Essai De Fiabilité

Essai De Fiabilité

Essai de fiabilité

Cet article présente le rôle décisif des essais pour les études de fiabilité.

Les essais et la réduction des risques

Quand on veut savoir si un système est fiable, la première chose à faire, quand on peut, cest de lessayer au préalable. On veut voir que ça marche. Cet essai préliminaire est même parfois la seule raison de croire un peu à la fiabilité du système. Quelle est sa valeur prédictive ? Est-ce quil prouve vraiment quelque chose quant à la fiabilité du système ?

Une façon ironique de poser le problème consiste à énoncer la règle des cinq minutes. On la cite souvent sur lexemple dune cathédrale : une fois que lédifice est terminé, on retire tous les échafaudages puis on attend cinq minutes. Si dans ce laps de temps la cathédrale ne sest pas effondrée, on estime alors quelle pourra tenir pendant des siècles. On pourrait aussi énoncer la règle de la première fois : si un système fonctionne bien la première fois, cest quil fonctionnera bien toujours.

Il est évident que ces règles ne fournissent pas toujours de bonnes prédictions : certains édifices seffondrent quelque temps après avoir été construits, des machines qui fonctionnaient bien cessent de fonctionner. Quel sens alors faut-il donner à la règle de lessai préalable ? Doit-on conclure quun essai ne sert à rien ? Bien sûr que non. Pourquoi ?

Si on veut des prédictions infaillibles, alors oui, les essais ne servent en général à rien. Ils ne permettent que rarement de faire des prédictions infaillibles, et encore seulement si on est indulgent sur la nature de linfaillibilité quils produisent.

Quand des vies humaines sont en jeu on pourrait croire que linfaillibilité est le problème majeur des études de fiabilité. Dans certains cas particuliers oui mais pas en général. Ce serait nous demander beaucoup trop. Même quand des vies humaines sont en jeu, on ne peut que rarement faire des prédictions infaillibles. Tout le monde le sait bien. On prend un risque à chaque fois quon fait un pas sur un trottoir. Il serait absurde dexiger linfaillibilité des prédictions. Ce serait nous condamner à ne plus rien faire ou presque.

Le problème général des études de fiabilité ce nest pas linfaillibilité, cest de réduire les risques. On sait quil y a des risques mais on veut faire les bons choix : parmi toutes les solutions réalisables quelles sont les plus risquées, les plus dangereuses, les moins fiables ?

Mais il ne faut pas en conclure que les études de fiabilité ont toujours un caractère probabiliste, du moins pas au sens elles passeraient par un calcul de probabilités. Le calcul des probabilités nest pas la seule méthode de réduction des risques. On est parfois incapable dévaluer les probabilités de ces risques. Le problème général cest de se servir de nos facultés prédictives pour réduire les risques.

Les essais sont comme un crible. Ils doivent faire la part du bon et du mauvais. Il sagit dexclure le dangereux et linefficace et de reconnaître la qualité. On ne peut presque jamais demander un crible parfait, mais on peut souvent trouver dassez bons cribles qui permettent de réduire les risques.

La tolérance aux fautes est une façon de réduire les risques. On sait que le système aura des défaillances mais on veut quelles soient aisément réparables, autant quil est possible.

Du point de vue de linfaillibilité la règle de lessai préalable est insensée. Mais du point de vue de la réduction des risques, son intérêt est évident : on prend beaucoup moins de risques si on fait un essai au préalable que si on n'en fait pas.

Bien que fausse la règle de la première fois est une bonne règle de réduction des risques. Cet intérêt de la fausseté est bien connu des scientifiques. Même quand elles sont très fausses les théories peuvent être très importantes parce quelles fournissent quelques bonnes prédictions et parce quelles sont des points de départ pour construire dautres théories qui elles sont vraies, ou moins fausses. Une théorie peut être fausse et fournir des prédictions vraies parce quil suffit en toute rigueur dune seule prédiction fausse pour que toute la théorie soit considérée comme fausse (mais ce principe nest jamais appliqué sans précautions).

Une démarche couramment adoptée passe par des approximations successives. La théorie dordre zéro est simpliste. Cest la plus simple et la plus fausse mais cest aussi la plus facile à comprendre. Les théories dordre supérieur se rapprochent davantage de la vérité mais elles introduisent des complications. Pour linterprétation des essais, la règle de la première fois est la théorie dordre zéro et les études de fiabilité consistent à développer des théories dordre supérieur.

