JET09 Education - Polytech Annecy

Avec plus de 500 participants, la troisième édition des Journées Européennes du
Tolérancement a connu un réel succès. Elles ont témoigné une nouvelle fois du dynamisme de
l'innovation française dans le domaine de la qualité géométrique des produits. Organisées les 24 et
25 mars 2009, sous l'égide du pôle de compétitivité Arve Industrie, par le CTDEC, Thésame,
Polytech'Savoie - Université de Savoie, l'IUT d'Annecy - Université de Savoie et le lycée Lachenal,
ces journées ont été structurées en deux thématiques : la formation avec JET Education et
l'industrie avec JET Industrie. L'édition 2009 a innové en termes d'organisation avec un parcours
personnalisé entre conférences plénières, ateliers pratiques en petits groupes et exposition en visite
libre.
JET 09 a été marquée par quatre axes forts :
- la dimension internationale avec la Suisse pays invité,
- la normalisation : le tolérancement du futur pour une production en Europe. JET Industrie
est soutenue par l'UNM (Union de Normalisation de la Mécanique),
- les aspects économiques avec le témoignage de dirigeants, les innovations méthodologiques
en cours,
- la recherche, l'industrie et la formation : avec JET Education et CAT 2009, une édition
exceptionnelle de JET Industrie qui s'intègre dans un sommet international "Tolerancing"
Recherche-Industrie-Formation.
Quand le client final évoque un produit de qualité, il l’associe à des notions d’esthétique, de
robustesse, d’ergonomie, de performances techniques… Pour celui qui développe le produit, les
spécifications fonctionnelles sont souvent traduites par des caractéristiques élémentaires
tolérancées. La qualité du produit est ainsi représentée par la conformité des pièces le constituant.
Cependant, le zéro défaut des pièces n’est pas toujours une condition pour garantir le zéro défaut des produits :
- un produit légèrement bruyant bien qu'acceptable, car dans les tolérances définies par le bureau d'études, a-t-il la même valeur
pour le client qu’un produit totalement silencieux ?
- a contrario, une pièce légèrement hors tolérance, sur un produit constitué de plusieurs composants, génèrera-t-elle
obligatoirement un défaut pour le client ?
Il est donc important d’optimiser la démarche de spécification car elle engendre des pistes de productivité : réduction du prix pièce,
réalisation de fonctions complexes impossibles à spécifier avec les démarches traditionnelles, acceptation plus rapide des pièces avec
moins de dérogations ou litiges, fréquence plus faible d’intervention pour les réglages et contrôles.
La maîtrise de la qualité géométrique des produits dans le cycle de vie est donc un enjeu majeur pour la chaîne d’acteurs : clients,
donneurs d’ordres et fournisseurs. Au travers d’une approche filière multisectorielle, cet enjeu fait aujourd’hui l’objet de recherches et
transferts vers les entreprises dans le cadre du pôle de compétitivité Arve Industries.
Pour sa troisième édition, JET sera l'occasion de diffuser les expérimentations en cours et échanger avec un public toujours élargi autour
du thème retenu cette année : zéro défauts pièces vs. Zéro défauts clients.
JET EDUCATION
24 mars 2009
Parce que le transfert des innovations passe par l’enseignement aux techniciens et ingénieurs de demain, et par la
formation continue, les enseignants dans le domaine de la technologie doivent préparer les étudiants à la spécification et à la maîtrise
de la réalisation du produit. Les nouveaux outils informatiques de CFAO, sont bien sûr une aide précieuse, mais ils ne doivent pas faire
passer la forme avant le fond.
L’objectif de cette JET EDUCATION a été de réunir des formateurs acteurs de formation initiale (BAC à BAC+5) et formation continue pour
une présentation d’approches variées suivie de débats et d’échanges. L’accent a été mis sur les difficultés pédagogiques rencontrées, les
méthodes mises en oeuvre, et les objectifs de maîtrise minima à atteindre.
La spécification géométrique des produits dans les
formations de l'Education Nationale.
Bilan, évolutions et perspectives d'un tolérancement
normalisé : approches pédagogiques et industrielles.
