Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité PDF

Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité CHAPITRE V : METROLOGIE ET CONTROLE QUALITE Contenu du chapitre : 1. Impact de la mesure sur la production 2. Notion de capabilité de mesure. 3. Méthodes de déclaratio...

Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité CHAPITRE V : METROLOGIE ET CONTROLE QUALITE Contenu du chapitre : 1. Impact de la mesure sur la production 2. Notion de capabilité de mesure. 3. Méthodes de déclaration de la conformité 4. Gestion et identification des moyens de mesure. 5. Choix de la périodicité d’étalonnage. Le contrôle qualité est un aspect de la gestion de la qualité. Le contrôle est une opération destinée à déterminer, avec des moyens appropriés, si le produit (y compris, services, documents, code source) contrôlé est conforme ou non à ses spécifications ou exigences préétablies et incluant une décision d'acceptation, de rejet ou de retouche. L'ancienne norme ISO 8402 (maintenant annulée) en donnait la définition suivante : « Contrôle : activités telles que mesurer, examiner, essayer ou passer au calibre une ou plusieurs caractéristiques d'une entité et comparer les résultats aux exigences spécifiées en vue de déterminer si la conformité est obtenue pour chacune des caractéristiques. » (ISO8402 :1994, § 2.15). Le contrôle est un acte technique permettant de déterminer la conformité d'un produit. Pour effectuer un contrôle sur un produit, il faut au préalable en déterminer les caractéristiques et choisir les limites (les usineurs diraient les tolérances) à l'intérieur desquelles le produit est conforme. Il faut que ces limites soient connues par le « contrôleur » qui effectuera le contrôle. V.1 IMPACT DE LA MESURE SUR LA PRODUCTION : La métrologie occupe une place importante dans l’entreprise. Celle-ci ne peut acquérir et donner l’assurance des moyens de contrôle de mesure et d’essai que si elle maitrise la connaissance des performances exactes de ses moyens ainsi que leurs limites d’emploi et leurs comportements dans le temps. La fonction métrologie par rapport à l’entreprise constitue un réel investissement qui concourt à la qualité des différents produits, de façon simple, efficace, économique et sûre. Il est devenu une règle au niveau des entreprises qui se veulent être compétitives sur le marché. En effet, les entreprises prennent davantage conscience qu’une bonne maitrise des processus de Cycle d’ingénieur : 3ème année 1 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité mesure et du pilotage du système de management de la mesure peut contribuer à l’amélioration de leur efficience en permettant de réduire les coûts. Ne pas maitriser ses intervalles d’étalonnage ou produire des résultats de mesures non traçables ou erronés est autant de dysfonctionnement qui présente de grands risques et qui peut faire perdre beaucoup d’investissement. Aujourd’hui, la fonction métrologie permet aux fabricants de tous types de produits de maitriser tous les processus mis en œuvre, de prendre des décisions pertinentes et d’améliorer la qualité des mesures effectuées sur leurs produits. Pour accroitre votre compétitivité en améliorant la qualité des produits tout en agissant sur les coûts, les processus de mesures doivent être dimensionnés au plus juste. Parce qu’elle est une composante essentielle de la qualité des produits et des services, la métrologie industrielle constitue donc un véritable enjeu de compétitivité. Il est quasi impossible pour toute entreprise de fabriquer des produits de qualité sans disposer d’instruments de mesure performants. Mieux, ces instruments de mesure de qualité doivent être étalonnés. V.2 NOTION DE CAPABILITE DE MESURE : La capabilité est un ensemble d’indicateurs qui permet de vérifier si les résultats de mesure de l’ensemble des pièces produites sont inclus dans les tolérances spécifiées. Ce concept est lié à une caractéristique donnée pour un procédé complètement défini d’une production. C’est donc une estimation du risque de non-conformité d’une caractéristique