Métrologie : Bien surveiller les processus de mesure pour ... - Mesures

S olutions
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MÉTROLOGIE
Bien surveiller les processus de mesure pour prévoir
au plus juste les erreurs
Contrairement aux étalonnages d’instruments, la surveillance des processus de
mesure rend possible d’anticiper l’apparition d’éventuels dérives et dysfonctionnements.
S’il existe des normes mentionnant ce type de surveillance, à l’instar de
l’ISO 10012, les industriels ne peuvent s’appuyer sur d’autres documents pour
s’orienter vers une stratégie de surveillance de leurs processus de mesure. Dans le
but d’aider ces utilisateurs, le Collège français de métrologie a élaboré, en complément
de la norme, une méthodologie assurant une définition “métrologique” et
la mise en place pratique d’une surveillance adaptée aux applications.
Associés dès le début aux référentiels
de qualité, les étalonnages
et vérifications d’instruments de
mesure sont aujourd’hui devenus
incontournables dans le cadre des certifications.
Ils permettent d’analyser un instrument
“sous toutes ses
L’essentiel
Les industriels recherchent
des méthodes plus réactives
que les étalonnages pour
surveiller leurs processus
de mesure.
La norme ISO 10012 définit
des exigences en matière
de surveillance des processus
de mesure.
Le Collège français de
métrologie (CFM) a formalisé
la définition pratique
de la mise en place d’une
surveillance, en complément
de la norme.
Les bénéfices d’une telle
surveillance vont bien
au-delà de simples réductions
de coûts.
coutures” à un moment
donné et dans
des conditions précises
et de déterminer ses
erreurs propres qui
peuvent, soit être corrigées
(lorsqu’elles
sont systématiques),
soit être prises en
compte dans les calculs
d’incertitude.
Force est de constater
que l’évaluation des
incertitudes de mesure
n’est toutefois pas totalement
intégrée dans
la plupart des entreprises,
même si beaucoup
d’efforts ont été faits
ces dernières années. Il
reste encore du che-
min à parcourir avant que cette pratique ait
trouvé toute son utilité dans l’industrie. Les
étalonnages et vérifications se présentent
ainsi comme l’opération qui consiste à s’assurer
qu’un moyen de mesure est encore
“acceptable” par comparaison, via des références
(étalons), à des valeurs attendues, qui
sont souvent proposées par des normes. Ces
opérations garantissent l’état d’un appareil
de mesure à un instant donné, ou plutôt
entre deux étalonnages périodiques puisqu’il
serait trop compliqué d’effectuer des
contrôles en permanence.
Les normes parlent
de surveillance, mais...
Mais les étalonnages sont-ils pour autant
suffisants ? « Dans le cas de la dérive d’un mesureur
de couples chez un constructeur automobile, il
faudra contrôler à la main tous les goujons (soit 16
goujons par véhicule) serrant les roues de tous les
véhicules en stock ayant été montés avec ce couplemètre.
Vu le nombre important de véhicules assemblés
par jour, cela représente vite une tâche laborieuse
», explique Jean-Michel Pou, fondateur
et dirigeant de Delta Mu.
Diverses méthodes sont disponibles pour
trouver des réponses autorisant la détection
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CFM-LDRA
La surveillance
de processus de mesure
peut revêtir des formes
très originales, comme
l’utilisation du même
caillou, mais elle apporte
des avantages
significatifs.
Agilent Technologies
de ces éventuelles dérives et d’autres types
d’événements fâcheux. Parmi les techniques
existantes, la surveillance des processus de
mesure en est une qui s’assure, au quotidien,
du caractère “acceptable” d’un moyen de
mesure, même sans étalon, et de la qualité
des mesures.
Un organisme certifié suivant la norme
ISO 9001 (exigences normatives en certification)
s’engage d’abord, rappelons-le, à
démontrer son aptitude à fournir régulièrement
un produit conforme aux exigences
réglementaires applicables et à celles des
clients, ainsi qu’à accroître la satisfaction de
ses clients par l’application efficace du système.
« Si l’on suit le chapitre 7.6 de ladite norme
[voir encadré], l’organisme doit maîtriser les processus
pour assurer qu’il peut le faire, dans les cas
où cela est nécessaire, et qu’il sait le faire avec
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l’exactitude souhaitée », précise Bernard
Larquer, directeur de BEA Métrologie. Les notions
de maîtrise des risques et de la capabilité
des processus de mesure sont sous-entendues.
