Optimisation du calcul de fiabilité d’un équipement électronique

La sûreté de fonctionnement (SdF) regroupe la fiabilité, la maintenabilité, la disponibilité et la sécurité. C’est un pilier de l’ingénierie des systèmes hautement sensibles. Dans les domaines à haut risque technologique comme l’aéronautique, le ferroviaire, l’armement ou le spatial, cette discipline permet d’assurer un haut niveau de confiance entre les utilisateurs et le système. En cela, elle joue un rôle décisif dans les décisions d’architecture, les choix technologiques, mais aussi dans la compétitivité des industriels face à la concurrence toujours plus forte. Dans l’espace, les enjeux sont encore plus critiques ; une fois lancé, un satellite devient inaccessible à toute intervention directe. Abstraction faite de quelques systèmes d’exception, comme certains modules de la Station Spatiale Internationale, la maintenance post-lancement est impossible ou économiquement dissuasive. Cette contrainte impose un niveau de fiabilité très élevé, dès la conception. La moindre petite défaillance peut, à cause d’effets en cascade, entraîner la perte d’un système entier. La phase de conception, dans le spatial, est le point unique où se joue l’essentiel de la sûreté de fonctionnement. Historiquement, les calculs de fiabilité reposent sur des modèles standards, comme le MIL-HDBK-217 ou FIDES, qui attribuent à chaque composant un taux de défaillance estimé, sur la base de son type, de son environnement, de sa qualité ou de ses contraintes de fonctionnement. Contrairement à la MIL-HDBK-217, la norme FIDES introduit notamment la prise en compte des profils de mission, ainsi qu’un facteur de pondération lié à la maturité de la supply chain (MRL), offrant ainsi une approche plus réaliste des conditions d’utilisation. Ces valeurs sont ensuite agrégées, selon des règles statistiques (loi exponentielle, méthodes combinatoires), pour obtenir une estimation globale du risque. Cette démarche a permis de concevoir des satellites extrêmement fiables, mais elle présente plusieurs limites ; elle ne tient pas compte des redondances fonctionnelles, ignore les modes de fonctionnement dégradés, et n’intègre pas le degré d’utilisation réel de certaines fonctions électriques embarquées.

Ces méthodes peuvent surévaluer le risque de défaillance, poussant à surdimensionner les systèmes, ce qui a pour conséquence une augmentation des coûts, de la masse embarquée, et de la complexité. Mais, dans un secteur où chaque gramme et chaque euro compte, cette sur-précaution peut s’avérer contre-productive. C’est précisément pour répondre à cette problématique que Thales Alenia Space développe de nouvelles méthodologies de calcul optimisé de la fiabilité, en s’appuyant sur une analyse fonctionnelle fine, des AMDEC ciblées, et des outils logiciels comme ODYSSEUS. Cette approche vise à modéliser de manière plus réaliste les comportements des systèmes électroniques, en tenant compte de leur usage réel, de leurs redondances, et de leurs marges fonctionnelles. Elle peut permettre d’optimiser le ratio coût/fiabilité, sans compromettre la sûreté, et de mieux répondre aux exigences clients, notamment lors des phases d’appel d’offres. Montrer qu’un système est plus fiable qu’avec les méthodes classiques, sans changer l’architecture, peut faire la différence entre deux projets. De plus, cette optimisation technique peut avoir des effets sur l’environnement. En réduisant le nombre de composants, la masse embarquée ou le besoin en redondance, la quantité de matériaux à produire et la charge utile à lancer en orbite est diminué. Or, chaque lancement de fusée génère plusieurs centaines de tonnes de CO₂. Mieux fiabiliser les satellites, c’est donc aussi réduire la fréquence des lancements nécessaires, et contribuer à limiter l’impact environnemental du spatial, dans une logique pleinement inscrite dans la transition écologique et les démarches de Responsabilité Sociétale des Entreprises (RSE).

L’article qui suit expose donc une méthodologie d’optimisation du calcul de fiabilité, des cas d’études seront utilisés afin que le lecteur comprenne mieux les concepts étudiés. L’objectif sera d’éliminer des cas de panne sur les composants et ainsi de réduire les taux de panne des composants calculés. Cette méthode s’adresse à tous ceux qui veulent affiner un calcul de fiabilité.