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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 d'échec, vous devez observer le système ou le composant et enregistrer le temps nécessaire à sa 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 de câble USB spécifique, votre calcul serait plus précis si vous testiez 1 000 câbles sur une année plutôt que sur un câble sur quelques jours.
Calcul du taux d'échec constant
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 cinq ampoules connectées à un circuit automatique puissent être allumées et éteintes une fois par heure pendant 1 000 heures, en vous donnant les données suivantes:
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, tel que 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 ce nombre par 1 000 signifierait qu'il serait plus utile pour une personne envisageant d'acheter une ampoule électrique, ce qui équivaudrait à 1,1 panne pour 1 000 heures. Comme il y a 8 760 heures dans une année, vous pouvez diviser 3 647 sur 8 760 pour obtenir 0,41 échec par an, soit environ 2 échecs tous les cinq ans.
Calcul du MTBF
Une autre façon d’exprimer les taux d’échec est d’utiliser le temps moyen entre les échecs. Le MTBF est généralement utilisé dans les systèmes de haute qualité où les défaillances devraient être rares et doivent être minimisées, comme le système de guidage sur un avion commercial ou les sacs 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 d'échecs. Dans le cas des cinq ampoules testées, qui avaient un taux d'échec de 4 sur 3 647, vous déterminez le FTM comme étant 3,647 / 4 = 909. Le MTBF est donc de 909 heures.
Dégradation des systèmes au fil du temps
Dans la plupart des scénarios réels, la probabilité de défaillance augmente avec le temps, à mesure que les composants tombent en panne et que les pièces s'usent. Un système de freinage de voiture, par exemple, risque moins de tomber en panne au cours de la première année d’acquisition qu’après cinq ans sans entretien. En conséquence, il est généralement nécessaire pour les ingénieurs de tester les composants pendant de plus longues périodes et de calculer les taux de défaillance pour différents intervalles.