Dominique Taraud (Inspecteur général STI)
Michel Loisy (Inspecteur pédagogique IPR)
L’Education Nationale a toujours intégré la cotation dans les
préoccupations principales des formations de mécanique, pour les
concepteurs comme pour les réalisateurs. Elle a toujours eu comme
principe de suivre, d’intégrer et d’imposer le respect des normes en
vigueur afin que les compétences des diplômés soient toujours
actualisées et réelles.
Les actions de formation des enseignants ont été mises en place il
y a plus de 10 ans.
Depuis, les concepts de la cotation ont été intégrés aux différents
programmes :
- compétences d'écriture en cotation de définition au niveau des
BTS notamment le BTS CPI (Conceptions de Produits
Industriels)
- compétences de lecteur et d'interprétation pour les formations
de production industrielle associés à la métrologie (BTS et Bac
Pro)
-
compétences de maîtrise du vocabulaire associé à la norme
ISO, au décodage des spécifications de base pour les
enseignements pré baccalauréats.
Mais malgré ces bonnes intentions et les moyens mis en place, la
maîtrise de ces nouvelles compétences reste partielle et perfectible.
Les raisons de cette évolution lente des pratiques et des
compétences sont multiples : la durée de vie des codages
employés, qui évoluent fortement dans leur signification mais très
peu dans leur symbolisme, les accords implicites entre un
demandeur d’ordre et le fabricant, la capabilité de plus en plus
performante des moyens de réalisation, la transparence (pour ne
pas dire l’opacité) du traitement du logiciel de MMT, le manque
d’influence, dans les entreprises, de la jeune génération de
techniciens formés….
La maîtrise de la définition géométrique est cependant
fondamentale ; en effet, l’intégration des fonctions techniques, la
prise en compte des approches de Design qui participent
aujourd’hui directement aux plus values économiques des
entreprises de fabrication participent directement à la complexité
des formes des pièces mécaniques et à leur définition géométrique.
Ces enjeux trouvent aujourd’hui des réponses pragmatiques, mais
souvent différentes et peu formalisées, dans chaque entreprise,
rendant la tâche des formateurs encore plus délicate.
JET EDUCATION
24 mars 2009
Face à ces constats, l'Education Nationale a privilégié dans ses
formations la compréhension des bases géométriques, du
vocabulaire normatif ainsi que des principes d'écriture (approche
fonctionnelle) et de lecteur (analyse géométrique).
développent de nouvelles méthodes, l'Education Nationale se doit
de l'adapter au mieux à l'enseignement.
Quel est le bilan au terme de dix années de pratiques d’un
enseignement sur la cotation ?
La dernière évolution des normes de cotation est aujourd’hui en
cours de généralisation et d’appropriation, au niveau des
professeurs comme au niveau des élèves et des étudiants. Elles
sont attendues dans tous les référentiels, du bac professionnel au
concours de recrutement des professeurs. La normalisation de la
cotation ISO a désormais été intégrée dans les documents
pédagogiques. De plus, un plan de formation efficace a été décliné
du niveau national aux niveaux académiques et locaux.
Différents outils pédagogiques sont remis aux candidats (normes
et outils d’analyse), livret « Cotation ISO » de Renault diffusé
actuellement par le CETIM, la fiche de décodage géométrique (de
Luc Mathieu) et les documents de cours proposés par le Centre
National de Ressource en conception mécanique assistée par
ordinateur de Cachan (CNR CMAO). Les résultats obtenus lors des
épreuves de certification sont maintenant corrects. Des applications
logicielles se sont ajoutées récemment aux ressources. Il s’agit, par
exemple, de l’accès aux normes qui est davantage utile aux
apprentissages et à la conduite de projet ou de bases de
connaissances multimédia traitant de ce sujet. Elle devrait encore
favoriser l’acquisition de la connaissance en la matière.
