MAINTENANCE DES SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES MME. B.

MOUNIR

MAINTENANCE DES SYSTEMES

ELECTRONIQUES

CHAPITRE 1 : INTRODUCTION :

Les systèmes d’informatique industrielle sont destinés à la commande en ligne des machines ou des
procédés complexes.
Une panne entraîne des conséquences graves :

• Immobilisation d’équipements coûteux,

• Mise en danger des personnes et biens.
Les problèmes de sûreté, de fiabilité, de sécurité et de maintenance revêtent une importance particulière
en informatique industrielle.

I. DÉFINITIONS :
Fiabilité : C’est la probabilité pour qu’un équipement ou un logiciel accomplisse une fonction requise,
dans des conditions données, pendant une durée déterminée.
Défaut ou défaillance : La fin d’une bonne période de bon fonctionnement est marquée par une panne,
qui correspond à un défaut ou une défaillance du matériel ou du logiciel.
Disponibilité : La disponibilité D d’un système est la probabilité pour qu’il fonctionne correctement.

D= Somme (temps de bon fonctionnement)

Temps total d’engagement
Prévention et guérison : La prévention et la guérison des pannes sont assurées par des opérations de
maintenance préventives ou correctives (entretien, surveillance, détection de pannes, localisation du
défaut et sa réparation).
Sécurité : La sécurité concerne l’absence de circonstances susceptibles d’occasionner une blessure du
personnel ou un dommage aux biens et aux équipements.

II. MAINTENANCE :
Objectifs : Minimiser les erreurs et les pannes, Minimiser leurs effets, Il faut donc intégrer les études
de fiabilité et de maintenance dès le début du développement.
Principaux aspects de fiabilité et de maintenance :

• Bases théoriques : relations entre la fiabilité des composants et la fiabilité du système.

On peut donc : calculer le temps moyen entre pannes,
Évaluer la disponibilité du système avant sa fabrication,
Satisfaire les objectifs de performance.

• Performances d’un système : Doivent être prévues dès le début du développement,

Donc : définir une stratégie de fiabilité et de maintenance au début de la conception du produit.

• Prévention : Ensemble de techniques d’évitement des défauts.

Sélectionner les composants de façon rigoureuse, Blinder les circuits pour les protéger contre
des rayonnements électromagnétiques perturbateurs.

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• Tolérance aux pannes : Éviter qu’un défaut d’un composant ou d’un équipement se traduise
par une panne du système.
Comment : Redondance au niveau des composants.

• Dépistage précoce : Détecter les défauts avant qu’ils se produisent en fonctionnement normal.
Comment : Tests en conditions marginales

• Détection : Déceler la présence de défauts dès leur apparition pour limiter les effets nocifs.
Il faut compléter la détection par une localisation et identification de la nature de la panne.
Guérison et reprise : Rétablir un fonctionnement normal après un défaut. Un système redondant non
réparable, reconfiguration
Un système redondant réparable : Remplacer le circuit défaillant.
Collecte de statistiques : Accumuler les informations sur la tenue des composants : Améliorer la qualité
du produit,
Une meilleure conception des produits futurs.

III. ASPECTS ECONOMIQUES DE LA FIABILITE :

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CHAPITRE 2 : PREVENTION :

I. INTRODUCTION :
On s’intéresse à la prévention des défauts permanents ou transitoires au niveau du matériel.
La prévention met en œuvre toute une série de techniques qui ont pour but d’assurer autant que possible
l’évitement des fautes.
Pourquoi prévoir ou détecter les défauts tôt dans le processus de développement et de fabrication ?
Il est très avantageux de prévoir ou de détecter les défauts tôt dans le processus de développement et de
fabrication ? car on estime que si le coût d’un défaut est proportionnel à 1 lorsque ce dernier est détecté
au niveau du circuit, il devient proportionnel à 10, 100 ou 1000 s’il est détecté au niveau du circuit
imprimé, du système ou lorsque le produit est en fonctionnement chez l’utilisateur.
La prévention porte sur l’élimination des défauts de conception et d’implantation, sur la réduction
de l’influence des perturbations extérieures et l’amélioration de la fiabilité des composants.