d’un produit. Cette notion ne doit pas être confondue avec la variabilité qui permet de savoir au vue des productions actuelles si on est capable de satisfaire à une demande client. Cette notion sous-entend qu’il faut gérer la fréquence de prélèvement des échantillons pour être représentatif de la production, d’avoir une indication sur les possibilités de réglage d’un outil de production (centrage de la moyenne sur la tolérance), d’avoir une remontée terrain de la fabrication vers la conception pour assurer la qualité, … V.2.1 Processus Ce terme se rapporte à un système de causes associées. C’est une combinaison de conditions agissant ensemble pour produire un résultat donné ou mesuré. C’est souvent une combinaison d’hommes, de matériaux, de machines et de méthodes, mais il peut avoir d'autres significations. Cycle d’ingénieur : 3ème année 2 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Le processus étudié peut être aussi simple que le mouvement d’une main, mais il peut être aussi complexe que l’ensemble des opérations d’une usine. V.2.2 Capabilité d’un processus Ce terme se rapporte au comportement normal d’un processus qui est dans un état de contrôle statistique ; c’est une série d’effets produits quand le processus n’est pas affecté par des causes extérieures. Dans une fabrication, c’est son aptitude à produire des objets semblables. Il faut que le contrôle statistique soit maintenu pendant une assez longue période de temps dans des conditions données. La capabilité du processus peut s’exprimer en pourcentage de défectueux ou avec une distribution. La "capabilité" d’un processus n’est pas la même chose que sa "performance", car une performance comprend toutes sortes de variables supplémentaires et de perturbations indésirables dans le système de causes La capabilité est la performance naturelle après l’élimination des influences extérieures. V.2.3 Etude de capabilité de processus C’est une procédure systématique pour déterminer la capabilité du processus au moyen de graphiques de contrôle, et pour changer le processus, au besoin, pour obtenir une meilleure capabilité. Elle doit être poursuivie tant que le problème qui est à l’origine n’a pas été résolu. La capabilité se calcule pour une caractéristique d’un procédé qui suit une loi normale (chapitre précédent). Exemple de situations On distingue la capabilité (dispersion) observée sur le procédé pendant une période courte : nommée dispersion instantanée notée Di (DCT). Cette dernière, est généralement imputée au moyen de production et est appelée Capabilité Moyen. Cycle d’ingénieur : 3ème année 3 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Figure V-1.les dispersions On observe une dispersion globale notée Dg (ou DLT) sur un temps suffisamment long pour que les 5 M du procédé (Main d’œuvre, Moyen, Méthodes, Milieu et Matière) aient eu une influence. Cette dispersion est origine non seulement au moyen mais également aux changements d’équipes, aux différences d’interprétation des procédures, aux modes de réglages différents d’une équipe à l’autre, aux matières d’origines différentes, à la variabilité des conditions climatiques et des horaires, etc... Cette dispersion est appelée Capabilité Processus. Les six facteurs qui affectent la dispersion de contrôle et donc la capabilité des processus de production :  Machine (par exemple degré d'usure et le choix des outils) ;  Mesure (par exemple, la résolution et l’étalonnage d'instruments de mesure) ;  Opérateur (par exemple, l’expérience, la rigueur et la méthodologie) ;  Matériel (par exemple, les supports, les montages de contrôle) ;  Environnement (par exemple, les variations de température, conditions de stockages, …)  Méthode (par exemple type d'opération d'usinage/ de contrôle). Au cours d’une période cible de production, on dissocie 2 types de dispersion : la dispersion long terme, -et la dispersion court terme.  