Retours d’expériences de formations industrielles
Bilan d’expériences et synthèses de plans de formation
dans l’industrie automobile
L’institution de l’Education Nationale a répondu au besoin dès le
début, a maintenu un effort constant de formation continue dans le
second degré et fera encore le nécessaire pour atténuer les écarts
avec les attentes des entreprises. L'Education Nationale et les
industriels sont complémentaires ; quand les industriels innovent et
Jean-Marie Virely (professeur ENS Cachan)
Depuis une vingtaine d’années, les outils et méthodes de
réalisation de produits industriels évoluent. Les activités des
ingénieurs et techniciens changent. L'enseignement doit donc sans
cesse évoluer pour s'adapter et actualiser les compétences.
Dans ce contexte, une expérience de collaboration en matière de
transfert de compétences, en cotation et dans le domaine de
l'automobile, a été menée entre l'ENS Cachan et Renault SA. D'une
manière générale la mission principale de l'ENS Cachan est la
formation des futurs enseignants pour ingénieurs scientifiques.
L'école se doit donc d'actualiser et anticiper ses connaissances et
outils en fonction des innovations du monde industriel.
La collaboration entre Renault et l'ENS Cachan a débuté dans les
années 1980 lorsque le constructeur fait appel à l'Ecole pour qu'elle
l'assiste dans le développement de projets liés au secteur
mécanique. Cette assistance s'accompagne alors de formation
individualisée et collective. A ce moment, Renault applique ses
propres cahiers des charges, en particulier en matière de
tolérancement. Dans les années 1990 Renault décide d'appliquer le
tolérancement normalisé. Une convention est alors signée avec
l'ENS pour le déploiement de la formation aux normes ISO.
JET EDUCATION
24 mars 2009
L'objectif de départ : former 50 000 personnes sur une période de
10 ans et leur inculquer les mêmes compétences.
Renault décide d'un déploiement en deux modules de deux et
quatre jours. Cachan forme les formateurs (entre 25 et 30
personnes) qui sont ensuite validés par Renault. L'ENS propose
également une offre d'assistance sur le terrain après la formation.
Deux supports de formation ont été conçu par l'ENS : un support
principal de 600 pages puis un mémento, basé sur les dix concepts
fondamentaux en cotation, beaucoup plus facile à utiliser et diffusé
plus largement. De plus, un QCM d'apprentissage a été mis en
place. L'ENS actualise régulièrement ses supports et choix
didactiques en fonction des problématiques émergentes.
A l'heure actuelle 35 000 personnes ont été formées. Après 15
années de collaboration, les deux partenaires ont constaté une
réelle montée en compétence et en opérationnalité des personnes
concernées. Cette formation a été également déployée chez les
fournisseurs en France et internationalisée, en particulier en
Roumanie chez Dacia.
Ce partenariat a généré une dynamique dans l’enseignement de la
cotation en France.
Le système éducatif a besoin de l’entreprise pour la formation
technique initiale des jeunes. Il a besoin de l’entreprise pour la
formation continue des enseignants. L’entreprise a besoin du
système éducatif pour former ses entrants et ses personnels en
place. La collaboration entre l’ENS de Cachan et Renault SA est de
ce point de vue exemplaire. Elle peut servir de modèle.
La formation continue dans l’industrie suisse, exemple
du tolérancement
Bilan d’expériences
Philippe Fischer (Directeur de la Fondation suisse pour la recherche
en microtechnique (FSRM)), Neuchâtel
La formation continue en Suisse
Les employés suisses ne disposent pas, comme en France, de
dispositifs favorisant la formation continue. L’idée d’un
apprentissage tout au long de la vie est largement partagée par la
classe politique suisse, mais aucune mesure n’est prise dans ce
sens. Ce sont finalement les entreprises qui mettent en place des
politiques internes favorisant la formation continue de leurs
employés. Elles accroissent ainsi leur productivité et leur capacité
d’innovation.
L’analyse 2006 sur la population active en Suisse montre que 45%
des personnes actives participent à des activités de formation
continue. 86% d’entre elles le font avec un soutien de leur
entreprise. On constate un taux de participation plus élevé chez les
cadres et un soutien plus marqué dans les grandes entreprises. Les
cours pour cadres sont d’ailleurs les plus utilisés (15%). Les
techniques de productions industrielles représentent 7% des cours
fréquentés.