II. PRÉVENTION DES DÉFAUTS DE CONCEPTION :

Les défauts de conception se produisent au début du développement d’un produit et ils concernent par
exemple des erreurs d’algorithmes des défauts au niveau de l’architecture ou une interprétation erronée
du cahier des charges.
La première condition pour que la conception d’un produit soit sans erreurs est que le cahier des charges
soit précis, Complet et sans erreurs.
Ceci a amené le développement de langage de spécification tels que le Grafcet.
La vérification de la conception peut être effectuée par des revues techniques et des inspections.
Pour être efficaces, ces opérations doivent être conduites par une équipe différente de celle qui conçoit
le produit.
Avec la généralisation de l’intégration à grande échelle. L’élimination des erreurs de conception prend
une importance primordiale car un circuit intégré ne peut être modifié ni au cours de fabrication ni après
fabrication, il est donc essentiel d’arriver à une conception sans erreurs, de façon à éviter des itérations
longues et coûteuses dans le cycle de développement.
Cet objectif peut être obtenu par CAO. A ce niveau, la simulation permet de vérifier la validité des
principes et des algorithmes, ainsi que la conformité entre le cahier des charges et le fonctionnement
prévu du système.

III. PRÉVENTION DES DÉFAUTS D’IMPLANTATION :

La fiabilité d’un équipement peut être amélioré en jouant sur les facteurs d’environnement tels que les
vibrations, la pression ou la nature de l’atmosphère (humidité, gaz…).
En général, ces conditions d’environnement font partie du cahier des charges, de sorte que la marge
d’action du constructeur est très limitée.
Dans ce domaine, il est possible cependant d’obtenir une amélioration de la fiabilité, par exemple en
adaptant un boîtier étanche et en installant des dispositifs de protection contre les vibrations.
La température intervient dans la fiabilité d’un système : la température des jonctions dépend de la
puissance dissipée dans le circuit, de la température environnent et de la résistance thermique du boîtier.
Il faut donc jouer sur ces trois facteurs pour améliorer la fiabilité.
En ce qui concerne la puissance, aire travailler les circuits en dessous de leur puissance normale.
Il est possible de réduire la résistance thermique du boîtier en utilisant des radiateurs.

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La diminution de la température extérieure s’obtient en assurent une évacuation des calories par
ventilation.
Un point souvent négligé est l’alimentation.
En effet, chaque circuit est conçu avec une certaine marge de fonctionnement autour de la valeur
nominale, leurs marges de fonctionnement sont réduites, il est donc important d’utiliser des
alimentations régulées et prévoir des câbles de distribution dans lesquels la chute de tension soit
négligeable.

IV. Déverminage :
Le début de la vie des composants est marqué par des maladies de jeunesse qui se traduisent par un taux
de défaillance instantané élevé.
Le système risque donc d’être équipé par des composants dont le bon fonctionnement aura été vérifié
par le test, mais qui tomberont en panne avec
Durant les premières semaines de mise en œuvre du système.
Pour éliminer ce problème, il faut précéder le test par des opérations de déverminage qui ont pour but
de faire évoluer le composant de façon accélérée vers sa phase de maturité.
Ces méthodes consistent à placer le composant dans des situations de contraintes exceptionnelles,
Pourquoi ? Pour provoquer une défaillance franche des composants marginaux sans endommager les
composants sains. (Exemple : stocker les composants à 125°C pendant 168 heures suivi par quelques
cycles thermiques rapides entre -55 0C et 125 °C)

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CHAPITRE 3 : LA MAINTENANCE :

I. INTRODUCTION :
La maintenance recouvre l’ensemble des opérations d’entretien et de dépannage du système.
La maintenance préventive a pour objet de prévenir l’apparition des erreurs et des pannes par entretien
régulier.
La maintenance proprement dite concerne l’ensemble des opérations qui ont pour but de rétablir
l’intégrité du système après l’apparition d’un défaut.
Pour cela, il faut que le système comprenne des dispositifs qui permettent de détecter les erreurs et les
défauts.
II. DISPOSITIFS DE TEST INTÉGRÉS AU NIVEAU DU CIRCUIT :
Le test d’un système n’est possible que si ce système est gouvernable et observable.
Système gouvernable : Il offre la possibilité d’imposer un état quelconque au système à partir de ses
entrées.
Système observable : Il offre la possibilité d’observer un état quelconque du système au niveau des
sorties.
Comment rendre un système gouvernable et observable : Décomposer le système en domaines
élémentaires qui peuvent être testés séparément et introduire des entrées- sorties supplémentaires.

Dans le cas des circuits imprimés, il faut prévoir des cavaliers qui permettent de déconnecter certains
circuits durant le test.
Chaque domaine de test comporte moins d’éléments que l’ensemble de la carte. Le nombre de séquences
de test à prévoir diminue de façon très sensible.
Cette solution peut être transposée aux circuits intégrés par utilisation de portes logiques auxiliaires qui
séparent les différents domaines de test.

