. C’est pour moi un grand honneur. Merci également à Mme Zohra CHERFI, Professeur à l’Université de Technologie de Compiègne, pour avoir accepté d’examiner mon travail. Je suis profondément reconnaissant de sa participation à ce jury de thèse. Mes remerciements vont aussi à M. Patrice KAHN, Professeur associé à l’Université d’Angers, pour avoir accepté l’invitation de participer à mon jury de thèse. Je suis extrêmement touché de sa présence à ce jury de thèse. Je remercie chacun des membres du Laboratoire LASQUO pour leur soutien et leur disponibilité. Je remercie tout particulièrement M. Bernard DUMON et M. Abdessamad KOBI, Professeurs des universi- tés, directeurs successifs du Laboratoire LASQUO, pour leur aide et de m’avoir accueilli au sein de leur équipe. Mon amicale reconnaissance s’adresse à tous mes camarades thésards pour l’ambiance très sympa- thique et le climat d’entraide qu’ils ont su créer au sein du Laboratoire. Je pense à Razvan, Sorin, Florina, Sylvain, Amel, Radouane, Nasra, Pascal et Daniel. Je voudrais rendre hommage à tous ceux qui, plus ou moins récemment, de près ou de loin, à leur manière m’ont aidé à mener à bien cette thèse. tel-00467950, version 1 - 29 Mar 2010 Table des matières Introduction générale 1 I Sûreté de fonctionnement des systèmes mécatroniques 4 I.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 I.2 Système mécatronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 I.2.1 Déﬁnition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 I.2.2 Ingénierie concourante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 I.2.3 Cycle de développement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 I.2.3.1 Analyse/Spéciﬁcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 I.2.3.2 Conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 I.2.3.3 Réalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 I.2.3.4 Vériﬁcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 I.2.3.5 Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 I.3 Sûreté de fonctionnement des systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 I.3.1 Eléments constitutifs de la sûreté de fonctionnement . . . . . . . . 12 I.3.1.1 Fiabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 I.3.1.2 Disponibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 I.3.1.3 Maintenabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 I.3.1.4 Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 I.3.2 Etude bibliographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 I.3.2.1 Travaux de Christian Ziegler . . . . . . . . . . . . . . . . 15 I.3.2.2 Travaux de Gilles Moncelet . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 I.3.2.3 Travaux de Sarhane Khalfaoui . . . . . . . . . . . . . . . . 15 I.3.2.4 Travaux de Raphaël Schoenig . . . . . . . . . . . . . . . . 16 I.3.2.5 Avantages et inconvénients . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 I.3.3 Méthodes d’analyse de la ﬁabilité d’un système complexe . . . . . . 17 iii tel-00467950, version 1 - 29 Mar 2010 I.3.3.1 Analyse Préliminaire des Risques (APR) . . . . . . . . . . 20 I.3.3.2 Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Eﬀets et de leurs Criticités (AMDEC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 I.3.3.3 Arbre de Défaillance (AdD) . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 I.3.3.4 Diagramme de Fiabilité (DF) . . . . . . . . . . . . . . . . 25 I.3.3.5 Méthode de l’Espace des Etats (MEE) . . . . . . . . . . . 26 I.3.3.6 Réseaux de Petri (RdP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 I.3.4 Comparaison des méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 I.3.5 Utilisation des méthodes dans le cycle de développement . . . . uploads/Litterature/ these-mihal-ache-al-in.pdf