Essais & Simulations n°109

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Dossier Définitions Les essais aggravés : Pourquoi, comment ? Introduction Pour élaborer ce numéro spécial, j’ai recherché ce qui avait été publié et ai redécouvert un article de mai 2002 dans la revue « Essais Industriels » de l’ASTE : « essais aggravés : faut il aller au-delà du réel ? » À l’époque, cette technique d’essais aggra vés en était juste à son introduction en Europe et nous étions nombreux à nous poser des questions du genre (je cite des extraits de l’article de 2002) : « Cela vaut-il vraiment le coup d’amener mon produit à la rupture dans des conditions qu’il ne rencontrera jamais au cours de sa vie ? ». Les réponses restaient assez évasives et les spécialistes avouaient : « le sujet est en pleine évolution, on n’a pas réponse à tout ». Comment dans ces conditions avoir envie d’essayer ? Aujourd’hui, nous n’avons toujours pas « réponse à tout », mais les presque dix années d’expérience nous ont fait énormément progresser dans la compréhension des « essais aggravés ». Ils ont été et continuent d’être utilisés tous les jours avec succès dans de nombreux secteurs. Il est également intéressant de noter que ceux qui faisaient figure de précurseurs dans les années 80 ou 90, les utilisent et les recommandent toujours aujourd’hui. Preuve que « ça marche » comme il avait été écrit dans l’article de mai 2002. Objectifs des essais aggravés Le but ultime est d’améliorer et d’atteindre plus rapidement la maturité d’un produit par découverte et correction de ses dé - fauts. Le terme « défauts » englobe les défauts (ou faiblesses) de conception et les défauts de jeunesse. Nous reviendrons ultérieurement sur ces notions de fai - blesses et défauts de jeunesse. Toute conception a ses limites. La pire situation est de ne pas les connaitre et de les découvrir au fil du temps chez les clients. Le but ici est de découvrir ces faiblesses au moment de la conception du produit, de se les expliquer et, si possible, de les corriger. Les défauts de jeunesse existent (tout comme chez l’homme !). Ces défauts ne sont pas liés à la définition du produit, mais à sa réalisation. Ils doivent être détectés et éliminés avant la livraison aux clients. Définition des Essais Aggravés « essais aggravés » est le terme qui a été choisi en traduction de l’appellation d’origine US : Highly Accelerated Tests. En fait, la vraie traduction aurait été : essais hautement accélérés. Pour simplifier, ils ont été appelés « essais aggravés ». Cette traduction approximative n’est pas sans incidences : • Le terme « essais aggravés » n’est pas très flatteur, ni vendeur. Aggraver les tests n’est pas « joli » et pourquoi un concepteur qui a déjà du mal à tenir ses spécifications, accepterait le principe d’aggraver ses essais ? • Le vocable « Highly Accelerated Tests » fait immédiatement penser aux « essais accélérés » et ajoute à la confusion entre les essais accélérés et les essais aggravés. Ces deux catégories d’essais (accélérés et aggravés) ont des objectifs clairement différents. Essais accélérés : Essai visant à prédire le comportement et/ou la durée de vie d’un produit dans ses conditions d’utilisation opérationnelle, en le soumettant à des contraintes plus sévères que les valeurs attendues au cours de son profil de vie… Ces essais font partie des ALT (pour Accelerated Life Tests) Essais aggravés : Essai dans lequel le produit ou certains de ses éléments constitutifs sont soumis à des contraintes d’environnement et/ou de fonctionnement augmentées de façon progressive à des valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées, et ce jusqu‘aux limites de fonctionnement et/ou de destruction du produit (source BNAe RG 00029). Pour rajouter un peu plus à cette confusion, la principale méthodologie d’origine US mettant en œuvre les Essais Aggravés s’appelle en réalité HALT pour Highly Accelerated Life Tests et non pas simplement HAT pour Highly Accelerated Tests. Ce « L » pour Life a été introduit par l’inventeur de la méthodologie, il laisse sousentendre que ce type d’essais a un lien avec la durée de vie du produit, alors qu’en fait, il n’en est rien. Attention donc aux interprétations ! Impact des « essais aggravés » sur la conception E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 6