L’offre de formation continue est assurée en Suisse pour un tiers
par les entreprises elle-même, un tiers par les institutions de
formation de base (écoles professionnelles, écoles d’ingénieurs,
écoles polytechniques et universités) et un tiers par d’autres
institutions, principalement privées. Les entreprises se chargent de
la formation spécifique « métiers », les écoles assument surtout les
formations certifiantes de type 3ème cycle et les institutions
privées proposent toutes sortes de cours et séminaires de courte
durée sur des sujets spécifiques.
JET EDUCATION
24 mars 2009
Positionnement de la FSRM
Spécialisée dans la formation continue des entreprises, la
Fondation suisse pour la recherche en microtechnique (FSRM)
assure le perfectionnement technique de plus de 1500 ingénieurs,
techniciens et chercheurs chaque année. Forte de plus de 170
thèmes de cours, l’offre de la FSRM inclut de nombreux sujets liés
aux techniques de fabrication, de production industrielle, de
contrôle, de développement de produits, de normes spécifiques et
de management de projet. Ils répondent à des besoins engendrés
par le vécu des employés dans la pratique, soit suite à l’émergence
de nouvelles techniques, de nouvelles normes et législations liées à
certaines branches, soit suite à des changements de fonction ou
d’employeur. Les inscriptions aux cours de la FSRM sont
commandées dans 90% des cas par l’apprenant lui-même et
financées dans quasi 100% des cas par son employeur. Ils
répondent à un besoin réel.
Exemple du tolérancement
Le thème du Tolérancement a été introduit pour la première fois en
2007, et a connu immédiatement un grand succès auprès des
industriels, notamment dans le secteur horloger. La plupart des
apprenants ont déjà suivi des cours de base de tolérancement
durant leurs études, puis ont fait leurs premières erreurs dans la
vie pratique. La formation donnée par le Professeur Jacques Jacot
traite particulièrement de l’influence de la réduction des dimensions
sur le tolérancement dans le cas d’assemblages de produits
miniaturisés. Elle traite de la méthode de tolérancement inertiel et
permet aux participants de découvrir des méthodes alternatives de
tolérancement. Cette formation est donnée sur une journée et a
déjà été reconduite à quatre reprises.
Exemple de progression de l’enseignement du
tolérancement à l’université de Bordeaux : concepts,
démarches et outils
« skin » modèle, fiche de lecture GPS, graphes, théorie des
mécanismes, domaine jeu, MECAmaster, GAIA, FTA
Alex Ballu, Denis Teissandier (Maîtres de conférences Université de
Bordeaux)
Depuis plus de quinze ans, des enseignements de cotation avec
une vision tridimensionnelle des chaînes de cotes sont dispensés à
l’Université de Bordeaux dans le cadre de la licence et du master.
L’enseignement du tolérancement se déroule sur trois ans, il
représente environ 70h par étudiant en troisième année de licence,
45h par étudiant en première année de master et 60h par étudiant
en seconde année de master professionnel de Conception Avancée.
Il est également enseigné en préparation au concours du CAPLP.
L’enseignement repose sur une progression pédagogique à base de
concepts et de démarches en essayant de faire appel à la réflexion
des étudiants. Les concepts et démarches sont repris de travaux
externes ou internes à l’université. Ils sont raccrochés à d’autres
enseignements, principalement les enseignements de théorie des
mécanismes et d’analyse fonctionnelle.
