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Module de s^urete de fonctionnement
Claire Pagetti - ENSEEIHT
3 emeTR - option SE10 decembre 2012
Table des matieres
1 Principaux concepts
31.1 Qu'est-ce que la s^urete de fonctionnement
31.1.1 Bref historique
41.1.2 Co^ut de la s^urete de fonctionnement
41.2 Etude des systemes
51.3 Taxonomie
71.3.1 Entraves
81.3.2 Attributs
111.3.3 Les moyens
121.4 Conception de systemes a haut niveau de s^urete de fonctionnement
132 Methodes d'analyse de s^urete de fonctionnement
132.1 Analyse preliminaire des dangers
142.2 AMDE
152.3 Diagramme de abilite
172.4 Methodes quantitatives et qualitatives
182.4.1 Evaluation qualitative
182.4.2 Evaluation quantitative
182.4.3 Systeme multicomposants
222.5 TP sur les diagrammes de abilite
253 Arbres de defaillances
263.1 Construction d'un arbre de defaillance
263.2 TP arbres de defaillance
303.3 Codage des arbres de defaillance sous forme de DDB
324 Modeles a etats transitions
344.1 Cha^nes de Markov
344.1.1 Construction d'un modele
364.2 Evaluation de la abilite, de la disponibilite et du MTTF
394.3 Reseaux de Petri stochastiques
414.3.1 Modelisation des systemes avec des reseaux de Petri
414.4 AltaRica
444.4.1 Modelisation des systeme avec AltaRica
441
4.4.2 Codage avec l'outil OCAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.4.3 TP d'AltaRica
472
Organisation du cours
Le module de s^urete de fonctionnement comporte 5 seances, format : cours/td/tp.Seance 1 :cours / exercices;
Seance 2 :cours / exercices / TP sur les diagrammes de abilite et les arbres de defaillances; Seance 3 :cours / exercices / TP sur les arbres de defaillances et cha^nes de Markov;Seance 4 :cours / TP sur AltaRica;
Seance 5 :TP sur AltaRica / synthese;
Examen :a la n du mois de janvier (exercices papier); Supports de cours: polycopie, nombreuses references.1 Principaux concepts
La s^urete de fonctionnement est apparue comme une necessite au cours du XX eme, notam- ment avec la revolution industrielle. Le termedependabilityest apparu dans une publicite sur des moteurs Dodge Brothers dans les annees 1930. L'objectif de la s^urete de fonctionnement est d'atteindre le Graal de la conception de systeme : zero accident, zero arr^et, zero defaut (et m^eme zero maintenance). Pour pouvoir y arriver, il faudrait tester toutes les utilisations possibles d'un produit pendant une grande periode ce qui est impensable dans le contexte industriel voire m^eme impossible a realiser tout court. La s^urete de fonctionnement est un domaine d'activite qui propose des moyens pour augmenter la abilite et la s^urete des systemes dans des delais et avec des co^uts raisonnables.1.1 Qu'est-ce que la s^urete de fonctionnement
La s^urete de fonctionnement est souvent appelee lascience des defaillances; elle inclut leur connaissance, leur evaluation, leur prevision, leur mesure et leur ma^trise. Il s'agit d'un domaine transverse qui necessite une connaissance globale du systeme comme les conditions d'utilisation, les risques exterieurs, les architectures fonctionnelle et materielle, la structure et fatigue des materiaux. Beaucoup d'avancees sont le fruit du retour d'experience et des rapports d'analyse d'accidents. Denition 1 (SdF)La s^urete de fonctionnement (dependability, SdF) consiste a evaluer les risques potentiels, prevoir l'occurrence des defaillances et tenter de minimiser les consequences des situations catastrophiques lorsqu'elles se presentent. Denition 2 (Laprie96)La s^urete de fonctionnement d'un systeme informatique est la pro- priete qui permet de placer une conance justiee dans le service qu'il delivre. Il existe de nombreuses denitions, de standards (qui peuvent varier selon les domaines d'application - nucleaire, spatial, avionique, automobile, rail ...). On peut neanmoins considerer que leTechnical Committee 56 Dependabilityde l'International Electrotechnical Commission (IEC) developpe et maintient des standards internationaux reconnus dans le domaine de la s^urete de fonctionnement. Ces standards fournissent les methodes et outils d'analyse, d'evaluation, de gestion des equipements, services et systemes tout au long du cycle de developpement. 31.1.1 Bref historique
Le tableau ci-dessous presente un bref historique de la s^urete de fonctionnement.PeriodeAccidents
Jusqu'aux annees 30
Approche intuitive : renforcer l'element le plus faibleExplosion poudriere (1794) Premiers systemes paralleles et redondantsAccident chemin de fer (1842) Approche statistique, taux de defaillanceTitanic (1912)... Premieres estimation de probabilite d'accidents d'avionPugsley : premier objectif de safety taux d'accident d'avion105per ight hourAnnees 40Analyse des missiles allemands V1 (Robert Lusser)
Loi de Murphy\If anything can go wrong, it will"Quantication de la disponibiliteAnnees 50
Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment (AGREE)Tcheliabinsk 40 (1957) - Reduction des co^uts de maintenance- Augmentation de la abilite - MTBFAnnees 60
Analyses des modes de defaillance et de leurs eetsTorrey Canyon (1967) Programmes de recherche spatiauxArbre de defaillance (missile Minuteman)Arbres des causes (Boeing - NASA)
Livres sur la abilite (ex. Barlow and Proschan)
Annees 70
Analyse des risques
Collecte de donnees REX
Annees 80 a nos jours
Nouvelles techniques (simulation, reseaux de Petri,..)Tchernobyl (1986)ModelisationAriane V (1996)
DART (NASA, 2005)
Vol Rio Janeiro...
