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Initialisation d'une démarche Qualité pour l'utilisation d'un Tribomètre
bouthors
Vincent BOUTHORS
Référence bibliographique à rappeler pour tout usage :
Initialisation d'une démarche Qualité pour l'obtention de résultats d’essai fiables avec un Tribomètre, Vincent Bouthors, Patrice Flament, Mohamed Rida Mekkaoui, Projet d'Intégration, Mastère Spécialisé Normalisation, Qualité, Certification, Essai (NQCE), UTC, 2006-2007, URL : http://www.utc.fr/mastermq ; Université de Technologie de Compiègne
RESUME
Le rapport traite de la mise en place de propositions d’actions permettant de maîtriser les risques liés au processus d’essais sur l’obtention de résultats de mesure réalisés  avec un tribomètre (machine permettant de mesurer le coefficient de frottement), pour satisfaire les clients industriels.

Pour ce faire, il a fallu identifier les causes du problème en listant les exigences essentielles des normes NF ISO/CEI 17025 : 2005 et NF EN ISO 9001 : 2000 applicables au Laboratoire concerné. Nous avons ensuite procédé à l’élaboration des options possibles puis analysé leur faisabilité, pertinence et applicabilité.

            Trois documents sont produits :

  •     un questionnaire d’auto évaluation qui a permis de mesurer l’état qualité initial du Laboratoire,
  •     un logigramme du processus de réalisation d’essai avec identification des points critiques,
  •     une check-list opératoire permettant de standardiser la manipulation sur le tribomètre.


Ces résultats initient la démarche qualité du Laboratoire qui à plus long terme pourrait aboutir à une accréditation du Laboratoire. 

 Mots clés : tribomètre, check-list operatoire, grille d'autoévaluation, ISO 9001, ISO 17025

ABSTRACT

This report is devoted to the proposals installation for the actions making process, that lets it possible to control the risks, related to the tests for obtaining results of the measurements carried out by the tribometer (the device for the friction coefficient measurements). These proposals are given to satisfy to the industrial customers requirements. 

For this purpose it was necessary to identify the causes of the problem by listing the essential requirements of standards NF ISO/CEI 17025:2005 and NF IN ISO 9001:2000 applicable to the Laboratory concerned. The next step, we have elaborated, was the possible options development and then we have analyzed their feasibility, relevance and applicability.

Three documents are produced :

  • a questionnaire of car evaluation which made it possible to measure the initial state quality of the Laboratory,
  • a logigramme of the test process realization with the identification of the critical points,
  • an operational checklist allowing to standardize the handling on the tribometer.

These results initiate the quality of the Laboratory and later will allow to get the Laboratory’s accreditation.

 Key words : tribometer, operational check-list, self-evaluation, ISO 9001, ISO 17025

Remerciements

    Nous remercions les personnes que nous avons sollicitées, qui nous ont consacré de leur temps :


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Sommaire


L’INTRODUCTION                                                                                                                                 

        1 – Contexte                                                                                                                                    

        2 – Présentation du Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM)                                     

        3 – Notions de tribologie                                                                                                              

 
LES ENJEUX DU PROJET                                                                                                              

 
LA PROBLEMATIQUE                                                                                                       

 
LES CRITERES DE SUCCES                                                                                                         

 
L’ANALYSE DES RISQUES PROJET                                                                                                

 
L’IDENTIFICATION DES CAUSES DU PROBLEME                                                                        

 
L’ELABORATION DES OPTIONS D’INTERVENTION                                                                        

        1 Identification de nos options d'intervention                                                                           

        2 Avantages / Inconvénients de la démarche (faisabilité et pertinence)                                  

        3 Identification des principaux risques : (Diagramme de décision)                                                         

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MODE D’INTERVENTION / MISE EN OEUVRE                                                                                