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III. TEST AVEC CHAÎNAGE DE BASCULES :

Les circuits intégrés contiennent des éléments de mémoire internes : bascules dont les entrées-sorties ne
sont pas disponibles sur les broches du circuit.
Afin d’améliorer l’observabilité et la gouvernabilité du circuit, il est nécessaire d’accéder aux bascules
du circuit.
Solution :

• Prévoir un mode auxiliaire de fonctionnement mis en œuvre uniquement pendant le test.

• Dans ce mode de test, les bascules sont chaînées de façon à travailler en registre à décalage.
• On positionne les bascules à partir d’une entrée extérieure unique.
• Toute ces bascules seront accessibles sans augmenter considérablement le nombre de broches
de test
Il suffit d’une entrée et une sortie pour le test, d’une entrée pour horloge et une pour la commutation
entre le mode normal et le mode test
La technique de chaînage des bascules en mode test a été adopté par la plupart des grands constructeurs
d’équipements informatiques.

Toutes les bascules sont de types D.

• Si A=0, L1 fonctionne normalement et ne peut changer d’état que si C=1, dans ce cas, la sortie
L1 = D.
Afin de permettre le chaînage en mode test, chaque bascule L1 est complété par une bascule L2 de
type D (portes 5, 6, 7, 8)
Les portes 9 et 10 et l’inverseur servent d’entrée supplémentaire à la bascule L1pour assurer le
chaînage lors du fonctionnement en registre à décalage.

• Si A=1, la bascule L1 change d’état en fonction de I.

A=1, I=0, L1=0 A=1, I=1, L1=1 Donc A=1, L1=I

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De même, si B=1, L2=L1

Au niveau du circuit intégré, la technique LSSD nécessite l’addition de quatre broches, une broche
d’entré test, une broche de sortie test, deux broches d’horloge A et B.
Le test des bascules est une méthode efficace qui permet d’atteindre un taux de couverture des défauts
voisin de 100%.
Lorsque les séquences de test
appliquées à l’entrée de test sont
spécialement conçues pour le
circuit, à partir d’un modèle de
défauts.
Cette technique présente
cependant l’inconvénient de
nécessiter des équipements de
tests très importants pour la
génération des séquences de test
et pour la comparaison des
sorties avec des séquences de
vérification préalablement
élaborées.

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Le fonctionnement du circuit est déterminé par la séquence initiale X-1….X-M qui est chargée dans le
registre au début des opérations.
Il est possible d’intégrer au niveau d’une puce les techniques de chaînage des bascules de génération de
séquences pseudo-aléatoires ce qui simplifie les opérations pour la maintenance.
C’est la technique BILBO (Built in Logic Observation) Elle met en œuvre un registre à décalage
spécial à utilisation multiples car il sert à la fois à chaîner les bascules internes du circuit à fournir les
séquences de test.

Le mode de fonctionnement du registre BILBO est sélectionné par les entrées A et B.

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• Si A=1 et C=1

• Si A=0 et C=0

Le registre Bilbo se réduit à un registre de décalage.

• Si A=1 et C=0

C’est un générateur pseudo-aléatoire.

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CHAPITRE 4 : LA RECHERCHE DES PANNES DANS LES CIRCUITS IMPRIMÉS ET NUMÉRIQUES :

I. INTRODUCTION :
Le domaine de la science de l’électronique croît de jours en jours ce qui rend le service maintenance
plus solliciter.
Les circuits électroniques :

• Circuits imprimés
• Circuits intégrés

II. RECHERCHE DES PANNES DANS LES CIRCUITS IMPRIMÉS :

I.1. Qu'est-ce qu'un circuit imprimé ?

• Les circuits simple face ;

• Les circuits double face industriels ;
• Les circuits multicouches ;
I.2. Défauts usuels des circuits imprimés :

• Les coupures
• Les courts-circuits
Les causes des coupures :
• Contraintes mécaniques ;
• Contraintes thermiques ;
• Défauts de fabrication ;
• Mauvais traitements lors des réparations ;
• Dégâts consécutifs à un court-circuit.
Les causes des courts-circuits :
• Défauts de soudage ;
• Débris de métal perdus lors des réparations ;
• Contraintes mécaniques.
1.3. Recherche des pannes dans un circuit imprimé :

• Recherche des pannes hors tension :

Hors tension = appareil à tester hors tension et testeur sous-alimentation.

Recherche des pannes dans un circuit imprimé à l'aide d'un multimètre

• Recherche des pannes sous tension par suivi du signal :

Principe : Injecter un signal à l’entrée du montage et relever les signaux à la sortie des différents blocs.
L'appareil le plus utilisé pour relever les signaux est l'oscilloscope.