Dispersion court terme : due à la machine et aux conditions retenues dans la gamme de fabrication (les 5 M). Cycle d’ingénieur : 3ème année 4 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité  Dispersion long terme : ce qui est livré au client (inclut la dispersion court terme + ces variations de réglage). Les indicateurs de capabilité Au cours d’un période de production, on dissocie 2 types de dispersion :  La dispersion long terme,  Et la dispersion court terme. Dispersion court terme : due à la machine et aux conditions retenues dans la gamme de fabrication (les 5 M). Dispersion long terme : ce qui est livré au client (inclut la dispersion court terme + ces variations de réglage). Pour améliorer la qualité, on peut agir sur les 5 M. Performance procédé (Pp et Ppk) dispersion long terme Capabilité procédé (Cp et Cpk) dispersion court terme Tableau V-1. Les indicateurs de capabilité Courte terme Long terme Ancienne Capabilité machine Capabilité process notation Cm Cmk Cp Cpk Nouvelle Capabilité procédé Performance procédé notation Cp Cpk Pp Ppk Cycle d’ingénieur : 3ème année 5 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Tableau V-2. Correspondance entre es notation dans la norme française et la norme ISO Norme Courte terme Long terme Capabilité intrinsèque IT/6 NF Cm Cap (ou Cp) ISO/TS 16949 Cp Pp Varie capabilité : Centrage NF Cmk Cpk Min (Erreur !,Erreur !) ISO/TS 16949 Cpk Ppk Varie variable : Perte NF N’existe pas N’existe pas 𝑇𝑜𝑙é𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒 ISO/TS 16949 Cpm Ppm 6  + (𝑥̅ − 𝐶𝑖𝑏𝑙𝑒) Les deux principaux indicateurs sont : - L’indicateur de capabilité simple (Cp, Pp) qui permet de savoir si après avoir effectué un réglage, le processus pourrait-être capable. C’est donc un indicateur en termes de dispersion de la moyenne et il faut que : IT/D 1,33 machine capable.  Si Cp 1,33 et Cpk > 1,33 machine capable et bien centrée.  Si Cp > 1,33 et Cpk < 1,33 machine capable et mal centrée. V.3 METHODES DE DECLARATION DE LA CONFORMITE : La déclaration de conformité est une solution parallèle à celle qui consiste à obtenir une certification. Cette déclaration de conformité est prévue et encadrée elle-même par une norme : l'ISO/CEI 17050. La déclaration de conformité est largement répandue dans le domaine des produits, en particulier pour les produits marqués CE pour lesquels la déclaration est obligatoire sur le plan réglementaire. En matière de système de management, la déclaration de conformité reste peu connue. Elle est pourtant promue par l'ISO comme l'un des moyens d'évaluation et de reconnaissance de la conformité. Elle est aussi reconnue, par les pouvoirs publics, comme un moyen de preuve de la mise en œuvre d'un système de management, dans le cadre de la réponse à appel d'offres public lorsque la conformité à une norme est une exigence du CCTP (Cahier des Charges Techniques Particulières). D'ailleurs, tous les référentiels de système récents (ISO 14001 :2004 ; OHSAS 18001 :2007 ; ISO 22000 :2007) citent la déclaration de conformité comme un des moyens de reconnaissance de la conformité, au même titre que la certification. V.3.1 Le principe de la déclaration de conformité : La norme ISO/CEI 17050 définit la manière selon laquelle une organisation peut déclarer ses activités conformes à un référentiel du type ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001, ISO 22000, etc., sans recourir à une certification délivrée par un organisme tiers. Elle est construite en 2 volets : La partie 1 précise les exigences générales pour la réalisation d'une auto déclaration de conformité :  Activités d'évaluation préalables requises Cycle d’ingénieur : 3ème année 7 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité  Forme et accessibilité de l'auto déclaration  Modalités de marquage et durée de validité  Le contenu du document d'auto déclaration La partie 2 de l'ISO 17050 précise, quant à elle, ce que l'organisation qui déclare la conformité de son système de management devrait détenir et tenir à disposition pour soutenir cette auto déclaration. V.3.2 La démarche d'auto déclaration de conformité Figure V-2. Schéma de la démarche d'auto déclaration de conformité V.4 GESTION ET IDENTIFICATION DES MOYENS DE MESURE : La