Sciences de l'ingénieur - Fiabilité et sécurité des systèmes

Cette leçon de spécialité Sciences de l'ingénieur (SI) du Baccalauréat porte sur les normes, la sécurité et la fiabilité des systèmes techniques, un thème du programme officiel de Terminale consacré à l'analyse des risques industriels. Elle part du rôle des normes techniques, qui assurent l'interopérabilité et la sécurité des produits, puis introduit les indicateurs quantitatifs de fiabilité pour un système non réparable : la fonction de fiabilité R(t), probabilité que le système fonctionne sans défaillance jusqu'à l'instant t, et le taux de défaillance λ(t). Le contenu présente le modèle exponentiel de fiabilité R(t) = e^(-λt), qui suppose un taux de défaillance constant durant la vie utile d'un composant, ainsi que la relation complémentaire F(t) = 1 - R(t) entre fiabilité et probabilité de défaillance.

La leçon détaille également le MTBF (Mean Time Between Failures), temps moyen entre deux défaillances consécutives d'un système réparable, et deux méthodes structurées d'analyse des risques : l'AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité), qui hiérarchise les risques à partir d'une criticité C = F × G × D (Fréquence, Gravité, Détectabilité), et l'arbre de défaillances, qui utilise des portes logiques ET et OU pour modéliser l'enchaînement des causes menant à un événement redouté.

Le contenu aborde par ailleurs les stratégies de conception sûre : la redondance, qui ajoute des composants en parallèle pour assurer la continuité de service, la défaillance de mode commun, risque majeur où une cause unique affecte simultanément plusieurs voies redondantes, et la distinction entre sécurité active (capteurs, barrières immatérielles, qui détectent et agissent pendant le fonctionnement) et sécurité passive (carénages fixes, qui protègent sans intervention).

Ces notions sont fondamentales pour l'épreuve de spécialité SI du Baccalauréat, où l'analyse de la sûreté de fonctionnement d'un système technique, à travers le calcul de fiabilité ou l'usage d'outils comme l'AMDEC, constitue une compétence régulièrement mobilisée.

Le parcours propose dix questions à choix multiples sur ces notions et douze flashcards de vocabulaire et de formules (R(t), MTBF, AMDEC, criticité, redondance) pour une préparation rigoureuse avant l'épreuve.

• Définir la fonction de fiabilité R(t) et le taux de défaillance λ
• Appliquer le modèle exponentiel de fiabilité R(t) = e^(-λt) et la relation F(t) = 1 - R(t)
• Expliquer la méthode AMDEC et le calcul de la criticité C = F × G × D
• Distinguer redondance et défaillance de mode commun
• Différencier sécurité active et sécurité passive
• Définir le MTBF et son usage pour un système réparable
• Utiliser les portes logiques ET/OU dans un arbre de défaillances

Matériel d'entraînement élaboré par Zestly. Le contenu couvre la fiabilité R(t) et le modèle exponentiel, la méthode AMDEC et la criticité, ainsi que la redondance et la défaillance de mode commun.