Les processus de surveillance
doivent ainsi permettre de favoriser la maîtrise
de la déclaration de conformité des
produits. « Il s’agit d’une relation client/fournisseur
plus proche du partenariat que d’une simple
relation d’exécutant. Seuls 5 % des interlocuteurs
ont en effet le niveau de connaissance et de maîtrise
des processus requis », ajoute Bernard Larquer
(BEA Métrologie).
La norme NF EN ISO/CEI 17 025 (voir encadré)
concernant l’accréditation des laboratoires
d’étalonnage et d’essais insiste, quant
à elle, fortement sur la nécessité de surveiller
la qualité des mesures effectuées pour maintenir
la confiance dans les résultats, réagir
Une surveillance assure
la détection des évolutions
du processus de mesure,
et non uniquement
celles des moyens de mesure,
suivant la dérive et la fidélité.
rapidement et assurer une traçabilité constante.
Il est en effet fait mention de « vérifications
intermédiaires pour maintenir la confiance
dans le statut de l’étalonnage » dans les paragraphes
5.6.3.3 et 5.5.10 et de « surveiller la
validité des essais et des étalonnages » dans le paragraphe
5.9.1.
« Si les normes ont évolué, c’est que les industriels
et les organismes se sont rendus compte que l’étalonnage
et la vérification ne concernent que l’instrument
de mesure, mais que ce dernier n’était pas
nécessairement l’élément le plus influant d’un processus
de mesure. Etalonnages et vérifications, qui ne
sont que le constat du passé à un moment donné,
n’autorisent pas en effet une grande réactivité et
n’ont d’intérêt que s’ils sont bien exploités », rappelle
Bernard Larquer (BEA Métrologie). D’où
l’apparition il y a six ans, en tout cas dans sa
forme actuelle, de la norme ISO 10012 ➜
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Solutions
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➜intitulée
“Systèmes de management de la
mesure - Exigences pour les processus et les
équipements de mesure” (exigences normatives
“volontaires” ; voir encadré).
Si la norme ISO 9001 s’intéresse au management
de la qualité dans son ensemble,
l’ISO 10012 concerne plus particulièrement
les processus de mesure. L’ISO 10012 porte
en effet sur la surveillance de la confirmation
métrologique et des processus de mesure au
sein des processus constituant le système de
maîtrise de la mesure. Cette surveillance
évite ainsi les écarts aux exigences en assurant
une détection rapide des défaillances et
les actions opportunes pour leur correction.
« Les industriels ne sont alors plus confrontés à une
situation dans laquelle ils doivent mettre au rebus
des produits non conformes au moment où ils sortent
de l’usine », indique Bernard Larquer (BEA
Métrologie). L’ISO 10012 fournit également
une surveillance dimensionnée à l’utilisation,
au risque de ne pas être conforme aux
exigences, et une documentation des résultats
de la surveillance.
« L’attente vis-à-vis des méthodes de surveillance
est claire pour de nombreuses raisons. Citons la rapidité
de détection, son efficacité et donc l’utilisation
facile des informations pour mener à bien des actions
correctives optimales, ainsi que l’adaptation au juste
besoin, sachant que la surveillance ne doit pas être
une “usine à gaz”, la prise en compte du processus
complet, la traçabilité des actions menées, etc. »,
affirme Bernard Larquer (BEA Métrologie).
Le CFM a publié un guide technique
Suite aux résultats obtenus par l’un de ses groupes
de travail regroupant quinze sociétés, le Collège
français de métrologie (CFM) a publié un guide
technique intitulé “Surveillance des processus
de mesure. Ou comment garantir au quotidien
la performance des processus de mesure ?”.
Ce document s’appuie sur les exigences de la norme
ISO 10012 § 8.2.3 et a pour objectif de compléter
la définition pratique de mise en place
de la surveillance d’un processus de mesure et
de présenter des exemples industriels. Sans vouloir
être exhaustif, le guide technique décrit, au travers
de retour d’expériences, des méthodes qui pourront
probablement être transposées à d’autres situations.
Avant d’aller plus loin dans les avantages et
les bénéfices que peuvent apporter une surveillance
des processus de mesure, il faut
d’abord bien cerner ce que l’on entend par
surveillance.