gestion des moyens de mesure s’effectue en 3 phases : 1. L’acquisition des instruments ; 2. La réception, la mise en service et le suivi des moyens ; 3. L’étalonnage ou la vérification des instruments de mesure Cycle d’ingénieur : 3ème année 8 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Figure V-3. Gestion des moyens de mesure V.4.1 L’acquisition des instruments Le choix d’un moyen de mesure résulte de la prise en considération  Des besoins techniques,  Des conditions économiques et commerciales et  Des évaluations qui ont pu être faites par ailleurs de ce moyen Les besoins techniques Les points suivants sont à contrôler :  Adéquation des performances métrologiques,  Homogénéité du parc d’instruments  Analyse prospective ¾ Définition d’un cahier des charges  Adéquation des performances métrologiques Le matériel est-il bien adapté ? Example 1 : matériel trop performant, donc trop coûteux. Example 2 : matériel dont les performances ne permettent pas de répondre au problème posé Méthodologie. Méthodologie : 1. On part des spécifications des produits à contrôler 2. On définit les instruments de mesure, 3. Puis les étalons nécessaires à  L’étalonnage où  À la vérification de ces instruments de mesure Homogénéité du parc d’instruments Au moment du choix, ça peut être un critère déterminant :  Pour des considérations d’utilisation (interchangeabilité) où  De maintenance.  Cycle d’ingénieur : 3ème année 9 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Analyse prospective Analyse de :  L’utilisation et  Des possibilités d’évolution du moyen de mesure,  Du degré d’automatisation But : limiter les risques d’inutilité à long terme Achat d’appareils « récents » Coût. Définition d’un cahier des charges Pour un moyen de mesure spécifique ou complexe, il est recommandé d’établir un cahier des charges définissant en particulier :  Les caractéristiques demandées du moyen de mesure ;  Les conditions d’utilisation, d’environnement et de maintenance ;  Les exigences particulières relatives à l’étalonnage et à la vérification.  Les conditions de réception. Le choix d’un moyen de mesure résulte de la prise en considération  Des besoins techniques,  Des conditions économiques et commerciales et  Des évaluations qui ont pu être faites par ailleurs de ce moyen. Conditions économiques et commerciales Evident ! L’acquisition d’instruments sera en fonction de ses possibilités financières. Acquisition grâce à des évaluations qui ont pu être faites ailleurs Le choix des moyens de mesure peut être aussi déterminé à partir d’évaluations résultant de l’expérience acquise dans d’autres entreprises ou réalisées par des laboratoires de métrologie V.4.2 La réception, la mise en service et le suivi des moyens Dès l’arrivée d’un nouveau moyen de mesure, le laboratoire d’étalonnage s’assure de la réalisation des opérations suivantes :  Conformité à la commande  Identification du moyen de mesure  Inscription sur l’inventaire  Dossier technique de l’instrument ¾ Documentation technique. Conformité à la commande Vérification de :  La conformité à la commande et Cycle d’ingénieur : 3ème année 10 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité  Aux spécifications du constructeur ou à des prescriptions particulières,  Contrôle des documents techniques fournis. Identification du moyen de mesure  Affecter à chaque matériel un numéro d’identification.  Le choix du type de codification peut s’appuyer sur une logique de classification permettant de regrouper  Par famille,  Par type d’utilisation. Inscription sur l’inventaire L’identification permet d’élaborer un inventaire permanent et quantitatif du parc des moyens de mesure. Cet inventaire sert à suivre techniquement :  L’évolution des moyens de mesure et  Leur situation vis-à-vis des interventions d’étalonnage, de vérification ou de remise en état,  Ou tout autre événement qui concerne le moyen. Cet inventaire peut être constitué par un ensemble de fiches individuelles dites fiches de vie. Informations sur les fiches de vie :  Nom de l’instrument (nom générique) ;  Nom ou