Taux de défaillance

Taux de Défaillance

Définition :

Le taux de défaillance est égal au nombre de défaillances par unité de temps, ramené à un élément : revoir la définition^[1].

Témoin de l'usure des équipements dans le temps, c'est une caractéristique essentielle pour agir sur la politique de maintenance en fonction du temps.

Dans la courbe dite en baignoire, on identifie 3 périodes remarquables : jeunesse^[2], vie utile^[3], usure^[4].

Exemple :

Période de jeunesse

Le taux de défaillance diminue. Pour l'homme, on parle de mortalité infantile. En effet on va constater pendant cette période de moins en moins de défaillance.

Le rôle du fabricant est donc de réussir à éliminer les composants ayant des défauts de jeunesse (matière première, assemblage, conditionnement) afin de fournir au client un matériel fiable dès le début de son exploitation.

Politique de déverminage (faire fonctionner la composant avant livraison), de rodage (pièces mécaniques), de contrôle qualité (éliminer les composants non conformes).

Période de vie utile

Le taux de défaillance est constant. C'est une période de maturité pendant laquelle le rythme des défaillances reste le même, on ne peut donc percevoir aucun signe de fatigue ou d'usure de ces composants.

Les défaillances se produisent de façon totalement aléatoire, sans cause systématique.

L'exploitant veillera uniquement à maintenir le matériel dans de bonnes conditions d'utilisation (environnement) et d'exploitation (cadences normales).

Politique de prévention permanente.

Période de vieillissement

Le taux de défaillance croît de plus en plus.

Le rythme des défaillances s'accélère, et annonce une usure normale des composants, des mauvaises conditions d'utilisation ou une maintenance inadéquate.

Selon les technologies et la nature de l'usure, on pourra pratiquer un échange systématique^[5] du composant dès la fin de la vie utile, ou bien suivre l'évolution de cette usure par des techniques de maintenance conditionnelle^[6].

Attention : Taux de défaillance constant

Un taux de défaillance constant (pas d'usure) ne signifie pas qu'il n'y a pas de défaillances, mais que sur des périodes de même durée, la probabilité de défaillance reste la même : un ordinateur a sensiblement la même probabilité de défaillance dans sa première année que dans sa troisième année.

Technologies

Les composants électroniques ont une période de vie utile très longue avec un λ quasi constant.

Les composants mécaniques ont une période de vie utile beaucoup plus courte, et le λ croît sans cesse, si bien que la rupture entre vie utile et vieillissement ne permets pas d'envisager le moment opportun pour une maintenance systématique.

Système et composant

Évaluer le taux défaillance d'un composant peut être réalisé dans des conditions données par des observations statistiques : il existe aussi pour le matériel électronique des recueils de fiabilité.

Notes

Taux de défaillance
Calculé période par période, il nous informe sur l'usure ou le vieillissement d'un dispositif dans le temps.
Pour une période donnée, on calculera la probabilité de constater une défaillance, et on ramènera cette probabilité à l'unité d'usage (par heure, par kilomètre, par cycle).
Pour l'évaluer à t sur une période de durée dt, on calculera
- dn(t)=N(t)-N(t+dt) : nombre de défaillants pendant dt.
- p(dt)=dn(t)/N(t) : proportion de défaillants sur la période. ATTENTION, N(t) désigne les dispositifs en fonctionnement au début de la période et non pas N(t=0)
- λ(t)=p(dt)/dt : proportion de défaillance par unité de temps.
Si on souhaite calculer sa valeur à partir de la courbe de la fiabilité, c'est le rapport entre la pente de la fiabilité et la valeur de la fiabilité.
Période de jeunesse
Début de la vie de l'équipement, le risque de défaillance précoce est non négligeable, le taux de défaillance décroit dans le temps.
Le constructeur et/ou l'exploitant doivent agir pour l'éliminer (deverminage et élimination des rebuts ou déchets, rodage, tests , contrôles, visites)
Période de vie utile
La période dite de "jeunesse" est terminée, l'équipement entre dans une période de vie dite "utile", pendant laquelle le taux de défaillance reste constant ou très légèrement croissant. Les risques de défaillance reste donc faible pendant toute cette période, et les défaillances sont considérées comme aléatoires et non prévisibles. La politique de maintenance est axée sur la prévention permanente, dite de "bon-sens", on veille à respecter les cadences nominales et les bonnes conditions d'utilisation et de fonctionnement.
Si l'équipement est poly-technologie comme un véhicule par exemple, alors il faut descendre au niveau de chaque sous-ensemble pour observer ce phénomène. Un bloc-moteur, un calculateur, un amortisseur n'ont absolument rien de comparable en terme de technologie et de durée de vie. Ils ont chacun une période de vie utile bien différente.
Période d'usure
Le taux de défaillance augmente, et le rythme des défaillances augmente.
La question se pose donc en début de cette phase si il est rentable ou non économiquement parlant de procéder à un échange systématique. Le nombre d'heures de fonctionnement potentiel est faible en rapport à composant neuf. Si on décide de maintenir le composant, la fréquence des opérations de contrôle, de surveillance devra être augmentée si on souhaite anticiper sur la défaillance ou minimiser la probabilité de défaillance
Maintenance Préventive Systématique
Maintenance effectuée selon un échéancier établi selon le temps ou le nombre d'unités d'usage.
La maintenance préventive systématique, par principe, est de décider de changer une pièce de façon périodique quelque soit son état. Son avantage, en planifiant des interventions qui regroupent un certain nombre d'échanges, est de favoriser une organisation rationnelle et maîtrisée en diminuant les arrêts de production intempestifs. Par contre, le changement quelque soit l'état du composant engendre des coûts élevés.
Le recours à ce type de maintenance a lieu principalement : :
- lorsque le coût de la pièce est négligeable (sécurité de fonctionnement)
- lorsque la défaillance de la pièce peut engendrer des conséquences sur la sécurité des personnes.
- lorsque le prix de la pièce est inférieur à la pénalité encourue en cas d'arrêt de production.
- lorsque les visites en marche ou sans démontage sont impossibles.
D'autres paramètres sont à envisager, type d'entreprise, méthode de production, importance de la machine dans la production, organisation du service maintenance, sous-traitance.
Maintenance Préventive conditionnelle
Maintenance subordonnée à un type d'événement prédéterminé (mesure, diagnostic).
Permet de décider du changement d'un pièce en fonction de l'évolution de l'usure. De plus, la mesure régulière de l'état de l'usure permet de mieux appréhender le fonctionnement de la machine et ainsi, mieux cerner les problèmes et les solutions à y apporter.