Recherche des pannes dans un circuit imprimé à l'aide de l'oscilloscope

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Exemple : Un circuit NOR

1.4. Exemples d’appareils de recherche des pannes dans les cartes électroniques et spécialement les
circuits imprimés
- TONEHOM 950 - Système de test à sonde mobile GRS500

1.5. Recherche des pannes par le test en circuit :

Test réalisé à l’aide d’une sonde génératrice d’impulsions qui délivre lors de la pression sur un bouton
poussoir une suite de deux impulsions, l’une haute et l’autre basse.
Exemples de la recherche des pannes :
- par une sonde à impulsion

- Recherche d’un court-circuit à la masse d’un circuit intégré

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- Recherche d’un court-circuit entre pistes des circuits intégrés par le suivi du courant

III. Recherche des pannes dans les circuits numériques :

2.1. Qu’est-ce qu’un circuit numérique ?
C’est un circuit qui répond à deux états logiques : état bas ‘’0’’ et l’état haut ‘’1’’.
2.2 Test de vraisemblance :
Il consiste à suivre en détail les signaux dans le circuit.
C’est une méthode exacte et professionnelle de recherche des pannes
Test de vraisemblance sur les unités fonctionnelles
Ces tests permettent d’identifier les organes gravement défaillants en mesurant :

• La consommation du courant en repos ;

• La consommation du courant en marche ;
• La résistance entre les bornes de
• L’alimentation et la masse.
2.3 Recherche des pannes les plus triviales :
Les importants points de test : contrôle des contacts des :

• Circuits intégrés
• Cartes enfichables

• Barrettes HE10
• Connecteurs d’interface
• Câbles d’interface

Mécanisme de défaillance dans les circuits numériques.

- Parfois, quelques indices peuvent nous orienter vers la bonne direction pour vérifier l’hypothèse de la
défaillance.

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- Le tableau ci-après montre quelques exemples de défaillances dans les circuits numériques

2.3 Suivi du signal en marche normale :

On distingue trois marches :

• Suivi du signal en marche normale

• Suivi du signal en marche cyclique
• Suivi du signal en fonctionnement statique
A-Suivi du signal en marche normale

• Cette marche ne réussit pas pour toutes sortes de montages (simples applications).
• Pour la recherche des pannes, il est nécessaire d’enregistrer les différentes formes d’ondes d’où
l’utilisation d’un analyseur logique.
B-Suivi du signal en marche cyclique

• Cette méthode permet de localiser les défauts avec un équipement très simple (l’oscilloscope).
C-Suivi du signal en fonctionnement statique
Il y a deux façons de réaliser le test en fonctionnement statique :

• Blocage de l’horloge.
• Blocage de l’échange des signaux sur le système de bus.
Problèmes pratiques du suivi du signal
Parmi les problèmes pratiques du suivi du signal, on trouve :

• Le raccordement aux signaux à examiner ;

• Circuits intégrés sur support ;
• Vérification des signaux périodiques ;
• Interruption de liaison ;

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Exemple de test de suivi de signal :

IV. Conclusion :

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CHAPITRE 5 : MAINTENANCE DES LOGICIEL :

I. INTRODUCTION :
Depuis toujours les entreprises créent les logiciels en améliorant leurs performances proposant le
meilleur de la technologie et du service.
Pour rester toujours fidèles aux clients, ils ont pensé à créer la fonction ’’Maintenance du logiciel’’
permettant aux administrateurs d'assurer l'entretien des applications sur les ordinateurs.

II. LA MAINTENANCE DU LOGICIEL :

Le problème de la fiabilité du logiciel se pose d’une façon sensiblement différente de celui de la fiabilité
du matériel :

• Le logiciel effectue sans erreurs les opérations désirées ;

• Le phénomène de vieillissement (matériel) ;
Remarque : La fiabilité d’un logiciel est étroitement liée à la qualité de sa conception et de son
implantation.
II-1 Conception du logiciel :
L'objectif du processus de conception est de construire, À partir des spécifications des besoins, obtenues
par la phase d'analyse une première conception globale qu'il s'agit de traduire, par un processus de
raffinements successifs avec retour en arrière, en une conception modulaire.
II-2 Modèles de fiabilité du logiciel :
Si le logiciel est exploité dans des conditions relativement diversifiées et si le nombre d’erreurs
résiduelles n’est pas trop faible, il est possible de représenter le phénomène d’apparition des pannes par
un modèle statistique qui définit un taux de défaillance et un temps moyen avant panne.