        1 – Réalisation de la démarche                                                                                                       

        2 – Faisabilité                                                                                                                                  

 
LES RESULTATS OBTENUS                                                                                                            

          
LES PROPOSITIONS D’AMELIORATION                                                                                         

 
LE PLANNING DU PROJET                                                                                                               

 
LA CONCLUSION ET LES PERSPECTIVES                                                                                        

 
LA BIBLIOGRAPHIE


ANNEXES
                                                                                                                      

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INTRODUCTION

 1 – Contexte

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    Le Laboratoire ROBERVAL FRE2833 CNRS, dans le cadre de l’activité Tribologie de l’UTC possède dans ses laboratoires des tribomètres (tribologie = étude des frottements). L’UTC les utilise pour faire de la     recherche, pour former ses étudiants (thésards, doctorants) ainsi que pour faire des essais pour le compte d’industriels. Le CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques) est un partenaire privilégié de l’UTC et un accord cadre a été mis en place entre ces deux acteurs.

    Les activités de Tribologie tout comme le Laboratoire de Génie Mécanique n’a pas de politique qualité ni même un engagement fort de la part de la Direction de l’UTC. Monsieur Jean-Marc ROELANDT, Directeur du Laboratoire Département Génie des Systèmes Mécaniques (dont dépend le Laboratoire Roberval) ne s’engage pas officiellement quant au développement et à la mise en œuvre d’un Système de Management de la Qualité.

    Cependant, il appui l’initiative de Madame RICHARD en matière de démarche qualité. Il a par ailleurs prévu de former en externe trois Techniciens en 2007 en Assurance Qualité pour suivre techniquement les équipements.

    D’après Monsieur ROELANDT, la Direction de l’UTC ne s’est pas officiellement engagée. Jusqu’à présent, la Recherche est la première priorité.

    La mise en place d’une proposition de démarche Qualité pour maîtriser les risques d’erreurs des résultats lors de l’utilisation du tribomètre servant à des études d’essais est malgré tout nécessaire. De plus, l’UTC tout comme le CETIM sont estampillés Label Carnot (le dispositif Carnot est une mesure du Pacte pour
la Recherche destinée à favoriser les collaborations entre recherche publique et recherche privée), ce qui impose à l’UTC de respecter ses engagements de démarche qualité dans ses unités de recherche afin de garder le label.

2 Présentation du Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM Senlis)


    Créé en 1965 à l'initiative des entreprises de la mécanique et de leur organisation professionnelle - qui le pilotent -, le Centre technique des industries mécaniques est placé sous la tutelle de l'Etat.

    Il est administré par un Conseil de 32 membres, constitué pour moitié par des industriels mécaniciens.

    Un Comité technique assiste et conseille le Directeur Général sur les questions d'ordre scientifique et technique.

    Les commissions professionnelles sont des instances privilégiées de communication et de travail collectif avec les entreprises de la profession.

    Le Directeur Général est entouré du Comité de Direction. 730 personnes, dont 560 Ingénieurs et Techniciens, constituent le personnel du CETIM [1].

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3 – Notions de tribologie :

    Le mot tribologie, construit à partir des racines grecques tribein, frotter et logos, discours, étude, désigne la science qui étudie les phénomènes susceptibles de se produire lorsque deux corps en contact sont animés de mouvements relatifs. Il recouvre, entre autres, tous les domaines du frottement, de l'usure et de la lubrification.

Exemple :

frottement

Figure 1 : exemple de frottement [2]


    La tribologie s'intéresse aussi aux diverses méthodes qui permettent de donner un « bon comportement » à ces contacts, sachant que les organes mécaniques « lâchent » bien plus souvent aujourd'hui par leurs surfaces que par leur volume. Son étude s'impose pour de nombreuses raisons (coût des dégâts liés aux frottements représentent environ 3% du PIB d’un pays industrialisé). Ces recherches permettent :


    La recherche en tribologie est longue, coûteuse tant sur le plan matériel que sur le plan humain, et les lieux où l'on pourrait aujourd'hui l'entreprendre sont devenus rarissimes. Actuellement de nombreux organismes ou entreprises sont amenés à faire de la recherche appliquée à propos de tel ou tel produit, élément de machine ou processus de fabrication. Jusqu’à la fin des années 1980, les résultats étaient publiés dans des revues de haut niveau comme celles qu’éditaient SKF (roulements à billes), Brown-Boveri (construction de matériel électrique, hydraulique, thermique, nucléaire, ...), le Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM), etc. [3].

