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Sûreté de fonctionnement des systèmes industriels Master Sciences et Technologi

Sûreté de fonctionnement des systèmes industriels Master Sciences et Technologies - Mention ASE - Spécialité INFORMATIQUE INDUSTRIELLE DOUBLE COMPETENCE Olivier LOSSON 2 Sommaire Introduction aux méthodes Historique Principaux concepts Analyse qualitative Principales étapes de l'analyse prévisionnelle Analyse fonctionnelle Méthodes APD, AMDEC, MAC, MACQ, MDCC Introduction à l'analyse quantitative Bases mathématiques de la SdF Données de SdF 3 Historique (1) Ere industrielle→1930s sys mécaniques, électricité, transport aérien analyse intuitive de grandes catastrophes durée de vie=celle du maillon le plus faible Années 40-50 outils de l'ingénieur : fiabilité prévisionnelle Fiabilité (∑) << Fiabilité (élément moyen) amélioration de la Q application : aéronautique & électronique militaires 4 Historique (2) Années 60 étude des défaillances des composants & effets concepts : fiabilité, maintenabilité méthodes : diag. de succès, arbre des causes, AMDE harmonisation et normalisation internationale (CEI) Années 70-80 industrie nucléaire pétrochimie, transports, traitement des eaux, logiciel cercles de Q Mais ... peu de grandes études de risques début 80 5 Principaux concepts - Fiabilité Définition Aptitude d'une entité à accomplir une fonction requise, dans des conditions données, pendant une durée donnée Fiabilités z opérationnelle (observée) z prévisionnelle (prédite) z extrapolée Fiabilité et Q Q = conformité à une spécification Fiabilité = aptitude à conserver cette conformité 6 Principaux concepts - Sûreté de fct. Définition (sens strict) Aptitude d'une entité à satisfaire une ou plusieurs fonctions requises dans des conditions données Caractérisée par Fiabilité R(t)=P [ E non défaillante sur [0,t] ] Disponibilité A(t)=P [E non défaillante à l'instant t] Maintenabilité M(t) = P [la maintenance de E est achevée au temps t] = P [E est réparée sur [0,t] ] 7 Principaux concepts - Sûreté de fct. (2) Sécurité = P [E évite de faire apparaître, dans des conditions données, des évts critiques/ catastrophiques] Durabilité : Demeurer en état d'accomplir une fonction dans des conditions d'utilisation et de maintenance jusqu'à un état limite Continuabilité : Aptitude d'un service, une fois obtenu, à continuer d'être fourni pendant une durée voulue Servibilité : Aptitude d'un service à être obtenu à la demande d'un usager et à continuer d'être fourni pdt la durée voulue 8 Principaux concepts - Composants et ∑ Système = Ensemble déterminé d'élts discrets (composants) interconnectés ou en interaction Pièce ⊂Composant ⊂Sous-∑⊂∑élémentaire ⊂∑ Environnement ∑ élém. S2 Système élémentaire S1 A B C F D E Interface Sous-Système ∑ élém. S3 Composants Limites extérieures 9 n Fonctions (missions) Principales, secondaires, d° d'importance o Structure Composants (rôle, caractéristiques, performances) relations (ex. connexions) localisation p Conditions de fonctionnement états conditions de fonctionnement des composants changements de configuration Principaux concepts - Caractéristiques des ∑ 1 10 q Conditions d'exploitation surveillance (alarmes, inspection, tests, vérifs) intervention (maintenance préventive, corrective) spécifs techniques d'exploitation r Environnement autres ∑élémentaires opérateurs humains environnement proprement dit (conditions ambiantes) Données précisées au fur et à mesure de la conception ⇒actualisation des analyses de sûreté Principaux concepts - Caract. des ∑(2) 11 Défaillance = Cessation de l'aptitude d'une entité à accomplir une fonction requise Classification nRapidité de manifestation oAmplitude : déviation des caract. au-delà de limites pRapidité + amplitude qDate d'apparition rEffets Principaux concepts - Défaillances Début de vie Période de vie utile Fin de vie Précoce A taux constant D'usure Taux de défaillance t 12 sCauses = circonstances liées à la conception, la fabrication ou l'emploi, ayant entraîné la défaillance (par un mécanisme physique, chimique, …) z défaillance première : résulte d'une cause interne à l'entité z défaillance seconde : résulte de la défaillance d'une autre entité ayant entraîné des conditions excessives z défaillance de commande : résulte de signaux incorrects de contrôle /commande Panne = Inaptitude d'une entité à accomplir une fonction requise (résulte d'une défaillance) Classif : identique à celles des défaillances ou en fonction de l'aptitude des pannes à être constatées Principaux concepts - Défaillances (2), Panne 13 Mode de défaillance = Effet par lequel une défaillance est observée Difficulté de distinguer cause (en gal, défaillances des pièces) et mode (traduction des effets sur les f°) Défaut et défaillance Défaut = Non-conformité à des objectifs