L’intervalle moyen entre les défaillances (MTBF) est une mesure de la fiabilité d’un système ou d’un composant. Il s’agit d’un élément essentiel de la gestion de la maintenance, représentant le temps moyen pendant lequel un système ou un composant fonctionne avant de tomber en panne.
La formule MTBF est souvent utilisée dans le contexte de la facilité de maintenance des systèmes industriels ou électroniques, où la défaillance d’un composant peut entraîner des temps d’arrêt importants, voire des risques pour la sécurité. Le MTBF est toutefois utilisé dans de nombreux types de systèmes réparables et dans divers secteurs.
Il peut aider à mesurer la fiabilité globale des usines de fabrication, des réseaux énergétiques, des réseaux d’information et peut être appliqué dans de nombreux cas d’utilisation.
Le MTBF est calculé en divisant la durée totale de fonctionnement par le nombre de défaillances qui se produisent pendant cette période. On obtient alors une valeur moyenne qui peut être utilisée pour estimer la durée de vie prévue du système ou du composant.
Il est important de noter que le MTBF est un temps moyen et ne garantit pas qu’un système ou un composant particulier passera la totalité de sa période MTBF sans rencontrer de défaillance.
Le temps réel entre les défaillances peut varier considérablement, et il n’est pas rare que les défaillances se produisent bien avant ou bien après le MTBF. En outre, le MTBF ne tient pas compte de la gravité des défaillances ni de l’impact qu’elles peuvent avoir sur les opérations ou la sécurité.
Le MTBF est une mesure de fiabilité, et non une garantie de fiabilité. Il mesure la fréquence à laquelle les défaillances se produiront probablement, mais ne prend pas nécessairement en compte tous les facteurs externes.
Les conditions environnementales, les pratiques de maintenance et les modèles d’utilisation peuvent avoir un impact sur la fiabilité d’un système ou d’un composant. Il est donc essentiel d’utiliser le MTBF comme un outil parmi d’autres, afin d’obtenir une vision plus détaillée de la santé globale d’un système ou composant. Déterminer le MTBF nous donne une mesure utile du nombre de défaillances sur une période donnée, mais ne nous explique pas pourquoi ces problèmes se produisent.
Un MTBF élevé ne signifie pas que les pannes ne se produiront jamais, mais qu’elles sont moins susceptibles de se produire. Tous les systèmes et composants ont un cycle de vie limité, et des défaillances peuvent survenir en raison de divers facteurs, notamment l’usure, les conditions environnementales et les défauts de fabrication.
Les ingénieurs en fiabilité peuvent utiliser le MTBF pour comparer la fiabilité de systèmes ou de composants similaires, mais il n’est pas possible de comparer directement des systèmes ou des composants différents. En effet, le MTBF dépend fortement des conditions de fonctionnement, des modèles d’utilisation et d’autres facteurs propres au système ou au composant mesuré.
Il est difficile, voire déconseillé, de tenter de définir ce que serait un bon MTBF en comparant différents cas d’utilisation. Un bon MTBF pour un système pourrait être très différent d’un bon MTBF dans un autre cas d’utilisation, même similaire.
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Commençons par définir sa portée. Il faut définir le système ou le composant en question, ainsi que les conditions de fonctionnement, y compris les facteurs environnementaux et les modèles d’utilisation. Ensuite, il s’agit de recueillir des données sur la durée de fonctionnement du système ou du composant, y compris les heures de début et de fin de chaque cycle de fonctionnement.
Ensuite, on enregistre le nombre de défaillances survenues pendant la durée de fonctionnement. On peut alors enfin calculer le MTBF en divisant le temps de fonctionnement total par le nombre de défaillances. Le résultat est exprimé en heures, mais il peut l’être dans n’importe quelle unité de temps.
Par exemple, supposons que vous souhaitiez calculer le MTBF d’un moteur qui fonctionne 8 heures par jour, 5 jours par semaine, pour une durée totale de 1 an. Pendant cette période, le moteur connaît 4 défaillances. Pour calculer le MTBF :
Temps de fonctionnement total = 8 heures/jour x 5 jours/semaines x 52 semaines = 2 080 heures
Nombre de défaillances = 4
MTBF = Temps de fonctionnement total / nombre de défaillances = 2 080 heures / 4 = 520 heures
Le MTBF du moteur est de 520 heures. Cela signifie qu’en moyenne, le moteur peut fonctionner pendant 520 heures avant de tomber en panne. En réalité, il peut tomber en panne avant que les 520 heures soient écoulées ou après, et l’on ne saura pas pourquoi le moteur tombe en panne, mais cette durée moyenne est une mesure utile.
Il s’agit d’un point de départ qui permet d’avoir une idée générale des performances d’un système ou d’un composant en termes de fiabilité, et qui aide à analyser les tendances. Cela permet ainsi de comprendre l’efficacité globale d’une stratégie de maintenance.