    L’UTC dans sa dynamique d’innovation et de recherche s’est procuré plusieurs tribomètres, afin d’offrir à ses chercheurs les moyens nécessaires à l’avancement de leurs recherches, ainsi que pallier les demandes croissantes d’étude de faisabilité au niveau régional (en premier lieu) et au niveau national.

    Cependant la tribologie n’est pas une science exacte, car d’après une expérience effectuée par le CETIM, qui a essayé de tester des éprouvettes (3 éprouvettes pour chaque pays) ayant des caractéristiques mécaniques identiques, le coefficient de frottement diverge d’une éprouvette à une autre et d’un laboratoire à l'autre (Figure 2)
 

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frottement2

Figure 2 : Reproduction tiré d’un Article Usure et Frottement ; Magazine CETIM - Informations n°164 - Juin 1999

   
    D’après ce schéma (figure 2), on constate que les résultats de frottements
sont très dispersés. Ce qui amène à dire que la machine d’essai influence beaucoup la reproductibilité des essais de frottement normalisé. D’ou l’importance de s’assurer qu’initialement malgré ce phénomène que tout le dispositif de mesure soit en état de donner des résultats fiables.

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LES ENJEUX DU PROJET


    Dans un monde où les entités de recherche sont de plus en plus en concurrence, le "client" a des exigences croissantes et réclame des garanties (au sens de l'Assurance de
la Qualité) quant au produit qui lui sera fourni pour l'investissement financier qu'il consent. Ce mouvement conduit naturellement à se poser la question de la Qualité en Recherche [4].
Il est évident que la recherche financée par des commanditaires publics ou privés doit satisfaire à des critères de Qualité.

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Les laboratoires similaires en France et leur état « qualité » :

    Il existe d’autres Laboratoires similaires en France :

    Deux gros Laboratoires de Tribologie :

     Ainsi que d’autres Laboratoires plus petits, entre autres à Poitiers et Nancy, de taille comparable à celui de l’UTC.

     L’état actuel de la Qualité (au sens de l'Assurance de la Qualité) de ces Laboratoires français tend vers zéro ; le LTDS, quant à lui commence tout juste une démarche qualité.


Les enjeux des différentes parties prenantes
(UTC et CETIM) :

    Pour l’UTC :

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    Pour le CETIM, obtenir :

 
    Le Laboratoire ROBERVAL a réalisé une trentaine d’essais pour EADS en 1999-2000. Il a réalisé une dizaine d’essais pour le CRITTAS en 2006. Le Laboratoire démarre une campagne de 171 essais pour le CETIM, fin 2006 / courant 2007. Chacun de ces 171 essais durant environ ½ heure (sans compter le temps pour chiffrer, négocier commercialement, commander, mettre au point, dépouiller les résultats, rédiger le PV etc.).

 
    Le Laboratoire ROBERVAL vise pour chaque année à venir (à compter de 2007 ou de 2008) l’équivalent de 6 affaires de 171 essais. Il veut prouver qu’il est compétent techniquement, qu’il délivre des résultats de qualité pour les 171 essais du CETIM qui seront réalisés en 2007 (60 %) pour initier en 2008 un partenariat axé Recherche avec le CETIM (37 %).*

ESSAIS POUR :                  2006               2007               2008

Clients                               15 %               60 %               37 %

Activité Recherche               60 %               15 %               37 %

Travaux pratiques                25 %               25 %               26 %

 * Selon Mme RICHARD Caroline (Professeur Chercheur dans le cadre des Activités de Tribologie à l'UTC)



LA PROBLEMATIQUE

«Cadrage» de la problématique par la méthode du QQOQCP.

