Affidabilità

L' affidabilità è lo studio dei guasti di sistema - per lo più manufatti (meccanica, elettronica, ingegneria civile ...) - e soprattutto una visualizzazione statistica .

Un sistema si dice "affidabile" quando la probabilità di adempiere alla sua missione in un dato periodo di tempo corrisponde a quella specificata nelle specifiche .

Affidabilità e qualità

L' Unione Tecnica dell'Elettricità (UTE), su raccomandazione della Commissione Elettrotecnica Internazionale , ha proposto la seguente definizione:

l'affidabilità è la capacità di un dispositivo di eseguire una funzione richiesta in determinate condizioni per un determinato periodo di tempo.

L'affidabilità è la probabilità di non avere guasti durante la durata t . Tra 0 e 1 (o 0 e 100%), si nota R ( t ) (R per Affidabilità ).

Affidabilità (funzione tempo) e controllo di qualità (funzione statica) non devono essere confusi.

Esempio:

Testiamo i circuiti integrati quando escono dalla linea di produzione , e vediamo che il 3% di essi non funziona correttamente: possiamo dire che la "qualità" di questa filiera (la sua efficienza produttiva) è del 97% (3% dei difetti).

Una volta che questi circuiti sono stati inseriti in un sistema , troviamo che il loro tempo medio di guasto ( MTTF per "  tempo medio di guasto  " ) è di 100 000 ore. Questa è un'indicazione della loro affidabilità.

Se i guasti non sono prevedibili e si verificano in modo completamente casuale, il numero di guasti in un dato periodo dipende solo dal numero di circuiti. Il tasso di guasto λ - numero di guasti per unità di tempo - è costante. La legge di affidabilità è, in questo caso, esponenziale. In effetti, ogni fallimento diminuisce la forza lavoro, e quindi la probabilità di assistere a un fallimento nella successiva unità di tempo.

La legge di affidabilità è scritta:

R ( t ) = e -λ t

Il tempo medio al guasto è dedotto da questa funzione esponenziale .

MTTF = 1 / λ.

e viceversa, λ è l'inverso del tempo medio al guasto.

Nel caso di una legge esponenziale, indipendentemente dalla durata del buon funzionamento già compiuto, in qualsiasi momento la probabilità di guasto di un circuito tra il momento t e il momento ( t + d t ) rimane costante, e pari a d t / MTTF (proprietà essenziale della distribuzione esponenziale ).

Possiamo vederlo, qualunque sia l'MTTF:

Nota

La diminuzione del valore di affidabilità nel tempo non deve essere confusa con un fenomeno di usura. È semplicemente che ogni sistema finisce per fallire.

Affidabilità e probabilità

Le previsioni di affidabilità hanno necessariamente un carattere probabilistico , poiché richiedono la conoscenza del tasso di guasto di ciascun componente. Poiché questi tassi di fallimento sono ottenuti su campioni di dimensioni necessariamente limitate, il loro valore è regolato dalle leggi della statistica (in particolare gli intervalli di confidenza). La teoria matematica dell'affidabilità consiste quindi in una particolare applicazione della teoria della probabilità a problemi di tempo di funzionamento senza problemi.

L'approssimazione più comune, soprattutto in elettronica, consiste nell'assumere la distribuzione esponenziale dei guasti dei componenti; in particolare, ciò consente di sommare i tassi di guasto per i sottoinsiemi non ridondanti. L'affidabilità e la disponibilità di raggruppamenti ridondanti di sottoinsiemi non ridondanti possono quindi essere calcolate utilizzando processi Markov . Il metodo per prevedere l'affidabilità dei sistemi elettronici denominato FIDES ne è un esempio concreto.

Nota In pratica, la distribuzione del tasso di guasto si discosta spesso da quella esponenziale: questo è il caso, per alcune apparecchiature, all'inizio della sua vita (rodaggio) e alla fine della sua vita (usura). La legge esponenziale è generalmente rilevante solo per l'elettronica, ma è spesso utilizzata in altri campi per semplicità.

Affidabilità predittiva

L'affidabilità predittiva consente di stimare l'affidabilità a priori di un componente, un'apparecchiatura o un sistema. Per questo, assimiliamo il comportamento di ogni componente elementare ai modelli matematici di probabilità e all'invecchiamento fisico. Il feedback sull'esperienza e lo svolgimento dei test sono alla base della costruzione di questi modelli di comportamento dal punto di vista dell'affidabilità.

Nel caso dell'elettronica, ci sono diverse raccolte di modelli di previsione per componenti elementari come resistori, condensatori, circuiti integrati, ecc. I repository di previsione elettronica dell'affidabilità più utilizzati sono:

I vari parametri che influenzano l'affidabilità di un componente sono chiamati fattori e rappresentati dalla lettera greca pi; si citerà ad esempio il fattore di qualità: Πq.

