Les taux d'échec sont une considération importante en ingénierie. Ils sont utilisés pour déterminer la fiabilité d'un système ou d'un composant d'un système. Pour calculer un taux de défaillance, vous devez observer le système ou le composant et enregistrer le temps qu'il faut pour tomber en panne. Comme pour toute statistique, plus vous disposez de données, plus le calcul du taux d'échec sera précis. Par exemple, si vous calculiez le taux de défaillance d'un type spécifique de câble USB, votre le calcul serait plus précis si vous testiez 1 000 câbles sur un an plutôt qu'un câble sur une quelques jours.
Calcul des taux d'échec constants
Afin de mesurer les taux de défaillance, vous avez besoin d'un échantillon de composants ou de systèmes identiques pouvant être observés au fil du temps. Par exemple, supposons que vous ayez cinq ampoules connectées à un circuit automatique que vous pourriez ensuite allumer et éteindre une fois par heure pendant 1 000 heures, vous donnant les données suivantes :
- L'ampoule 1 a grillé après 422 heures.
- L'ampoule 2 a grillé après 744 heures
- L'ampoule 3 a grillé après 803 heures
- Ampoule 4 grillée après 678 heures
- L'ampoule 5 est restée allumée pendant 1000 heures
Cela vous donne 4 échecs sur un total de 3 647 heures.
Pour calculer le taux d'échec, divisez le nombre d'échecs par le nombre total d'heures, par exemple 4/3 647 = 0,0011 échecs par heure.
Dans cet exemple, le taux d'échec par heure est si faible qu'il est presque insignifiant. Multiplier le nombre par 1 000 le rendrait plus significatif pour quelqu'un qui envisage d'acheter une ampoule, ce qui correspondrait à 1,1 panne pour 1 000 heures. Puisqu'il y a 8 760 heures dans une année, vous pouvez diviser 3 647 par 8 760 pour obtenir 0,41 échecs par an, soit environ 2 échecs tous les cinq ans.
Calcul du MTBF
Une autre façon d'exprimer les taux d'échec consiste à utiliser le temps moyen entre les échecs. Le MTBF est généralement utilisé dans des systèmes de haute qualité où les défaillances devraient être rares et doivent être minimisées, comme le système de guidage d'un avion commercial ou les coussins gonflables d'une voiture de tourisme. Connaître le MTBF permet aux fabricants de recommander la fréquence à laquelle les composants doivent être inspectés, entretenus et remplacés.
Pour calculer le MTBF, vous divisez le nombre d'heures par le nombre de pannes. Dans le cas des cinq ampoules testées, qui ont eu un taux de défaillance de 4 pour 3 647, vous déterminez le FTM comme 3 647/4 = 909. Le MTBF est donc de 909 heures.
Dégradation des systèmes au fil du temps
Dans la plupart des scénarios du monde réel, la probabilité de défaillance augmente avec le temps à mesure que les composants tombent en panne et que les pièces s'usent. Le système de freinage d'une voiture, par exemple, est moins susceptible de tomber en panne au cours de la première année de possession qu'après cinq ans sans entretien. En conséquence, il est généralement nécessaire pour les ingénieurs de tester les composants pendant des périodes plus longues et de calculer les taux de défaillance pour différents intervalles.