marque du fournisseur, du fabricant ;  Type de l’instrument ;  Numéro de série ;  Numéro d’identification interne (éventuellement) ;  Date de réception et/ou de mise en service ;  Référence éventuelle aux procédures de maintenance ;  Référence aux procédures d’étalonnage ou de vérification ;  Affectation de l’instrument ;  Intervalle d’étalonnage ou de vérification (exprimé soit en unité de temps, soit en fonction du nombre de pièces contrôlées, soit en une autre unité). Cycle d’ingénieur : 3ème année 11 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Figure V-4. Fiche de vie d'une boîte de cales étalon Un tableau est ensuite prévu et comporte les informations suivantes :  Date de l’intervention (réception, mise en service, étalonnage,) ;  Nature de l’intervention ;  Résultats de l’intervention ou renvoi à un autre document (rapport de maintenance, certificat d’étalonnage...) ;  Visa de contrôle Dossier technique de l’instrument À la réception d’un nouvel instrument, il peut, dans certains cas (matériel important), être nécessaire d’ouvrir un dossier où seront classés tous les documents concernant cet instrument Cycle d’ingénieur : 3ème année 12 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité (cahier des charges, commande, procès-verbal de recette, notice, certificats d’étalonnage, constats de vérification, rapport de maintenance...). Documentation technique À la mise en service d’un nouvel instrument, on s’assurera que tous les opérateurs ont les informations nécessaires à son utilisation correcte : copie des notices, rédaction de procédures... Circulation de l’information. V.4.3 L’étalonnage ou la vérification des instruments de mesure Opérations indispensables, qui rendent significatives les indications fournies par les moyens de mesure :  L’étalonnage  La vérification  Comment choisir entre un étalonnage seul ou un étalonnage complété par une vérification ?  Programme d’étalonnage et de vérification  Intervalles d’étalonnage ou de vérification. L’étalonnage DEFINITION RIGOUREUSE = Ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquées par un appareil de mesure ou un système de mesure, ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée ou par un matériau de référence, et les valeurs correspondantes de la grandeur réalisées par des étalons. Dans l’entreprise, il se traduit par : un document d’étalonnage dont l’exploitation permet de diminuer l’incertitude des mesures réalisées à l’aide de l’instrument (par application de corrections compensant des erreurs systématiques présumées) La vérification Le résultat d’une vérification permet d’affirmer que le moyen de mesure satisfait ou non à des prescriptions préalablement fixées. Comment choisir entre un étalonnage seul ou un étalonnage complété par une vérification ? Si, pour utiliser l’instrument de mesure, il est suffisant de savoir que  Les erreurs d’indication où  Les erreurs de justesse Sont inférieures aux erreurs maximales tolérées, il suffit alors d’utiliser le constat de vérification. Par contre, s’il est nécessaire d’appliquer des corrections aux indications de l’instrument, il faudra alors disposer d’un document d’étalonnage. Cycle d’ingénieur : 3ème année 13 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité Programme d’étalonnage et de vérification Le programme d’étalonnage et de vérification = document qui permet de définir l’ensemble des opérations d’étalonnage ou de vérification à effectuer sur la totalité du parc d’instruments de mesure Son établissement doit se faire en fonction de l’intervalle d’étalonnage. Intervalles d’étalonnage ou de vérification  La détermination des intervalles de réétalonnage d’un instrument de mesure est une question difficile.  Ces intervalles dépendent uniquement de l’incertitude de mesure recherchée par l’utilisateur se dégrade en fonction du temps ou de l’usage de l’instrument.  