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 ·  Qui sont les acteurs concernés ?


·  Quel est le problème ?


·  Où se situe le problème ?


·  Quand apparaît le problème ?


·  Comment apparaît le problème ?


·  Pourquoi résoudre ce problème ?

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LES CRITERES DE SUCCES


Si les livrables de notre projet sont :

nous considèrerons que notre projet est un succès.

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L’ANALYSE DES RISQUES PROJET


    3 risques ont été identifiés sur le projet :

         Risque 1

          Ne pas trouver d’informations sur Internet sur une démarche Qualité sur un équipement de mesure en laboratoire

          Alternatives :

         Demander à Mme Caroline RICHARD des informations ou des contacts éventuels.

         Contacter le Responsable Qualité du CETIM pour obtenir des informations sur l’élaboration de notre démarche.

         Demander à notre encadrant (Jean Pierre CALISTE) des informations et des pistes de recherche.

         Rencontrer Mme Béatrice KONIG (documentaliste).

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         Risque 2

          Ne pas être suffisamment disponible pour prendre contact avec nos interlocuteurs (Mme RICHARD, le Responsable Qualité du CETIM)

           Alternatives :

         Rencontrer des intervenants du CETIM lors de leur passage à l’UTC pour l’étalonnage du tribomètre ou autre.

         Prendre contact pendant les vacances.

 
         Risque 3

          Nos interlocuteurs ne sont pas disponibles pour nous rencontrer (congés, réunions, cours …)

          Alternatives :

         Rechercher des contacts auprès de nos connaissances professionnelles.

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L’IDENTIFICATION DES CAUSES DU PROBLEME


    Afin de déterminer les causes du manque de maîtrise des points critiques du processus d’essais du tribomètre TE77, nous avons utilisé le diagramme cause effet (diagramme d’Ishikawa). Cette méthode permettra de passer en revue les différentes familles de facteurs qui nous semblent essentiels et pouvant affecter les résultats de mesure.

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    Afin d’être exhaustif, nous avons repris les normes (NF ISO/CEI 17025:2005 et NF EN ISO 9001:2000) point par point et listé ces exigences essentielles pouvant réduire ces risques.

ishikawa_complet
 


Figure 3 : Diagramme d’Ishikawa pour la détermination les causes de notre problématique [5]


    Pour plus de détails concernant les différentes familles spécifiées dans le diagramme ci-dessus voir le fichier :

Présentation PowerPoint : « Ishikawa detaillé.ppt»

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L’ELABORATION DES OPTIONS D’INTERVENTION


1
Identification de nos options d’intervention :
  

    Suite au diagramme d’Ishikawa, il apparaît qu’un nombre important d’exigences doivent être maîtrisées. Or, il semble illusoire que dans le cadre de notre projet nous puissions mettre en place l’ensemble de ces exigences.

    Pour cela, il faudrait :

2 Avantages / Inconvénients de nos options d’intervention : 

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-        Pour l’option de recrutement d’un Responsable Qualité ou faire appel au service d’un consultant externe :

Inconvénients : trop cher (le Laboratoire n’a pas de moyens financiers), trop long (processus de recrutement)

Avantages : le système sera mis en place par un professionnel


-        Pour l’option de l’audit interne :

Inconvénients : trop cher (le Laboratoire n’a pas de moyens financiers), trop long (consulter, mettre au budget…)

Avantages : nous connaîtrons l’état qualité initial du Laboratoire et des actions de progrès pourront être envisagées dans les directions appropriées.


-        Pour l’option de rédaction d’un logigramme du processus d’essai :

Inconvénients : Trop détaillé, le processus peut être difficile à appliquer, mais surtout, il fera référence à des documents non existants (procédures, enregistrements, etc.) 