Formaliser la mise en pratique
d’une surveillance
Lors de l’édition 2009 du Congrès international
de métrologie (CIM), manifestation
bisannuelle organisée par le Collège français de
métrologie (CFM) qui s’est tenue du 22 au 25
juin dernier à Paris, les visiteurs s’inquiétaient
un peu, ne sachant forcément pas
exactement de quoi il retournait. « Il est vrai
que, hormis les recueils normatifs et, éventuellement,
des brochures internes à quelques entreprises, il
n’existait pas jusqu’à présent de documents sur la
surveillance des processus de mesure, capable d’aider
les industriels à mettre en place une stratégie de
surveillance », ajoute Jean-Michel Pou (Delta
Mu). C’est l’une des raisons pour laquelle le
Collège français de métrologie avait organisé un
groupe de travail, regroupant quinze sociétés
et animé par Jean-Michel Pou, dont les résultats
ont fait l’objet de la rédaction d’un
guide technique (voir encadré).
Sans définition “métrologique” pour un
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Tektronix
Avec une capacité
de détection des défaillances
accrue, les industriels sont
en mesure de réduire
les risques client en intervenant
le plus tôt possible.
Endress+Hauser
La surveillance de processus de mesure complète très bien les étalonnages et la gestion des instruments de mesure.
terme pourtant si souvent utilisé, les membres
du groupe de travail du Collège français
de métrologie (industriels et organismes) se
sont d’abord entendus sur la définition suivante
: « La surveillance d’un process de mesure est
un ensemble d’actions intervenant à la suite des
différentes étapes préalables à son choix et utilisation
(validation du processus de mesure, estimation des
incertitudes de mesure, des capabilités, du risque
industriel...) visant à s’assurer du maintien (pérennité)
de ses performances dans le temps. Elle intervient
donc entre les opérations d’étalonnage/vérification.
Sont exclus du cadre d’application les
processus dont les instruments de mesure ne font pas
l’objet d’étalonnage/vérification périodique, ce qui
n’empêche pas les utilisateurs dans ce cas de figure
de s’inspirer des méthodologies ».
La surveillance doit assurer la détection des
évolutions du processus de mesure (et non
uniquement celles des moyens de mesure)
suivant deux critères : la dérive, ou l’évolution
de l’erreur de justesse, et la fidélité.
L’objectif est de vérifier à chaque opération
que ces deux grandeurs n’ont pas évolué.
Dans le cas contraire, une analyse des causes
à l’origine de cette évolution sera conduite
suivant un protocole là aussi défini, en général
pour chaque méthode. « Nous n’avons
pas voulu décrire la méthodologie d’analyse, à savoir
comment faire pour déterminer l’origine du problème
constaté, mais proposer des méthodes pour
détecter les éventuels problèmes », explique Jean-
Michel Pou (Delta Mu).
Le guide technique publié par le Collège français
de métrologie s’appuie sur les exigences de
la norme ISO 10012 paragraphe 8.2.3 et
représente un complément “pratique” pour
les industriels du point de vue de la mise en
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place d’une surveillance de processus de mesure.
Les normes ne mentionnent en effet
pas explicitement les paramètres à prendre
en compte, comment les appliquer au contexte
particulier de chaque industriel, de
chaque application, etc. Il ne faut pas oublier
que, si la surveillance de processus de mesure
doit s’assurer, au quotidien, du bon
fonctionnement desdits processus, elle est
Source : Collège français de métrologie
Solutions
une vraie garantie pour les objets réalisés. «
Les objectifs d’un industriel sont de vendre des produits
performants et de satisfaire ses clients, en dégageant
le profit nécessaire à la pérennisation de son
entreprise. Les processus de mesure doivent donc être
cohérents par rapport aux besoins et d’une fiabilité
irréprochable pour limiter les risques », rappelle
Bernard Larquer (BEA Métrologie).
Définir les risques liés aux erreurs
La mise en place d’un dispositif de surveillance
des processus de mesure est un
élément fondamental pour garantir la qualité
des produits et pour maîtriser au mieux les
risques. La pratique de l’étalonnage et de la
vérification périodique, sans autre dispositif
de surveillance, conduit inévitablement, soit
à des équipements conformes mais vérifiés
trop tôt, soit à des équipements vérifiés plus
tard mais non conformes. Ce modèle de raccordement
systématique des équipements
de mesure n’est donc pas optimal et il convient
alors de passer à une fréquence de raccordement
(étalonnage/vérification) conditionnelle,
en fonction des risques encourus
par l’entreprise et liés au processus de mesure.
