SMARTJFG Company Consulting en Ingénierie Spatiale

La Démarche de SMART

LE PROCESSUS SMART

Le processus SMART articule l'ensemble des activités (analyse, modélisation, essai …) mises en œuvre dans le cadre d'un projet technique (produit à développer) pour garantir ses caractéristiques spécifiées SMART.

Ces activités, généralement spécifiées dans un ensemble de normes, sont adaptées au produit et définies dans le plan de Sûreté de Fonctionnement du produit.

Il est essentiel de mettre en œuvre ce processus dès les premières phases de conception du produit. « Mieux vaut prévenir que guérir »


LES NORMES

Il existe de multiples normes définissant les activités du processus SMART. Ces normes sont généralement spécifiques aux différents domaines (nucléaire, spatial, aéronautique…) mais utilisent de façon dédiées des techniques identiques. Les objectifs sont différents.

En aéronautique, pour un avion, la sécurité est privilégiée avant tout (Safety first !) et la disponibilité opérationnelle est optimisée (l'avion est disponible pour le prochain vol).

Pour une centrale nucléaire la production est maintenue à l'intérieur des barrières (des niveaux) sécurité.

Pour un satellite la sécurité prime au sol lors de la préparation au lancement. En orbite la mission est privilégiée tout en garantissant l'absence de génération de débris.

Le domaine spatial utilise / recommande généralement le système documentaire ECSS-Q-40.


LES NOTIONS

La FIABILITÉ d'un système est sa caractéristique à accomplir :

  1. une mission spécifiée (Fonctions et Performances)
  2. dans des conditions d'utilisation données
  3. à un temps donné

La DISPONIBILITÉ d'un système est sa caractéristiques à accomplir :

  1. une mission spécifiée (Fonctions et performances)
  2. dans des conditions d'utilisation données
  3. à un temps donné

La MAINTENABILITÉ d'un système est sa caractéristique à recouvrer :

  1. un état de fonctionnement (Fonctions + performances = MISSION)
  2. dans des conditions et avec des moyens de maintenance spécifiés
  3. en un temps donné (durée de « réparation »).

La SÉCURITÉ est la caractéristique de l'état d'un système qui garantit l'absence de dangers pour l'homme, pour les biens d'équipement (matériel vol, infrastructure…) et pour l'environnement.

FIABILITÉ et SÉCURITÉ utilisent les mêmes techniques et approches avec des buts différents : La FIABILITÉ concerne la mission alors que la SÉCURITÉ concerne l'intégrité des personnes, des biens et de l'environnement.

La TESTABILITÉ est la caractéristique d'un système à être testé :

  1. vérification des caractéristiques essentielles et de bonne santé permettant de garantir la fiabilité du système
  2. dans des modes opératoires définis
  3. de façon interne (diagnostic) ou de façon externe (mise à disposition des paramètres pertinents)
  4. à un temps donné


LES MÉTHODES

De nombreuses méthodes ont été développées en sûreté de fonctionnement.

Elles concernent :

Les analyses : La plupart sont soit des analyses descendantes (exemple : arbre de pannes), soit des analyses montantes (exemple : FMEA)

RELIABILITY

  • Reliability prediction (P)
  • FMEA/FMECA (Failure Modes Effects Criticality Analysis)
  • HSIA (incl in FMEA) (HW SW Interface Analysis)
  • Contingency Analysis
  • Fault Tree
  • Common Cause Analysis
  • WCA (Unit level) (Worst Case Analysis)
  • PSA (Unit level) (Parts Stress Analysis)
  • Zonal Analysis (incl in FMEA)
  • FDIR (Co-Engineering) (Failure Detection Isolation and Recovery)

AVAILABILITY

  • Availability prediction (P)

MAINTAINABILITY

  • Maintainability prediction (P)

SAFETY

  • Hazard Analysis
  • SAFETY Risk Assessment (P)
  • (Supporting Analyses)
  • Warning Time Analysis
  • Caution and warning Analysis
  • Common Cause Analysis
  • Fault Tree
  • Human error analysis
  • FMECA
  • Zonal Analysis

La modélisation : de simples (modèle mathématique de la redondance active ½) à complexes (MBSE : Model-Based System Engineering et MBSA : Model-Based Safety Assessment) les modélisations permettent d'automatiser les analyses et de garantir la cohérence avec la configuration du système.

Les essais :

Il y a différents types d’essais dont l’objectif est de caractériser les performances fiabilité et sécurité :

  • Screening : pour éliminer les défaut de jeunesse d’un lot d’éléments
  • Fiabilité : pour caractériser un taux de panne ou une probabilité de succès à un niveau élémentaire
  • Fonctionnel : pour démontrer la capacité d’un produit à assurer les fonctions spécifiées
  • Durée de vie : pour démontrer les marges de dimensionnement vis-à-vis des phénomènes d’usure
  • Caractérisation : pour déterminer les marges des caractéristiques d’un produit
  • Maintenabilité : pour évaluer la capacité des éléments réparables à être remplacés
  • Sécurité : pour démontrer certaines caractéristiques de sécurité (exemple : test d’éclatement pour démontrer un facteur de sécurité)

LES OUTILS

Il existe tout un ensemble d'outils permettant la mise en œuvre des analyses de sûreté de fonctionnement. Ces outils sont spécifiques aux différents domaines. Ils peuvent dans certains cas (exemple : certification) être obligatoires.

Ils concernent :

  1. les analyses
  2. la modélisation (avec simulation)
  3. les essais

Cela étant, pour des analyses « simples » de « simples » outils suffisent.


INNOVATIONS & TENDANCES

  • “New Space”: ce nouveau paradigme vise à “démocratiser” la production de systèmes spatiaux en diminuant les coûts de production par une approche sélective “Light as possible, Deep as necessary”.
  • MBSE (Model-Based System Engineering) et MBSA (Model-Based Safety Assessment) : utiliser les avancées de la simulation numérique pour analyser/simuler les dysfonctionnements (pannes, anomalies…).
  • REX (Retour d'EXperience) : Utiliser le REX comme vecteur de sélection de l'effort à mettre en œuvre et éviter de refaire les mêmes erreurs et adapter les bonnes pratiques.
  • MODÉLISATION : dépasser la modélisation classique des “pannes aléatoires” en intégrant dans les modèles de dysfonctionnements les erreurs de conception, de fabrication, d'opérations ainsi que la durée de vie.
  • RÉUTILISATION REUSE : longtemps considérés comme non-réparables et « one-shot » les systèmes spatiaux tendent à devenir réutilisables (récupérables), la réutilisabilité s’imposant comme un argument économique de poids.
  • DÉMENTÈLEMENT (DISPOSAL) et DÉBRIS : les débris spatiaux ne peuvent plus être ignorés. La conception des systèmes spatiaux intègre désormais la capacité à être “propre” (cf Loi sur les opérations spatiales LOS).