Les responsables de la maintenance utilisent un éventail de formules pour comprendre l’état de leurs opérations. Ils utilisent de plus en plus des systèmes informatisés de gestion de la maintenance (GMAO) dans un cadre de gestion des actifs d’entreprise (EAM) pour obtenir ces informations plus facilement et plus souvent.
L’inverse du MTBF est le taux de défaillance, c’est-à-dire la mesure du nombre de défaillances sur une période donnée. Au lieu d’exprimer ces informations en nombre moyen d’heures, elles sont exprimées sous forme de taux. Un taux de défaillance n’est pas corrélé au temps de fonctionnement ou à la disponibilité opérationnelle ; il reflète uniquement la part des défaillances.
Une autre mesure de maintenance est le temps moyen de réparation (MTTR), qui représente le temps moyen nécessaire pour restaurer la disponibilité d’un composant ou d’un système donné. Le MTTR est utilisé pour optimiser les temps de réparation.
Les ingénieurs de maintenance ont également souvent le temps moyen avant défaillance (MTTF) indiqué sur leurs listes de contrôle. Il se rapporte à des composants et des systèmes non réparables. Ils rencontreront inévitablement une défaillance et nécessiteront un remplacement total plutôt qu’une réparation.
Un autre outil est l’analyse des causes profondes, une méthodologie permettant de découvrir les causes premières des problèmes afin d’identifier les meilleures solutions.
Le calcul du MTBF peut être difficile en raison de plusieurs facteurs, notamment :
La disponibilité des données : L’un des principaux défis liés au calcul du MTBF est la disponibilité et la qualité des données. Pour calculer le MTBF, des données sur le nombre de défaillances et le temps de fonctionnement du système ou du composant sont nécessaires. Si ces données ne sont pas disponibles ou sont de mauvaise qualité, il peut être difficile de calculer fidèlement le MTBF.
La complexité des systèmes : Dans les systèmes complexes comportant de nombreux composants, il peut être difficile d’identifier le composant spécifique ayant causé la défaillance. Cela peut compliquer le calcul précis du MTBF pour les composants individuels.
La période : La période sur laquelle les pannes et le temps de fonctionnement sont mesurés peut avoir un impact significatif sur le MTBF calculé. Si le délai est trop court, le MTBF pourrait ne pas être représentatif de la fiabilité réelle du système ou du composant.
Les horaires de maintenance : Les pratiques de maintenance peuvent avoir un impact sur le MTBF calculé. Si les équipes de maintenance effectuent une maintenance préventive trop fréquemment, les défaillances pourraient ne pas se produire assez souvent pour calculer précisément le MTBF. Si la maintenance n’est pas effectuée assez souvent, les défaillances peuvent se produire plus fréquemment, ce qui entraîne un MTBF artificiellement faible.
La modification des conditions d’exploitation : Les conditions de fonctionnement telles que la température, l’humidité et les vibrations peuvent avoir un impact sur la fiabilité d’un système ou d’un composant. Si ces conditions changent au fil du temps, il peut être difficile de calculer précisément le MTBF.
En relevant ces défis et en collectant des données précises, les entreprises peuvent améliorer leur compréhension de la fiabilité des systèmes et des composants et prendre des mesures pour augmenter le MTBF, réduire le nombre de défaillances et les temps d’arrêt qui en résultent, afin de fonctionner plus efficacement.
L’amélioration du MTBF réduit le nombre de défaillances sur une période donnée, ce qui présente une série d’avantages pour les entreprises et les secteurs. On compte parmi ces principaux avantages :
Une fiabilité accrue : L’amélioration du MTBF peut conduire à une plus grande fiabilité des systèmes et des composants. Cela peut aider les entreprises à réduire leurs temps d’arrêt, à améliorer leur productivité et à minimiser les risques d’incidents de sécurité.
L’amélioration de la satisfaction des clients : En prolongeant la durée des opérations et en réduisant le nombre de pannes et les immobilisations qui en résultent, les entreprises peuvent produire des biens de meilleure qualité à moindre coût, ce qui leur permet d’améliorer la satisfaction de leurs clients. Cela peut également conduire à une meilleure fidélisation des clients et à un renouvellement de la clientèle.
La réduction des coûts de maintenance : En identifiant les problèmes potentiels avant qu’ils n’entraînent des temps d'arrêt imprévus, les entreprises peuvent élaborer des stratégies de maintenance plus intelligentes et réduire les coûts de maintenance globaux. La maintenance préventive est souvent moins coûteuse que la maintenance réactive.
Une durée de vie plus longue des équipements : L’amélioration du MTBF peut allonger la durée de vie des équipements. Ainsi, les entreprises peuvent réduire leurs dépenses d’investissement et prolonger la durée de vie utile des actifs.