Actuellement, peu de méthodes techniques sont employées pour approcher ce problème Les solutions retenues se fondent sur l’expérience des utilisateurs qui, au vu des résultats d’étalonnage successifs, déterminent un intervalle. Figure V-5. Étiquettes de vérification. Étiquetage en fonction du résultat de l'intervention :  Conforme : étiquetage « vert » et remise en service ;  Ajustage : étiquetage « rouge », magasin prison et nouvelle vérification après ajustage ;  Réparation : étiquetage « rouge », magasin prison et nouvelle vérification après réparation ;  Déclassement : étiquetage « rouge » d'attente puis « vert » au changement d'affectation ;  Dérogation : étiquetage « orange » avec précision de la restriction et remise en service ;  Réforme : étiquetage « rouge », magasin prison, affectation : H.S., ferraillage. V.5 CHOIX DE LA PERIODICITE D’ETALONNAGE : L’étalonnage est une opération essentielle pour qualifier un moyen de mesure. C’est un état des lieux qui nous permet d’assurer la traçabilité du moyen, d’estimer ses performances en termes d’incertitude de mesure et d’identifier d’éventuels biais. Cependant cette opération est loin d’être suffisante pour qualifier le processus de mesure dans lequel le moyen sera impliqué. Il est important de faire la différence entre moyen de mesure et processus de mesure. Le moyen n’est qu’une composante du processus de mesure qui est importante au même titre que la formation des opérateurs ou la maitrise de l’environnement ou… les fameux 5M, en somme. Malheureusement, Cycle d’ingénieur : 3ème année 14 Réalisé par Dr. DJEMANA.M  Cour : M.M Chapitre V : Métrologie Et Contrôle Qualité l’industriel et les normes ont tendance à porter une attention toute particulière, voire presque exclusive, aux moyens de mesure. Pour répondre à cette exigence de maitrise du moyen, un système « d’étalonnage périodique » est mis en place par ces industriels. Le terme d’étalonnage est relativement bien compris, reste à définir la périodicité. Comment choisir la périodicité d’étalonnage d’un moyen de mesure ? On peut classer les réponses en 3 trois catégories. La première : l’habitude. L’industriel établit par exemple une périodicité fixe de 1 an pour tout son parc d’instrument de mesure. Cette pratique permet d’avoir une gestion très simple des moyens et un coup d’étalonnage fixe année après année simplifiant la planification des budgets annuels. Mais cette simplicité a un coût élevé et est complètement décorrélée du besoin. Effectivement, il est aberrant de penser qu’étant donnée la diversité des moyens et de leur utilisation, ils ont tous besoin d’être étalonnés tous les ans. La seconde est basée sur l’utilisation du « bon sens ». La périodicité est choisie pour chaque instrument en fonction de l’utilisation du moyen, grâce à la compétence métier du métrologue. Cette solution est sans doute la meilleure. Cependant elle a certains défauts. Justifier d’une périodicité chiffrée n’est pas toujours évident. On peut être capable de définir si un moyen doit être étalonné plus ou moins régulièrement, mais sans nécessairement pouvoir définir une périodicité chiffrée. De plus, il faut être attentif à être homogène dans les périodicités choisies pour les différents moyens de l’entreprise, cela implique de passer du temps à définir une méthode de manière rigoureuse. Enfin il faut aussi être capable d’expliquer et de justifier auprès des clients ou des auditeurs la stratégie choisie, l’argument « compétence métier » n’étant pas toujours suffisant. Cela nous amène vers la troisième stratégie : l’utilisation d’une méthode normalisée. Il existe quelques normes qui proposent des stratégies d’optimisation d’étalonnage. La méthode oppéret (optimisation des périodicités d’étalonnage) présentée dans l’est une stratégie qui se rapproche beaucoup de la seconde solution (« le bon sens »). En effet, l’industriel doit choisir différents critères qu’il estime important pour juger de la périodicité d’étalonnage (criticité de la mesure, coût d’étalonnage, vétusté du moyen, …) qu’il va utiliser pour noter l’ensemble de ses moyens. La notation de l’ensemble des instruments sur les différents critères permet de calculer la note globale pour un instrument. Cycle d’ingénieur : 3ème année 15 Réalisé par Dr. DJEMANA.M