ou clauses de spécification Relation défaut/défaillance z défaut n'entraîne pas forcément défaillance z toute défaillance conduit à un défaut Principaux concepts - Modes de défaillance 14 Principe Démarche inductive (particulier Ö général) Etude des conséquences d'une défaillance sur le ∑lui- même ou son environnement MdD Ö Causes possibles Ö Effets Démarche déductive (général Ö particulier) Partant d'un ∑défaillant on en recherche les causes Analyse prévisionnelle - Analyse d'un ∑ ∑ réel Modèle du ∑ Acquisition investigation traitement d'informations Modèle final Acquisition investigation traitement complémentaires 15 Méthodes 9 Analyse Préliminaire des Dangers 9 Analyse des Modes de Défaillance et de leurs effets Méthode du Diagramme de Succès Méthode de la Table de vérité 9 Méthode de l'Arbre des Causes Méthode des Combinaisons de Pannes Résumées 9 Méthode de l'Arbre des Conséquences 9 Méthode du Diagramme Causes-Conséquences Méthode de l'Espace des Etats Analyse prévisionnelle - Analyse d'un ∑(2) I I D I I 16 Analyse prévisionnelle - Principales étapes nAnalyse technique et fonctionnelle oAnalyse qualitative pAnalyse quantitative q Synthèses, conclusions Objectifs remplis ? Révision du projet Oui Non Fin de l'étude Modification du ∑ 17 Les 5 impératifs de la Q n Conformité o Prévention z prospective (AMDEC) z corrective (Maîtrise Statistique de Procédé) p Excellence : recherche continuelle de l'amélioration q Mesure : pas de progrès sans mesure r Responsabilité ⇒implication Analyse prévisionnelle - Démarche Q DEFAUT : non réalisé DOUBLE ILLUSION : non demandée et non réalisée INSATISFACTION : non spécifié et non réalisé QUALITE PLUS : réalisé mais non spécifié SUR-QUALITE : spécifié mais non demandé. GASPILLAGE : réalisé mais non demandé 18 Définition des objectifs (animateur + demandeur) poser le problème, délimiter le ∑et l'étude descriptif du groupe de travail, planning des réunions Inventaire de la documentation (animateur) Cahier des charges, plans, dossier maintenance Groupe de travail (6-7 pers) animateur (garant de la méthode) pilote (garant de l'aboutissement des actions) représentants des services en relation avec le moyen autres spécialistes Etude qualitative - Initialisation 2 19 Point d'entrée de toute analyse de Sûreté de fct. Nombreuses méthodes Trame commune: nAnalyse fonctionnelle externe z phase 1.1 : définir le système z phase 1.2 : définir les fonctions z phase 1.3 : définir les phases oAnalyse fonctionnelle interne z phase 2.1 : Décomposer z phase 2.2 : Identifier les flux Conclusion : diagramme fonctionnel et/ou Tableau AF Analyse fonctionnelle - Introduction 20 "boîte noire" & identification des caractéristiques cDéfinir le ∑(délimitation, interfaces) dDéfinir les fonctions réalisées eDéfinir les phases (=configurations d'emploi) Appréhender le fct. interne du ∑ cDécomposition arborescente dIdentification des flux ªTAF (diagramme fonctionnel) Analyse fonctionnelle - n Analyse externe 21 Analyse concrète du besoin qui justifie le projet ª Exprimer et satisfaire le besoin et rien que lui Outil : la "bête à cornes" Validation du besoin Pourquoi existe-t-il ? Quel évt. externe pourrait le faire évoluer/disparaître ? Conclusions quant à sa validité Analyse fct. externe - Analyse du besoin Sur quoi agit-il ? A qui rend- il service ? Dans quel but ? ∑ 22 Fonctions de services FP = but des relations créées par le ∑entre éléments de son milieu d'utilisation FC = contraintes imposées au ∑par son milieu Fonctions techniques Associent aux f° de service des solutions techniques pressenties Outil : la "pieuvre" Analyse fct. externe - Déf. des fonctions Sur quoi agit-il ? A qui rend- il service ? ∑ FP FC Eléments extérieurs contraignants 23 Qualification et quantification = critères permettant de choisir une solution technique pour chaque fonction de service, évaluer z les critères d'appréciation ou de valeur (Cv) z leurs niveaux = performance attendue du service z la flexibilité de chaque niveau de la part du demandeur z le taux d'échange associé (rapport acceptable prix/variation) en vue de négocier une variation de perf. / besoin initial Hiérarchisation Importance relative de chq serviceÖfuturs prestataires ªCahier des Charges Fonctionnel (CdCF) Analyse fct. externe - Déf. des fonctions (2) 24 Etablissement du bloc-diagramme visualiser les interactions des composants du ∑ z entre eux z avec le milieu extérieur En pratique: schématisation des "contacts" z numéroter chaque composant du ∑ z matérialiser chaque liaison fonctionnelle par un trait Etablissement du schéma de flux traversant le ∑ types : effort, matière, énergie, information, ... contribuant aux FP, FC et fonctions techniques Analyse fct. externe - Définition des flux 25 Etablissemt du Tableau uploads/Management/ surete-cours-selection-9dpp-pdf.pdf