Un meilleur contrôle qualité : Améliorer le MTBF implique souvent d’améliorer le contrôle qualité lors de la fabrication. Cela peut permettre une réduction des défauts et une amélioration de la qualité du produit.
L’amélioration de la sécurité : Dans des secteurs tels que l’aérospatiale, la défense et la santé, l’amélioration du MTBF peut améliorer la sécurité en réduisant le risque de panne de composants ou de systèmes.
L’amélioration du MTBF peut offrir toute une série d’avantages aux entreprises et aux secteurs.
L’amélioration du MTBF passe souvent par l’identification et le traitement des causes profondes des défaillances. Voici quelques moyens répandus d’améliorer son MTBF :
Améliorer la conception : Les modifications de conception peuvent améliorer la fiabilité d’un système ou d’un équipement en corrigeant les points de défaillance potentiels. Cela peut passer par l’utilisation de matériaux de meilleure qualité, l’ajout d’une redondance ou l’amélioration de la conception des composants critiques.
Faire de la maintenance préventive : Un entretien et une inspection réguliers permettent d’identifier les problèmes potentiels avant qu’ils n'entraînent des pannes. La maintenance préventive peut supposer des tâches telles que la lubrification, le nettoyage et le remplacement des pièces usées ou endommagées.
Former et éduquer : Une formation et une éducation appropriées peuvent aider les ingénieurs en fiabilité à identifier les problèmes potentiels et à effectuer correctement les tâches de maintenance. Cela peut inclure une formation sur les procédures d’exploitation appropriées, les techniques de dépannage et les tâches de maintenance.
Améliorer les tests et le contrôle qualité : Des tests et un contrôle qualité améliorés pendant la fabrication peuvent aider à identifier et à résoudre les défauts potentiels avant qu’ils n’atteignent le client. Il peut notamment s’agir de tests pour détecter les défauts pendant le processus de fabrication, et de contrôles qualité avant l’expédition.
Analyser et suivre les données : L’analyse et la surveillance des données peuvent aider à identifier les tendances et les modèles qui conduisent à des défaillances. En analysant les données des capteurs, des journaux et d’autres sources, les problèmes potentiels peuvent être identifiés et résolus avant qu’ils ne provoquent une panne.
Globalement, l’amélioration du MTBF nécessite une approche systématique de l’identification et du traitement des causes potentielles des temps d’arrêt à chaque étape du cycle de vie d’un système ou d’un composant. En améliorant la conception, la maintenance, la formation, le contrôle qualité et la surveillance, il est possible d’allonger le MTBF, ce qui améliore la fiabilité et le temps de fonctionnement.
Il existe de nombreux domaines où le MTBF est un outil utile pour calculer le nombre de défaillances sur une période donnée.
Dans le secteur de l’électronique et des semi-conducteurs, le MTBF est un indicateur utile pour déterminer la fiabilité des articles et des systèmes réparables tels que les micropuces, les circuits imprimés et les alimentations.
Le MTBF est souvent utilisé dans la phase de conception et de test pour s’assurer que les composants répondent aux exigences de fiabilité.
Le MTBF est utilisé dans la fabrication pour mesurer la fiabilité des équipements. En effectuant le calcul du MTBF sur les machines, les fabricants peuvent identifier les problèmes potentiels et planifier la maintenance ou le remplacement avant qu’une défaillance ne survienne, ce qui peut entraîner des temps d’arrêt coûteux et une perte de productivité.
Le MTBF est essentiel dans le secteur de l’aérospatiale et de la défense, où la défaillance d’un composant peut avoir de graves conséquences sur la sécurité. Lorsque des vies sont en jeu, il est essentiel de maximiser la disponibilité totale des systèmes critiques tels que les systèmes d’alimentation en carburant et en oxygène.
Le MTBF intervient dans ces cas pour permettre de s’assurer que les composants et les systèmes répondent aux exigences de fiabilité et d’identifier les problèmes potentiels avant qu’ils ne deviennent des risques pour la sécurité.
Le MTBF est utilisé dans le secteur automobile pour mesurer la fiabilité des composants tels que les moteurs, les transmissions et les systèmes électroniques.
En surveillant le MTBF, les fabricants peuvent identifier les problèmes de conception ou de fabrication et prendre des mesures correctives avant qu’une défaillance ne se produise.
Dans le secteur des dispositifs médicaux, le MTBF est utilisé pour permettre de s’assurer que les dispositifs tels que les stimulateurs cardiaques, les pompes à insuline et les appareils d’IRM répondent aux exigences de fiabilité et qu’ils ne présentent pas de risque pour la sécurité des patients.
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Pour améliorer la maintenance des systèmes, nous devons mesurer leur fiabilité via des indicateurs, tels que le MTTR et le MTBF.