La mise en place de stratégies de surveillance
couvre ces risques et il est alors possible de
tendre vers un ratio optimum “vérifié trop
tôt/vérifié trop tard” (voir schéma 1) en ➜
Shéma 1. Fréquence optimale d’étalonnage
Vérifié trop tôt Vérifié trop tard
Conforme
Coûts
P SAW
Périodicité moyenne
Non conforme
Risques
La surveillance de processus de mesure permet de déterminer la zone optimum par rapport à la «limite» de la conformité et de définir le bon ratio vérifié
trop tôt/vérifié trop tard en fonction des risques.
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Solutions
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Source : Collège français de métrologie
Schéma 2. Pyramide Hazop et méthodologie Amdec
Processus de sécurité
Sécurité des personnes
Homologation
Validation
Installations
Servitudes
➜ce
qui concerne la fréquence de raccordement
conditionnelle. La détermination du
bon niveau de surveillance (étalonnage/vérification
seul, plan de surveillance seul,
combinaison des deux, vérification avant
utilisation, etc.) n’est envisageable que si
l’entreprise dispose déjà d’une démarche
structurée de maîtrise des risques. Une approche
peut, par exemple, combiner la méthodologie
Amdec (analyse des modes de
défaillance, de leurs effets et de leur criticité)
Risques importants en quantité limitée
Criticité forte
Criticité moyenne
Criticité faible
Risques limités en quantité plus importante
Pyramide Hazop
Contribution du mesureur sur le résultat final Conséquences d’un résultat final erroné
Gravité Amdec
Gravité Amdec
Gravité Amdec
Gravité Amdec
Gravité Amdec
Pyramide Hazop
et les pyramides de Hazop (Hazard
Operability).
Dans un premier temps, l’utilisateur évalue
les risques liés aux processus de mesure au
sein de son entreprise et affecte des valeurs
de criticité objectives selon la pyramide
Hazop (voir schéma 2). La seconde étape consiste
en un calcul du risque suivant la méthodologie
Amdec et qui est fonction de la
gravité en cas de défaillance du processus de
mesure, de l’occurrence des défaillances des
Objectif : 0 %
de non-conformité
Objectif : moins de 5 %
de non-conformité
Objectif : moins de 20 %
de non-conformité
La détermination du bon niveau de surveillance n’est envisageable que si l’entreprise dispose déjà d’une démarche structurée de maîtrise des risques. Une approche peut, par exemple, combiner
la méthodologie Amdec (analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité) et les pyramides de Hazop (Hazard Operability).
équipements en fonction de la technologie
utilisée, des conditions et du taux d’utilisation,
ainsi que de la non-détectabilité qui
dépend des moyens et des sensibilités de
détection (voir schéma 2). « L’objectif d’une surveillance
est de détecter un dysfonctionnement qui
peut avoir des conséquences plus ou moins graves. La
fréquence doit donc tenir compte de la gravité, mais,
la surveillance ayant un coût plus ou moins élevé, ce
coût doit être adapté au risque qu’un dysfonctionnement
apparaisse. La fréquence de surveillance doit
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également tenir compte de la probabilité d’apparition
du dysfonctionnement », explique Jean-
Michel Pou (Delta Mu).
On retrouve les paramètres traditionnellement
utilisés dans le cadre de l’évaluation
des risques : risque = probabilité x gravité,
sans compter que, dans le cas d’une surveillance,
il faut ajouter un terme supplémentaire
à cette “équation”. Il s’agit de la
non-détectabilité, ce qui donne : risque =
probabilité x gravité x non-détectabilité. La
non-détectabilité diminue en fonction de
l’intervalle de temps entre les actions de surveillance.
Ces considérations amènent à une
matrice de décision à deux entrées (voir
schéma 3), qui rend possible, en fonction des
cas à considérer et du contexte (entreprise,
organisation, métier...), le choix d’une fréquence
et d’un traitement adaptés.
Des bénéfices bien au-delà
de la réduction des coûts
En mettant en place une stratégie de surveillance
des processus de mesure adaptée
au contexte, les industriels disposent d’un
moyen de détection d’une anomalie sur un
moyen de mesure bien plus efficace qu’un
étalonnage, qui ne peut pas être permanent.
Les coûts, liés aux étalonnages, aux vérifications
et à la gestion des instruments de mesure
(en complément du fascicule FD X 07-
014 traitant de la périodicité d’étalonnage
des moyens de mesure et du guide Opperet (1)
pour optimisation des périodicités d’étalonnage,
publié par le Collège français de métrologie)
sont alors réduits.
Que disent les normes ?