• Modèle en V ;
• Modèle en spirale ;
• ….
Modèle en V :

• Le principe de ce modèle est que toute :

Description d'un composant est accompagnée de tests qui permettront de s'assurer qu'il corresponde à
sa description. On distingue donc deux sortes de dépendances :

• Enchaînement et itération : se déroulent

essentiellement de gauche à droite.
• Préparation des phases ultérieures. Exemple : à
l'issue de la conception architecturale, le
protocole et les jeux de test de l'intégration
doivent être complètement décrits.
Conséquences :

• Obligation de concevoir les jeux de test et leurs

résultats ;
• Réflexion et retour sur la description en cours ;
• Meilleure préparation de la branche droite du V.

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Modèle en spirale
Le modèle en spirale utilise systématiquement des prototypes exploratoires afin de guider
la conception. Il est plus particulièrement adapté
aux projets innovants, à risques et dont les
enjeux sont importants.
Il convient particulièrement bien à la conception
objet, très modulaire.
Il permet très tôt des retours surs :
o L’adéquation entre la spécification, la
conception et l’implantation.
o Les modifications des spécifications.
o L’acceptation par client.
o Les domaines à risque potentiel.
o La validité de la planification du projet.

II-3 Le cycle de vie d'un logiciel :

On parle souvent du cycle de vie d'un logiciel. Par cela, on entend toutes les phases de développement
du logiciel, de l'établissement des besoins du client jusqu'à l'achèvement du logiciel en tant que produit
commercial.
Ce cycle de vie contient différentes activités dans différentes phases du développement du logiciel, en
particulier :

• Analyse des besoins du client.

• Conception de l'architecture générale du logiciel.
• Conception détaillée des différents modules du logiciel.
• Programmation proprement dite.
• Vérification du fonctionnement de chaque module (test unitaire).
• Vérification du fonctionnement de l'ensemble des modules (test d'intégration).
• Correction des défauts détectés
• Documentation.
II-4 Test du logiciel :
Devant l’impossibilité de réaliser des tests exhaustifs d’un logiciel, les tests vont surtout se
porter sur les interfaces :
o Interaction entre les différents modules, entre les différentes fonctionnalités.
o Interaction entre les logiciels et le système d’exploitation…
Chaque test traite un élément précis de la conception et de l’utilisation.
II-5 Les types de tests :
Tests statiques :
o Étudier un programme-source sans exécution.
o Respect de l'architecture.
o Respect de la structure.
o Validité des variables.
o Commentaires.
Tests dynamiques :
o Tests unitaires : Respect de la conception détaillée
o Tests d'intégration : Respect de la conception globale
o Tests système : Respect des spécifications (performances, fiabilité)
o Tests de validation : Respect du Cahier des Charges

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Contrôle de qualité du logiciel

La complexité de la plupart des logiciels est telle qu’il est pratiquement impossible d’éliminer toutes les
erreurs par un test unique en fin du développement.
Une première technique consiste à employer un logiciel de suivi qui indique quelles sont les instructions
du programme qui ont été exécutées durant une séquence particulière de test.
Pour arriver à un contrôle de qualité satisfaisant du logiciel, il est indispensable que le test final soit
complété par toute une série de tests et de vérifications qui sont effectuées depuis le début du projet.
Développement d’un logiciel
La qualité d’un logiciel peut être caractérisée par un nombre de critères dont les principaux :

• La validité : la possibilité de développer des programmes ;

• L’efficacité : l’aptitude du programme à utiliser les ressources de façon optimum ;
• La fiabilité : C’est l’exécution sans erreurs ;
• L’adaptabilité, la souplesse d’emploi et la maintenabilité : C’est la possibilité de pouvoir
être vérifiés et réparés facilement.
Risques majeurs du développement du logiciel

• Défaillance du personnel ;
• Calendrier et budget irréalistes ;
• Développement de fonctions inappropriées ;
• Développement d'interfaces utilisateurs inappropriées ;
• Validité des besoins ;
• Composants externes manquants ;
• Tâches externes défaillantes ;
• Problèmes de performance ;
• Exigences démesurées par rapport à la technologie.
Coût de la maintenance
Une estimation grossière des coûts conduit à observer la répartition suivante :
o Conception 45 % ;
o Codage 10 % ;
o Test 45 %.
Le coût de maintenance est estimé à deux fois la somme des coûts de conception, codage et
test :
o 3,33 % pour le codage ;
o 15 % conception ;
o 15 % pour les tests ;
o 66,66% pour la maintenance ;

III. CONCLUSION :
La maintenance du logiciel est une étape très importante pour répondre à l'évolution du matériel, des
systèmes, des langages de programmation, et surtout la complexité toujours croissante des logiciels.

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