L’analyse par « arbre des défaillances » : quels apports ?

Défaillance système et action corrective

Une défaillance système, surtout si l’équipement est déjà installé chez le client final, peut avoir des conséquences importantes en termes financiers, mais également impacter l’image de l’entreprise. Dans le secteur automobile en particulier, les enjeux financiers sont considérables, car une défaillance impose très souvent un rappel de tous les véhicules en circulation.

En octobre 2015, le constructeur japonais Toyota a ainsi demandé le retour en atelier de 6,5 millions de véhicules dans le monde, pour vérifier le bon fonctionnement de la commande principale du lève-vitres, en conséquence d’un incident survenu aux Etats-Unis lors duquel un automobiliste a été brûlé à la main, suite à une surchauffe du système.

En parallèle d'une action corrective, la recherche des causes de défaillance est primordiale, car elle permet de mettre en œuvre des actions préventives pour éviter toute nouvelle apparition d’un dysfonctionnement similaire. Cependant, un équipement complet (tel qu’un actionneur de lève-vitres) est complexe et il existe de nombreuses causes potentielles qui peuvent avoir conduit à la défaillance rencontrée : frottements entre organes cinématiques, mauvais dimensionnement des liaisons électriques, mauvaise étanchéité, …

La recherche des causes de défaillance peut ainsi devenir rapidement très fastidieuse et coûteuse, pour un résultat parfois non satisfaisant. Par ailleurs, il s'agit bien souvent d'une combinaison de plusieurs causes qui a conduit au dysfonctionnement.

 

Identification des causes potentielles de défaillance

Le recours à une méthodologie adaptée, permettant de dresser un recensement exhaustif des causes probables de défaillance et de visualiser l’ensemble des combinaisons d’événements élémentaires ayant pu y conduire peut faciliter grandement cette démarche.

La méthode dite de l’arbre des défaillances permet d'avoir une vision globale et logique du fonctionnement et des dysfonctionnements d'un système. Elle repose sur la construction d’un enchaînement logique sous forme de graphique, qui représente de façon synthétique l'ensemble des combinaisons d'événements pouvant conduire à une défaillance. Une telle représentation graphique met donc en évidence les relations de cause à effet. Construire un arbre revient à répondre aux questions :

          • Comment telle défaillance peut-elle arriver ?
          • Quels sont les scénarios (enchaînements d'événements) possibles qui peuvent aboutir à cette défaillance ?

La recherche des combinaisons de causes se poursuit par une recherche des coupes minimales (ensembles d'événements de base nécessaires et suffisants à produire la défaillance), puis par une évaluation de la probabilité d’occurrence de la défaillance, appelée « élément redouté » ou « élément indésirable », à partir des différentes combinaisons possibles d’événements élémentaires.

Une fois l’ensemble des éléments élémentaires identifiés, il peut être intéressant de poursuivre la démarche en menant un ensemble d’actions permettant de valider ou non la probabilité d’occurrence de ces éléments : investigations sur des composants unitaires, contrôle de la qualité matière, vérification de la conception… A titre d’exemple, est présenté ci-dessous un arbre des défaillances réalisé pour identifier les causes du non-allumage d’une ampoule.

 

 

Exemple d'un arbre des défaillances (source Wikipédia)

 


Un outil de diagnostic et d'évaluation

Les analyses par arbre des défaillances sont couramment utilisées dans l'ingénierie de sûreté des industries « à risques » (aérospatial, ferroviaire, nucléaire, naval, chimie, …) comme un outil de diagnostic, prévoyant la ou les défaillances des composants, la ou les plus probables lors de la défaillance d’un système.

Mais cette méthode peut également  être utilisée comme un outil d’évaluation de la conception. Elle permet d’identifier les scénarios conduisant à des accidents dans les phases amont du cycle de vie d’un système et peut ainsi éviter des changements de conception d’autant plus coûteux qu’ils sont tardifs.

 

 

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