Analyse de fiabilité, taux d'échec et MTBF

Sujet :

• Comment est calculée la fiabilité des contrôleurs maxon ?
• Où trouver la valeur MTBF des contrôleurs maxon ?

Solution :

Taux de défaillance (FIT ou valeur λ)

Chaque composant possède une courbe de taux de défaillance en forme de baignoire, appelée distribution de Weibull. Dans la première phase, on trouve les défaillances précoces dues à la faiblesse des matériaux, aux variations de qualité en production, aux erreurs de manipulation et aux défaillances parasites, non confirmées. Dans la deuxième phase, on définit les défaillances admissibles, généralement avec un taux constant dans le temps. Dans cette deuxième phase, les taux de défaillance standard pour les composants électroniques sont définis et calculés. La phase 3, la phase de détérioration, est peu pertinente pour les composants électroniques.


En supposant que le taux de défaillance λ est approximativement constant, l'équation peut être simplifiée comme suit :

MTBF

La valeur MTBF (= Mean Time Between Failure) est définie comme le temps entre deux erreurs d'un ensemble ou d'un dispositif. Les valeurs typiques se situent entre 300'000 et 1'200'000 heures. Les taux de défaillance sont identifiés au moyen d'expériences de tests de durée de vie et d'expériences sur le terrain. Le MTBF résulte de l'inverse des valeurs FIT ou λ. La somme des valeurs MTBF des composants individuels ou des sous-ensembles donne le MTBF du système complet. Une grande influence provient des conditions ambiantes telles que les variations de température, les vibrations, etc. Par conséquent, les valeurs MTBF sont déterminées à l'aide de manuels qui incluent ces conditions.

MTTF

Le terme MTTF (= Mean Time To Failure) ne diffère que légèrement du MTBF. Il est utilisé pour les systèmes qui ne peuvent pas être réparés ; l'appareil entre directement dans le processus de recyclage.

MTTR

Le MTTR est le temps moyen nécessaire à la réparation (= Mean Time to Repair). Outre le temps de réparation, il inclut également le temps d'analyse des défaillances.

MTBF, MTTF, MTTR : vue d'ensemble

Définir le MTBF à l'aide de manuels

Les manuels sont utilisés pour obtenir des valeurs MTBF réalistes proches de l'expérience ultérieure sur le terrain. Ils sont basés sur des normes internationales telles que ...

• IEC 62380
• MIL-HDBK-217F
• Siemens SN 29500..

Sur la base des listes de pièces, la valeur MTBF est calculée pour chaque pièce, en tenant compte également des facteurs externes tels que la température ambiante, l'humidité ou le stress.

Calcul des contrôleurs maxon

Les producteurs de composants électroniques identifient la valeur FIT effective par des tests dits accélérés selon la loi d'Arrhenius. Ces valeurs FIT sont préférées pour le calcul du MTBF des contrôleurs maxon, car elles permettent un calcul plus précis que les valeurs générales des manuels. Les composants actifs ont une influence prépondérante sur la valeur MTBF d'un produit. C'est la raison pour laquelle nous calculons avec ces valeurs FIT effectives. Les autres composants passifs sont calculés selon le manuel MIL-HDBK-217F. Cela signifie finalement que la valeur MTBF totale spécifiée correspond très précisément à la réalité.

Valeur MTBF spécifiée dans les manuels maxon

La valeur MTBF est spécifiée dans le chapitre "Specifications / Standards" du "Hardware Reference" correspondant au contrôleur.
Exemple : Extrait du chapitre "2.5 Standards" du manuel "EPOS4 Module-Compact 24-1_5 Hardware Reference.pdf" :

Conclusion

Les valeurs de l'analyse doivent être considérées comme de pures valeurs statistiques. Pour l'ingénieur de développement, ces valeurs permettent de valider les taux de défaillance du système complet ; afin de sélectionner d'autres composants si nécessaire ou de commencer un redesign. La valeur MTBF ne doit pas être confondue avec la durée de vie minimale d'un système.

Unités des paramètres les plus importants

Source :
Gottschalk, Armin: Qualitäts- und Zuverlässigkeitssicherung elektronischer Bauelemente und Systeme, ISBN, 978-3-8169-2680-1

Remarque :

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