Une très ancienne tradition philosophique fait de linfaillibilité la marque de la science. La géométrie euclidienne était citée en exemple. Pour les positivistes conséquents, les choses sont très différentes. Le problème cest davoir des connaissances qui permettent de réduire les risques. Même les théories fausses, même les théories dordre zéro, sont des connaissances, si elles permettent de réduire les risques, si en moyenne quelquun réussit mieux avec elles que sans elles. Pour un positiviste, même la règle de la première fois est déjà un peu vraie. Elle est même très vraie si on considère tous les services quelle rend.

La signification des essais

La règle de lessai préalable nest pas sans valeur mais un seul essai nest en général pas suffisant, pour trois raisons principales :

  • Les conditions de lessai ne sont pas représentatives de toutes les conditions dutilisation du système. Sil est sensible à lhumidité il peut bien fonctionner le jour de lessai sil fait beau mais ne pas fonctionner les jours de pluie, par exemple.
  • Létat présent du système nest représentatif de son état futur. Il peut se transformer et se dégrader .
  • Lorsque le système est produit en plusieurs exemplaires, le système essayé peut nêtre pas représentatif des autres : dispersion des conditions de fabrication, essai sur un prototype, ...

Faire des études de fiabilité, cest essayer de faire mieux que la règle de la première fois, cest donc tenir compte de toutes les utilisations normales du système, de son vieillissement et éventuellement des différences entre les systèmes dune même série.

Les conditions dutilisation peuvent être très diverses et les essais de vieillissement sont souvent gourmands en temps. Un des principaux problèmes pour la conception de ces essais, cest de les accélérer. On voudrait faire des essais qui soient significatifs de lensemble des utilisations normales du système, toutes ses destinées possibles, tout ce qui peut lui arriver, toutes ses façons de réagir, de se transformer et de se dégrader. Mais en pratique il faut se contenter dun nombre limité dessais. Il faut concevoir un plan dessais qui réduise au mieux les risques compte-tenu des moyens disponibles.

Comment les résultats de certaines expériences, les utilisations futures du système, peuvent-ils être prédits sur la base des résultats dautres expériences, les essais ? Le rôle des théories prédictives cest justement cela, prédire des observations futures sur la base dobservations passées. La règle de la première fois est une théorie prédictive simpliste.

Outre les moyens matériels et humains et le temps (les délais), les théories prédictives font partie des moyens pour concevoir un plan dessais. Elles permettent daugmenter la signification des essais.

La conception des systèmes fiables

Les essais ne sont pas le seul fondement sur lequel on établit des preuves de fiabilité. Si les propriétés des matériaux sont connues on peut faire des calculs, des simulations numériques et des prédictions très précises avant que le système ait été construit. On peut aussi se servir dinformations sur le foncts choix à venir. De ce point de vue, lélaboration dun projet ressemble à lévolution de la vie. Les prévisions déchecs jouent le rôle de la sélection naturelle. La forme finale dun projet est celle qui na pas été éliminée par des prévisions déchec.

Cest pourquoi létablissement des preuves de fiabilité commence avant même que le projet soit complètement défini. Cest pourquoi aussi les concepteurs sont souvent les mieux informés, mais pas les plus neutres, pour évaluer la fiabilité de leurs projets.

Dans certains cas les théories prédictives sont suffisantes pour montrer la justesse des choix de conception et pour garantir la fiabilité du projet (en théorie). Mais il est rare quon souhaite se passer complètement des essais. Chacun sait par expérience que même les meilleures théories peuvent être mal appliquées.

Le problème de la fiabilité de la conception est particulièrement vif quand il nest pas possible de faire des essais préalables, par exemple lorsquil sagit de réduire les risques du premier essai, pour préserver la vie du pilote dessai, ou bien lorsquil sagit dun évènement quon ne peut pas reproduire par avance, ou bien si le système est unique, ou très coûteux, et quil est détruit par son utilisation normale. .

La conception du plan dessais (quels essais faut-il faire pour montrer que le système est fiable ?) peut intervenir dès le tout début de la conception du système, dès que les fonctions requises (le cahier des charges) sont connues.

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