1.1.2 Co^ut de la s^urete de fonctionnement
Le co^ut d'un haut niveau de s^urete de fonctionnement est tres onereux. Le concepteur doit faire des compromis entre les mecanismes de s^urete de fonctionnement necessaires et les co^uts economiques. Les systemes qui ne sont pas s^urs, pas ables ou pas securises peuvent ^etre rejetes par les utilisateurs. Le co^ut d'une defaillance peut ^etre extr^emement eleve. Le co^ut de systemes avec un faible niveau de s^urete de fonctionnement est illustre dans les gures ci-dessous. 4Coût moyen d'indisponibilité
Coûts de maintenance
Logiciel embarqué de la navette spatiale : 1 $ / anCoût annuel des défaillances informatiques
Fautes accidentelles
Malveillances
Royaume Uni
1,25 G£
France (secteur privé)
1,1 G
1,3 G
USA 4 G$ Coût logiciels abandonnés (défaillance du processus de développement)USA [Standish Group, 2002,
13522 projets]
Succès
34%Remise en question
51%Abandon
15% ~ 38 G$ de pertes (sur total 225 G$)Estimation compagnies d'assurance (2002)
Estimation globaleUSA : 80 G$EU : 60 G
./0+1*,.(234/5+(1
6788(,)(
911+,4/)(1
:/1*.*+*.7/1-;./4/).<,(1 =,70+)*.7/-84/+;4)*+,.<,( >.22.7/1-0?@+,71-
A4,-B(+,(-
A(,0+(
=,70+)*.7/-(*-0.1*,.C+*.7/-0?D/(,E.(Figure1 { Quelques chires [Laprie07]Figure2 { Co^ut de la maintenance
1.2 Etude des systemes
L'objet sous etude est le systeme et les fonctions qu'il fournit. Il existe de nombreuses denitions de systeme dans le domaine des systemes d'ingenierie. Denition 3 (Un systeme)Un systeme peut ^etre decrit comme un ensemble d'elements en interaction entre eux et avec l'environnement dont le comportement depend : des c omportementsindividuels des elementsqui le c omposent, des r eglesd'inter actionentr e elements(interfac es,algorithmes, pr otocoles), de l'or ganisationtop ologiquedes elements(ar chitectures). Le fait que les sous-systemes sont en interaction implique que le systeme n'est pas simplement la somme de ses composants. En toute rigueur, un systeme dans lequel un element est defaillant devient un nouveau systeme, dierent du systeme initial. 5 Exemple 1Une installation chimique, une centrale nucleaire ou un avion sont des systemes. Le contr^ole-commande est un sous-systeme, une vanne ou un relais sont des composants. La nature technologique d'un systeme est variee : electrique, thermo-hydraulique, mecanique ou informatique. Assurer les fonctionsTout systeme se denit par une ou plusieurs fonctions (ou missions) qu'il doit accomplir dans des conditions et dans un environnement donnes. L'objet d'etude de la s^urete de fonctionnement est lafonction. Une fonction peut ^etre denie comme l'action d'une entite ou de l'un de ses composants exprimee en terme de nalite. Il convient de distinguer les fonctions et la structure (ou encore architecture materielle support). fonction principale : raison d' ^etred'un syst eme(p ourun t elephonep ortable,la fonction principale est la communication entre 2 entites); fonctions secondaires : fonctions assur eesen plus de la fonction principale (sms, horloge, reveil, jeux . . . ); fonctions de protection : mo yensp ourassurer la s ecuritedes biens, d esp ersonneset en vi- ronnement; fonctions redondan tes: plusieurs comp osantsassuren tla m ^emefonction.quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35[PDF] Programme Musculation Tonification complet sans matériel
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