Dossier Impact des essais accélérés ALT Impact des essais aggravés sur les défauts de jeunesse Domaines d’application Lors de l’utilisation de ces méthodologies aux États-Unis dans les années 80, elles furent dans un premier temps appliquées sur des produits aéronautique, automobile ou informatique. Par la suite, tous les secteurs de l’électronique se sont portés candidats (certainement aussi sous l’impulsion des donneurs d’ordres et des consultants). On retrouve des applications en électronique grand public, en aéronautique, en informatique, dans l’automobile, le ferroviaire, le médical, les télécommunications, les sous ensembles et les composants… Ces techniques ont également prouvé leur efficacité sur des matériels électromécaniques : gyro, moteur, pompes, vannes, composants automobile, disk drive… Pourquoi réaliser des « essais aggravés » ? La principale utilisation concerne l’amélioration de la conception des produits. Les méthodes traditionnelles vérifient que ce qui a été conçu est conforme aux exigences. Les « essais aggravés » vont plus loin en recherchant la présence de faiblesses qui pourraient faire que le produit ne tient plus ses exigences. Un produit a été conçu, pour fonctionner correctement dans telles ou telles conditions ; la qualification s’est bien déroulée… Mais en sera-t-il toujours de même sur les autres exemplaires réalisés ultérieurement avec la même définition ? N’y a-t-il pas une faiblesse de conception qui ferait que telle exigence ne soit plus remplie ? Une bonne campagne d’essais aggravés en conception permet de mettre en évidence ces faiblesses, de les analyser et, si nécessaire et si possible, de les corriger. La définition du produit y gagne en robustesse. Ces EA (Essais Aggravés) seront appelés HAT en conception (HAT pour Highly Acceterated Tests) dans la suite de cet article. La seconde utilisation des EA concerne la production et plus précisément l’élimination des défauts de jeunesse sur les matériels fabriqués. Cette opération d’élimination des défauts de jeunesse est habituellement réalisée par le déverminage (en anglais ESS pour Environmental Stress Screening). Le déverminage par essais aggravés est plus avantageux car plus efficace que le déverminage classique. Il sera appelé HA- ESS (pour Highly Accelerated Environmental Stress Screening) dans la suite de cet article. Une bonne connaissance de la puissance des essais aggravés par certains utilisateurs leur a permis de trouver un intérêt dans d’autres utilisations : • Pilotage de process par surveillance de paramètres clés • Recherche de défauts sur des produits en retour clients et sur lesquels les tests habituels n’ont pas permis la localisation et la compréhension des défauts (NFF pour No Fault Found) • Validation de nouvelles sources de fabrication dans le cadre de transferts (soit décidés pour des raisons économiques, soit subits comme à la suite du séisme au Japon en mars 2011) En fait, les essais aggravés font partie de la panoplie d’outils utilisables par les concepteurs et les industriels. Ils ne se substituent pas à ceux-ci, ils sont simplement plus efficaces pour certaines choses et vont plus loin que les outils traditionnels. Il convient d’en avoir bien assimilé le principe pour pouvoir les utiliser au mieux. Principe des essais aggravés Si on reprend la définition officielle des essais aggravés : « essai dans lequel le produit ou certains de ses éléments constitutifs sont soumis à des contraintes d’environnement et/ou de fonctionnement augmentées de façon progressive à des valeurs bien supérieures aux valeurs spécifiées, et ce jusqu’aux limites de fonctionnement et/ou de destruction du produit » (source BNAe RG 00029). Le produit doit être soumis à des contraintes augmentées de façon progressive jusqu’à ce que quelque chose d’anormal apparaisse (limite de fonctionnement ou de destruction). En 2004, j’ai imaginé cette suite d’images avec une chaîne pour illustrer le principe global des essais aggravés : La chaîne représente un produit réalisé par assemblage de composants (illustrés par les maillons). La contrainte, de type mécanique, est représentée par la traction exercée sur la chaîne. E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 7
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