Les points abordés peuvent être classés en trois grandes
catégories :
- les spécifications ISO GPS et les moyens métrologiques associés
(états de surface, spécifications dimensionnelles, spécifications
géométriques, enveloppe, maximum et minimum de matière)
- les démarches de tolérancement (décomposition structurelle et
fonctionnelle du produit, détermination intuitive des surfaces à
tolérancer, choix des spécifications),
JET EDUCATION
24 mars 2009
-
les aspects calculatoires avec la simulation des écarts de
fabrication et des jeux et leur métrologie (chaînes de cotes
unidimensionnelles et tridimensionnelles, simulation des écarts
de mise en position, métrologie tridimensionnelle)
Systèmes), SIMDI (OGP Annecy Transfert), mesure des domaines
jeux (dispositif développé en interne), mesure des dispersions
unidimensionnelles et tridimensionnelles (dispositif développé en
interne), Prélude Inspection (MDTVision)
Pour la connaissance des spécifications, le point de départ est le
« skin » modèle pour bien distinguer les éléments idéaux et nonidéaux, à partir de là, les liens entre l’écriture graphique (syntaxe)
et sa signification (sémantique) sont établis. L’apprentissage de ce
langage technique est structuré par l’utilisation d’une fiche GPS de
lecture.
Formation initiale au tolérancement à Polytech'Savoie
Sensibilisation aux rôles et aux enjeux du tolérancement
dans les relations inter entreprises ; méthodes pratiques et
normes pour le bureau d’étude
Le principe de base des démarches de tolérancement est la
détermination des écarts géométriques des surfaces ayant une
influence sur les conditions fonctionnelles. A cette fin, nous avons
développé une extension au tolérancement des graphes des
liaisons utilisés en cinématique. L’utilisation de ces graphes est
intéressante car les étudiants ont déjà travaillé sur la modélisation
des mécanismes par des graphes depuis la première année de
licence. Sur ces graphes des liaisons, sont mis en évidence les
influences des écarts de chaque surface, les groupes fonctionnels
ou les SATT. Les besoins en spécification pour chaque pièce en
découlent.
La base des calculs de déplacements en 3D est le torseur de petits
déplacements. Il est utilisé classiquement pour la métrologie
tridimensionnelle. Il est également utilisé, en place du torseur
cinématique, pour la fermeture des cycles dans les graphes de
liaison. En dernière année, les domaines jeux sont abordés et
permettent d’analyser graphiquement certains phénomènes.
Une part importante de l’apprentissage est réalisée au travers de
travaux pratiques. Nous utilisons alors des outils didactiques ou
industriels : GAIA (EADS IW), MECAmaster, Catia FTA (Dassault
Max Giordano (professeur Polytech’Savoie)
Eric Pairel (Maître de conférence Polytech’Savoie)
Partant des activités de recherche en tolérancement et soucieux
d’apporter des compétences utiles aux entreprises, les enseignants
de Polytech'Savoie ont élaboré cette année un module de 40
heures de formation au tolérancement pour les élèves ingénieurs
en troisième année d’ingénierie mécanique et de mécatronique.
L’objectif est de leur donner des méthodes pratiques leur
permettant de traiter les problèmes de tolérancement en bureau
d’études ainsi qu’une connaissance de base du tolérancement
géométrique normalisé.
Après une sensibilisation aux rôles et aux enjeux du tolérancement
dans les relations entre entreprises, la formation est organisée par
type de problème de difficulté croissante :
- Problème unidimensionnel et méthode de la chaîne de cotes :
une classification des problèmes unidimensionnels selon le
nombre de cotes conditions et le nombre de configurations du
mécanisme est proposé ce qui permet d’orienter vers la
méthode de résolution (manuelle, fiche Excel). La répartition
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24 mars 2009
-
-
des tolérances est présentée suivant l’approche dite du « pire
cas » et suivant l’approche statique. Les tolérances qui en
résultent sont discutées et le tolérancement inertiel est
présenté.
Problème bidimensionnel et méthode du tolérancement
paramétrique : à la base de la plupart des logiciels
commerciaux, cette méthode est présentée sur des esquisses
bidimensionnelles en utilisant les possibilités des logiciels de
CAO standards (variationnels 2D) pour déterminer les
coefficients d’influence et les tolérances des paramètres
géométriques. Ces tolérances doivent ensuite être exprimées
suivant le langage normalisé.