Le chapitre 7.6 de la certification ISO 9001 (exigences normatives
en certification) définit que : « L’organisme doit déterminer les activités
de surveillance et de mesure à entreprendre et les dispositifs de surveillance
et de mesure nécessaires pour apporter la preuve de la conformité
du produit aux exigences déterminées... L’organisme doit établir
des processus pour assurer que les activités de surveillance et de mesure
peuvent être effectuées et sont effectuées de manière cohérente par rapport
aux exigences de surveillance et de mesure ».
Dans la norme NF EN ISO/CEI 17 025 (exigences normatives
d’accréditation), le paragraphe 5.5.10 explicite que : « Lorsqu’il est
nécessaire de procéder à des vérifications intermédiaires pour maintenir
la confiance dans le statut de l’étalonnage de l’équipement, ces vérifications
doivent être effectuées selon une procédure définie ».
Rappelons que les vérifications intermédiaires sont « les vérifications
nécessaires pour maintenir la confiance dans le statut de l’étalonnage
des étalons de référence primaires, de transfert ou de travail et des matériaux
de référence. Ces vérifications doivent être effectuées selon des procédures
et un calendrier définis » (paragraphe 5.6.3.3). Selon le paragraphe 5.9.1,
« le laboratoire doit disposer de procédures de maîtrise de la qualité pour
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Source : Collège français de métrologie
Shéma 3. Matrice de décision
Niveau de
probabilité
( combinaison
occurence et
non-détectabilité )
Avec une capacité de détection d’un processus
défaillant accrue, de surcroît le plus tôt
possible, les industriels sont également en
mesure de réduire les risques client en intervenant
à un moment où le produit n’a peutêtre
pas encore atteint le maximum de sa
valeur ajoutée. Les coûts de non-qualité en
sont donc automatiquement réduits eux
aussi.
La surveillance des processus de mesure
autorise par ailleurs la sensibilisation de tous
les acteurs de l’entreprise aux incertitudes de
Niveau de gravité
Solutions
Négligeable Mineur Important Critique Catastrophique
Fréquent 4 4 5 5 5
Probable 3 3 4 5 5
Occasionnel 2 3 3 4 5
Rare 1 2 3 3 4
Improbable 1 1 2 3 4
5 Surveillance permanente.
4 Surveillance fréquente et enregistrée.*
3 Surveillance occasionnelle
et enregistrée.*
* Les résultats sont traités suivant une méthode documentée.
On peut définir 5 niveaux de surveillance :
2 Surveillance fréquente
et non enregistrée.
1 Surveillance occasionnelle
non enregistrée.
L’“équation” risque = probabilité x gravité x non-détectabilité amène à une matrice de décision à deux entrées, qui rend possible,
en fonction des cas à considérer et du contexte, le choix d’une fréquence et d’un traitement adaptés.
mesure et aux capabilités, en observant les
dispersions liées aux mesures lors des surveillances,
ainsi que le développement et la
promotion de la culture statistique liée à la
réalisation du produit et/ou du service. « La
surveillance de processus de mesure est un véritable
outil d’amélioration des performances et de la productivité
! », conclut Bernard Larquer (BEA
Métrologie).
Cédric Lardière
(1) Voir Mesures n°761 de janvier 2004.
surveiller la validité des essais et des étalonnages entrepris. Les données
résultantes doivent être enregistrées de telle sorte que les tendances sont
détectables et, lorsque cela est faisable, des techniques statistiques doivent
être appliquées à l’examen des résultats ».
Le paragraphe 8.2.3 de la norme ISO 10012 - 2003 (exigences
normatives “volontaires”) spécifie que : « Au sein des processus
constituant le système de maîtrise de la mesure, la confirmation
métrologique et les processus de mesure doivent être surveillés.
La surveillance doit être réalisée suivant des procédures documentées
et à intervalles de temps établis. Ceci inclut la détermination des méthodes
applicables, y compris celles des techniques statistiques et leur domaine
d’utilisation. La surveillance du système de maîtrise de la mesure doit éviter
les écarts aux exigences en assurant une détection rapide des défauts et
les actions sans délai pour leur correction. La surveillance du système
de maîtrise de la mesure doit être dimensionnée au risque d’échec
à la satisfaction des exigences spécifiées. Les résultats de la surveillance
des processus de mesure et de confirmation et toutes les actions correctives
qui en résultent doivent être documentés pour démontrer que ces processus
ont satisfait de façon continue aux exigences spécifiées ».
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