Per i componenti non elettronici esistono anche manuali che consentono la valutazione di alcuni componenti elementari (viti, valvole, guarnizioni, ecc.). Distinguiamo ad esempio:

I risultati dei calcoli ottenuti attraverso questi compendi consentono di stimare il tasso di guasto di sistemi elettronici o di altro tipo, dati di base essenziali per le analisi SdF (alberi dei guasti, diagrammi a blocchi di affidabilità , FMEA , ecc.).

In Francia, l'affidabilità è cresciuta sotto la guida di Jean-Claude Ligeron , in particolare nel campo dell'affidabilità meccanica.

Sicurezza, qualità, durata, resilienza o tolleranza ai guasti

Le questioni di sicurezza riguardano la prevenzione di incidenti gravi: costo in vite umane, lesioni personali, gravi danni materiali.

Gli studi sull'affidabilità non si limitano alle questioni di sicurezza ma includono anche studi sulla qualità  : molti prodotti possono svolgere la stessa funzione ma alcuni la fanno meglio di altri, forniscono maggiore soddisfazione ai propri utenti, sono della migliore qualità. La previsione del grado di soddisfazione fornito da un prodotto fa parte degli studi sull'affidabilità.

La sostenibilità è sia una questione di sicurezza che di qualità. La sicurezza deve essere garantita a lungo termine, ma non puoi aspettarti che un prodotto funzioni per sempre e sei tanto più soddisfatto che duri più a lungo.

Spesso il dispositivo non può essere costretto a funzionare sempre senza guasti, ma solo che i probabili malfunzionamenti causano solo danni moderati. Questa resilienza o tolleranza ai guasti (funzionamento in modalità degradata) è un aspetto dell'affidabilità.

Affidabilità e scompartimentazione delle informazioni

In molti casi di incidenti gravi, alcune persone sapevano che c'era un problema. O non sono stati ascoltati, o non hanno nemmeno cercato di essere ascoltati perché sapevano che non sarebbero stati presi sul serio. In generale, per i sistemi complessi, nessuno è in grado di dimostrare infallibilmente che non ci saranno guasti. Le conclusioni raggiunte sono provvisorie: “Alla luce delle informazioni a nostra disposizione, questo è tutto ciò che possiamo dire. " Ogni nuova fonte di informazione dovrebbe essere presa in considerazione perché è probabile che metta in discussione le conclusioni precedentemente adottate.

Dal più umile dei dipendenti al più eminente degli studiosi, tutti possono avere voce in capitolo negli studi sull'affidabilità. La scompartimentazione (apertura di porte e finestre) delle informazioni aumenta l'affidabilità.

Portata degli studi sull'affidabilità

Tutte le attività umane sono guidate dalle intenzioni . Per qualsiasi attività ci si può porre il problema dei mezzi messi in atto per l'affidabilità: i mezzi sono sufficienti per raggiungere i fini prefissati? Il potenziale campo degli studi sull'affidabilità comprende quindi tutte le attività umane: tutti i prodotti e tutti i servizi. Inoltre, l'elettronica è presente in tutte le attività umane. Diventa quindi importante che i componenti che entrano nella composizione dei nostri nuovi strumenti di sicurezza siano affidabili. La nozione di fisica del guasto fornisce informazioni sulle diverse modalità di guasto dei sistemi elettronici. Essendo il numero di componenti elettronici molto importante e le tecnologie molto diverse, diventa utile avere una base di informazioni sul loro comportamento in un dato ambiente (temperatura, umidità, vibrazioni, radiazioni…). Il feedback è utile anche per analizzare l'affidabilità di un sistema, sebbene spesso sia difficile condividere informazioni che sono, per la maggior parte, riservate. È quindi necessario passare attraverso l'uso di un database che consenta di concatenare le informazioni.

Affidabilità e sicurezza operativa

L'affidabilità è una componente essenziale dell'affidabilità. L'affidabilità contribuisce alla disponibilità delle attrezzature. Al fine di prevedere uno studio esaustivo sulla sicurezza operativa , sarà necessario effettuare ulteriori studi nei campi della manutenibilità, sicurezza e calcoli probabilistici di disponibilità.

Note e riferimenti

  1. Pierre Chapouille, Affidabilità , cosa ne so?; Commissione elettrotecnica internazionale , vocabolario elettrotecnico internazionale 191-01-24
  2. Alain Villemeur, Affidabilità dei sistemi industriali: affidabilità, fattori umani, informatizzazione , Parigi, Eyrolles,Luglio 1988, 795  p. ( ISBN  978-2-212-01615-4 )
  3. Christian Morel , Les Décisions absurdes II: How to avoid them , Paris, Gallimard, coll.  "Biblioteca umanistica",2012, 277  p. ( ISBN  978-2-07-013508-0 ) , p.  119-159.

Vedi anche

Bibliografia

Articoli Correlati

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