Problème tridimensionnel, méthode des états virtuels et
méthode des zones liées : dans le cas d’assemblages
tridimensionnels les états virtuels définis par les normes sur
l’exigence du maximum de matière peuvent être directement
utilisés comme méthode géométrique de tolérancement
tridimensionnel. La méthode des zones liées, issue des travaux
de recherche menés à Polytech'Savoie, est une approche
géométrique plus générale qui permet de déterminer les
tolérances. Ces deux méthodes présentent l’intérêt de faire
abstraction de la syntaxe normalisée, parfois compliquée, pour
se focaliser sur les conditions géométriques fonctionnelles. Les
zones ou les états virtuels obtenus sont ensuite exprimés sous
forme de tolérances normalisées.
Point sur la normalisation : évolutions et perspectives
Approches pédagogiques et industrielles.
Frédéric Charpentier (Professeur agrégé IUFM et expert AFNOR)
La cotation fonctionnelle des produits industriels devient une
préoccupation grandissante dans les démarches de conception
intégrée. Afin de répondre à des problématiques de prescription, de
conception et de vérification, les différents acteurs industriels,
contribuant à l’élaboration des produits, doivent utiliser un système
de communication rigoureux et général. La démarche normative
liée à la « spécification géométrique des produits » s’efforce de
donner des outils permettant de répondre à ces problématiques.
Dans un premier temps il convient de rappeler que les normes ne
sont pas des textes réglementaires, mais de textes de référence
officiels auxquels chacun peut se référer de façon volontaire.
Dans les années 1990, les normes relatives au tolérancement et à
la
métrologie
comportaient
de
nombreuses
lacunes
et
contradictions. Elles étaient développées par différents comités
techniques et au coup par coup sans vision globale.
En 1996, les instances de normalisation créent le comité technique
213, chargé d'harmoniser les normes liées au tolérancement et de
faire un lien entre le concept GPS et la réalité. Ce comité édite la
norme FD CR ISO/TR 14638 (Spécification géométrique des
produits – schéma directeur) qui défini le concept général GPS et
introduit le chaînage de toutes les normes relatives à ce sujet.
Depuis, les évolutions des normes dans ce domaine sont
importantes, voire radicales, apportant une cohérence dans la
spécification du produit tant en conception qu’au niveau du
contrôle. Toutes les normes existantes dans ce domaine ont été
réorganisées, modifiées, fusionnées, créées. Aujourd'hui, la matrice
GPS se compose d'une norme fondamentale (ISO/TR 14638), de
normes globales (ISO 10579, ISO 17450…) et de normes pour les
concepteurs (ISO 1101, ISO 2692,…).
Les normes sont élaborées par le comité technique de manière très
rigoureuse. Après rédaction du texte, le projet est soumis à une
JET EDUCATION
24 mars 2009
enquête puis approbation avant d'être publié dans sa version
définitive.
En matière d'enseignement, la norme ISO 17450 a introduit un
vocabulaire commun et posé les bases d’un langage de description
géométrique des produits, utilisable en conception, fabrication et
contrôle et indépendant du support de communication. Elle définit
des termes et définitions qui permettent une continuité dans les
savoirs du pré baccalauréat au post baccalauréat. Les enseignants
ont également à leur disposition différents outils qui s'appuient sur
des termes et définitions normalisés, comme la fiche GPS ou un
logiciel d'assistance à la métrologie.
Formation initiale au tolérancement en
licence professionnelle
Cotation Automatique, présentation de la méthode clic
ANSELMETTI Bernard (Professeur LURPA - ENS de CACHAN)
La maîtrise de la cotation ISO au sein des entreprises ouvre
aujourd'hui la voie à une véritable démarche de cotation
fonctionnelle et à l'optimisation des tolérances. Toutefois, les
concepteurs buttent très rapidement sur la difficulté des calculs,
sur la gestion d'un grand nombre de données et sur la résolution
d'un système complexe d'inéquations. A court terme, on peut
espérer que des outils d'aide au tolérancement seront disponibles
au sein des systèmes de CAO, car les travaux de recherche
débouchent aujourd'hui sur une formalisation suffisamment précise
de ce problème jusqu'alors réservé à quelques experts
académiques et industriels.
En ce qui concerne l'aspect automatisation de la cotation quelques
outils logiciels ont été développés, en particulier :
- QUICK_GPS : cotation rapide d'une pièce isolée. La cotation est
très rapide, mais sans aucun aspect quantitatif. La cotation
proposée doit être validée par le concepteur car certaines
spécifications peuvent être considérées comme déjà assurées par
le tolérancement général.