Avantages : bonne maîtrise du processus d’essai


-        Pour l’option de réalisation de la Check-list de la manipulation :

Inconvénients : présence en permanence de fiches vierges à proximité de la machine.

Avantages : permet de valider chaque étape de l’utilisation du Tribomètre par un contrôle systématique, par tous les utilisateurs.


-      Pour les options faire appel au CETIM pour étalonner le Tribomètre et au constructeur PLINT pour les opérations de maintenance (le CETIM étalonne le TE77 mais un contrat de maintenance n’a pas été souscrit) :

Inconvénients : coût d’une prestation de maintenance (sachant qu’une intervention ponctuelle de PLINT coûte environ 2000 Euros HT).

Avantages : fiabilité technique assurée de l’instrument de mesure.


3 Identification des principaux risques : (Diagramme de décision)

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 diag_decision


    Suite à ce diagramme de décision [5] trois principales options d’intervention vont être retenues :

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MODE D’INTERVENTION / MISE EN OEUVRE

 
  Nous allons donc proposer trois modes d’intervention au sein du Laboratoire Roberval dans le cadre des activités de Tribologie.



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1 – Réalisation de la démarche

    La réalisation de nos options est représentée sous forme de logigramme [5].

logi_grille
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 logi_logigramme

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2 – Faisabilité

    La faisabilité de nos options d’intervention est présentée dans le tableau suivant [5]

faisabilite

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LES RESULTATS OBTENUS


    Après interventions ces derniers mois du CETIM pour étalonner le tribomètre TE77 et après intervention payante de PLINT (fabricant de l’appareil) le 12 décembre 2006, le tribomètre donne toujours des résultats incohérents imputables à la machine elle-même (tribomètre et son logiciel). Non compétents sur cette partie technique, nous avons décidé de répondre à l’objectif initial en livrant trois documents
  :




 
    Une auto évaluation accompagnée a été réalisée à l’aide du questionnaire. La cartographie radar permet de repérer visuellement les points forts et les points faibles et désigne donc les thèmes prioritaires pour lesquels le Laboratoire Roberval devra entreprendre des actions.

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    Voici ci-dessous (figure 4) la cartographie radar de l’état initial du laboratoire ROBERVAL, dans le cadre des Activités de Tribologie.

 

cartographie_radar


Figure 4 : Cartographie radar de l’état initial qualité du laboratoire ROBERVAL, Activité de Tribologie [5]

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LES PROPOSITIONS D’AMELIORATION


    Nous traiterions plus rapidement la description de la situation et de la problèmatique ainsi que la note de clarification et de formulation du projet de manière à identifier les causes du problème avant la fin du premier jalon. Nous aurions alors perfectionné nos trois livrables.

 
    Etant donné que notre grille d’auto évaluation était basée en partie sur la norme NF EN ISO 9001:2000, nous aurions pu collaborer avec le groupe chargé de réaliser une grille d’audit basé sur ce même référentiel afin d’élaborer conjointement notre questionnaire d’auto évaluation.


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LE PLANNING DU PROJET

planning 

  legende

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CONCLUSION ET PERSPECTIVES


CONCLUSION :

    Nous avons mené à bon terme notre projet d’intégration en proposant ces trois livrables qui permettent de maîtriser les risques du processus d’essais réalisés avec le tribomètre TE77. En effet, nos documents sont simples, applicables par le Laboratoire Roberval, peu onéreux pour le Laboratoire, non chronophages pour son personnel et ont été rapidement mis en œuvre (état qualité initial mesuré).


PERSPECTIVES :

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    Pour l’avenir, nous préconisons au Laboratoire Roberval :

 
 
 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAPHIE


          Sites Internet :

         Documents :


         Référentiels Normatifs :

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ANNEXES


 

 tribometre_haute-temperature

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Figure 5 : Tribomètre Haute Température (www.sanyo-si.com)


 

  tribometre_detail


Figure 6 : Tribomètre TE 77 (Photos de l’UTC)


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