- CLIC (Cotation en Localisation avec Influence des Contacts) :
cette méthode de cotation fonctionnelle d'un mécanisme composé
de pièces rigides se déroule avec les étapes suivantes :
o Mise en forme du problème de tolérancement en formalisant
la description des configurations du mécanisme étudié et de
la mise en position des pièces afin de respecter les
intentions du concepteur,
o Cotation des surfaces de mise en position
o Recherche des exigences fonctionnelles au sein du
mécanisme
o Cotation des pièces influentes pour une exigence donnée
o Génération de l'équation donnant la résultante 3D au pire
des cas et en statistique
o Optimisation des dimensions nominales du modèle pour
maximiser les tolérances.
Il faut noter que les aspects cotations peuvent être parfaitement
traités et vérifiés "à la main".
Actuellement, les maquettes informatiques sont développées dans
l'environnement CATIA V5, en VBA CATIA pour les interactions
avec la CAO. Pour CLIC, tous les calculs sont réalisés dans
l'environnement EXCEL avec des procédures VBA EXCEL.
L'optimisation est assurée par le solveur de EXCEL.
Il s'agit encore de maquettes informatiques au niveau recherche
mais qui préfigurent les outils industriels de demain. C'est pourquoi
JET EDUCATION
24 mars 2009
ces outils et ces méthodologies doivent commencer à être
enseignées pour les concepteurs de demain.
Tolérancement inertiel : expérience et
formation industrielle
Une approche originale du traitement statistique
du tolérancement
Maurice Pillet (professeur IUT Annecy-le-Vieux, Laboratoire Symme
– Polytech’Savoie)
Tolérancer un plan c’est accepter des écarts par rapport à une
situation idéale ! Depuis plusieurs siècles que le mot tolérance est
apparu, lorsque l’on a voulu maîtriser la variabilité pour permettre
l’interchangeabilité, la tolérance s’est exprimée par un intervalle
d’acceptation des produits.
Dès lors s’est posé la question de la détermination de cet intervalle.
Au pire des cas ? Avec un raisonnement statistique ? Un compromis
entre ces deux extrêmes ? Force est de constater qu’aucune
solution vraiment satisfaisante pour les deux parties (le producteur
et le concepteur) n’est apparue.
Le tolérancement inertiel est une rupture dans la façon de voir le
tolérancement en ne fixant plus d’intervalle de tolérance, mais en
cherchant à maîtriser la variabilité autour de la cible. Ce qui est
tolérancé ce n’est plus un intervalle, mais la variance autour de la
cible. Cela permet de trouver un bien meilleur compromis entre la
variabilité que l’on peut permettre au producteur et la garantie de
qualité que l’on doit au concepteur.
L’évolution récente des moyens de production avec les machines à
commandes numériques de plus en plus précises renforce ce besoin
de faire évoluer la façon d’exprimer le tolérancement. Les
entreprises qui expérimentent cette nouvelle approche témoignent
de l’intérêt de revoir notre façon d’aborder les notions de
conformité et de pilotage.
Ce qui fait la qualité des produits, c’est le respect de la cote cible.
Des années de mauvaises pratiques enseignées dans nos
établissements d’enseignement (aussi bien au lycée que dans nos
écoles d’ingénieurs) ont conduit à des comportements et à une
culture de la tolérance incompatible avec la qualité des produits.
L’enseignement du tolérancement inertiel dans les entreprises
pilotes, permet d’infléchir ces mauvaises pratiques. Mais c’est dès
l’école qu’il faut le faire si l’on veut faire évoluer notre culture sur la
qualité des produits.
Formation à la cotation : Tolerance Manager
Présentation de l’approche Schneider. Applications
industrielles
Philippe Le Faou (directeur PCO Software)
Van Hoecke (ingénieur R&D / expert conception électromécanique
Schneider)
Avec ses 120000 employées dans 102 pays et 4% de son CA
investi en R&D, Schneider Electric a mis en place sa propre
démarche de formation au tolérancement. Ainsi tous les
concepteurs reçoivent la même formation et doivent être capables
de travailler de manière cohérente et synchronisée partout dans le
monde (7000 concepteurs dans 25 pays, 24 centres de
développement majeurs). De son côté, PCO Software est appelé
par ses principaux clients, dont Schneider Electric, pour effectuer
des missions d’évaluation des connaissances, de formation, de
conseil en développement de produit ainsi que des études
complètes de cotation fonctionnelle et de Tolérancement. La société
JET EDUCATION
24 mars 2009
réalise également de l’assistance pour la qualification des
constituants et des outils et l’exploitation des mesures pour
finaliser les phases de qualification produit process. Elle est aussi
sollicitée par ses clients pour les accompagner dans leur
recrutement de personnels de bureau d’étude.
Les formations mises en place chez Schneider répondent à des
cahiers des charges définis par des référentiels corporate. Cela
permet une validation permanente du contenu à toutes les étapes
de la conception, depuis l'étude de faisabilité jusqu'au groupe
pilote. Le processus de formation peut être engagé après des
entretiens de carrière et compétence par le manager, ou suite aux
évaluations de performance et de maturité des centres techniques.
Le cursus de formation mis en place pour la maîtrise de la cotation
et du tolérancement dans les composants produits est basé sur 5
modules. Chaque formation est alimentée par le référentiel métier
de l'entreprise. Afin de mieux cibler chaque formation, des QCM en
ligne ont été mis en place en complément d'un entretien de
compétence. La mise en place de ces méthodes leur a permis de
dérouler plus de 11500 jours de formation sur 4 ans pour plus de
2000 collaborateurs. Un système d'évaluation en ligne a été
également intégré afin de mesurer la satisfaction à chaud ainsi que
l'impact à plus long terme.
Plus concrètement, l'exemple du "tolérancement capable" montre
l'importance de la méthodologie dans la mise en place de ce
concept dans les développements de nouveaux produits
manufacturés
La mise en œuvre du tolérancement capable part du constat que
« c’est l’étendue des intervalles de tolérance de chaque cote d’une
fonction qui détermine les nominaux centrés des cotes de celleci ».
Le « tolérancement capable » est une des pièces maîtresses du
dossier justificatif de conception présenté au management afin de
valider les investissements industriels d’un projet de produits
manufacturés.
Le dossier justificatif est hiérarchisé par l’analyse fonctionnelle et
son AMDEC associée. Ces deux analyses permettent d’élaborer, en
fonction de la solution retenue, l’ensemble des conditions
fonctionnelles qui permettra de valider le développement. L’étude
de ces conditions fonctionnelles permet, en fonction de la gravité
déterminée par l’AMDEC, l’identification des critères fonctionnels.
Puis il faut faire l’étude de la dispersion de ces critères, soit en
fonction de l’historique de l’entreprise, soit en réalisant une étude
statistique de la dispersion observée (exemple par des moules
provisoires). Une fois les IT déterminés (au travers d’une étude de
Cp prévisionnelle), la recherche des valeurs optimums des
nominaux des cotes devient possible, soit pour valider la dispersion
admissible des fonctions par le cahier des charges fonctionnel soit
pour établir la dispersion prévisionnelle des fonctions et d’en établir
le plan de qualification aux limites, ce qui permet de valider que
cette dispersion ne perturbe par le fonctionnement du produit.
Cette étape accomplie, nous avons la garantie que lors du
lancement des outillages, les cibles optimums sont connues
(nominal centré) pour la réalisation des outillages définitifs. La
validation prévisionnelle des Cp, nous garantie qu’il existera bien
une solution de calage des outillages (cpk et Coefficient de
Centrage). Ainsi le risque de subir des « trains » de modifications
sans fin sera évité. Le résultat attendu est la maîtrise des coûts
donc, la rentabilité du projet et la garantie des marges attendues.
La mise en œuvre d’une politique de « tolérancement capable » est
donc bien une discipline majeure dans la maîtrise des
développements.