1 – Contexte

    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].

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 :

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 :

• d’assurer le bon fonctionnement et la fiabilité des machines,
• de diminuer le coût d'obtention des surfaces frottantes,
• d’améliorer le rendement et la longévité des machines,
• d’assurer la sécurité des biens et des personnes, particulièrement dans le domaine des transports,
• de contribuer à la santé publique et au confort, par exemple en diminuant les bruits, très nombreux, liés aux contacts mécaniques [3].

    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)
 

    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.

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

    Il existe d’autres Laboratoires similaires en France :

    Deux gros Laboratoires de Tribologie :

• le LTDS (Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes) – Centrale Lyon (environ 70 personnes) à Ecully,
• le LAMCOS (Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures) à Villeurbanne.

     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 :

• Obtenir des financements de la région Picardie ; la taille nécessaire est égale à l'UTC et le CETIM réunis (Mme RICHARD dit que ces chiffres sont à consolider et confidentiels : pas de quantification possible),
• Décrocher des nouveaux contrats auprès des industriels régionaux qui ont récemment soufferts et situés entre deux pôles dynamiques (régions parisienne et Nord Pas-de-Calais),
• Rester compétitif : le Laboratoire Roberval a pour l’instant un mois de retard pour son principal client qu’est le CETIM car le tribomètre donne des résultats erronés ; PLINT, le fabricant du TE77 doit intervenir en semaine 49 de l'année 2006,
• Anticiper la démarche qualité qui sera inévitablement demandée par la Direction de l’UTC,
• Garantir les résultats de mesure donnés avec des incertitudes de mesure (pour le Laboratoire et pour les Clients industriels).

    Pour le CETIM, obtenir :

• des résultats reproductibles entre les deux Laboratoires.
• des résultats avec les incertitudes de mesures.

 
    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 %).*

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

Si les livrables de notre projet sont :

• simples,
• applicables,
• rapides à mettre en œuvre,
• nécessitent peu de moyen pour les mettre en œuvre (coût tendant vers zéro),

nous considèrerons que notre projet est un succès.

    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.

    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.

    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.

    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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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 :

• Recruter soit un Responsable Qualité ou faire appel au service d’un consultant externe afin de mettre en place ces exigences,

• Faire un audit interne afin de connaître l’état initial de la Qualité des activités de Tribologie ; point de départ avant toute démarche,

• Faire un logigramme du processus de réalisation d’un essai en identifiant les étapes critiques et les documents associés,

• Faire une Check-list Opératoire déclinée du logigramme du processus de réalisation d’un essai,

• Faire appel au CETIM pour l’étalonnage du Tribomètre (effectué ces derniers mois),

• Faire appel au constructeur PLINT pour qualifier l’équipement de mesure.

2 – Avantages / Inconvénients de nos options d’intervention : 

-        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)

-        Pour l’option de l’audit interne :

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

-        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.) 

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

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

-      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)

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

• La formalisation d’un logigramme détaillant tout le processus de mesure d’un essai en identifiant l’ensemble des points critiques à maîtriser ainsi que les documents associés.
• Création d’un formulaire d’autoévaluation selon les référentiels NF ISO/CEI 17025:2005 et NF EN ISO 9001:2000
• Réalisation d’une Check-list de la manipulation, dérivée du logigramme processus de réalisation d’un essai.

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

• Premièrement, nous allons élaborer à partir des référentiels Normatifs NF EN ISO 9001:2000 (Systèmes de management de la qualité) et la NF EN ISO/CEI 17025:2005 (Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais) un questionnaire d’Autoévaluation reprenant des exigences essentielles de ces deux normes (classées par thème et faisant l’objet d’une cotation et pondération). Il aura comme finalité de faire l’état des lieux de la qualité au sein des Activités de Tribologie puis, de quantifier dans le temps les progrès effectués par le Laboratoire suite au résultat de l’autoévaluation.De plus, ce questionnaire renseigné va permettre à Mme RICHARD Responsable des activités de Tribologie et à son assistante de recherche Mme KOWANDY de visualiser les lacunes par thème afin d’orienter la marche du progrès qualité.

• Deuxièmement, nous allons élaborer l’ensemble du processus de réalisation d’un essai de laboratoire sous forme de logigramme avec notifié l’ensemble des points critiques à maîtriser ainsi que les documents associés nécessaires.

• Enfin, en troisième lieu nous allons réaliser une check-list de la manipulation en reprenant chaque étape de l’utilisation du Tribomètre.

1 – Réalisation de la démarche

    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  :

• le Processus de réalisation d’un essai sur tribomètre PLINT TE77 du Laboratoire Roberval de l’UTC,

• la Check-list de la manipulation du tribomètre PLINT TE77,

• un Questionnaire d’auto-évaluation basé sur les exigences essentielles des référentiels NF EN ISO 9001:2000 (Systèmes de Management de la Qualité) et NF EN ISO/CEI 17025:2005 (Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais).
  

• Le processus de réalisation d’un essai sur tribomètre n’était pas formalisé et a permis d’améliorer certaines étapes du-dit processus (par exemple l’étape du stockage approprié des éprouvettes).

 
    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.

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

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

    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.

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 :

    Pour l’avenir, nous préconisons au Laboratoire Roberval :

• de compléter, d’améliorer le processus de réalisation d’un essai ( notamment de rattacher des instructions), conjointement avec le CETIM puisqu’ils sont partenaires et possèdent le même tribomètre,

• d’utiliser pour chaque manipulation (Chercheurs, Etudiants…) la check-list de manipulation sur TE77,

• sans coût et rapidement, de réévaluer le niveau qualité avec le questionnaire d’auto-évaluation (par exemple chaque semestre), pour mesurer les progrès réalisés, déterminer de nouvelles actions à mettre en œuvre (amélioration continue). A plus long terme, le Laboratoire Roberval (avec le CETIM) pourra compléter de manière exhaustive ce questionnaire d’auto-évaluation (intégrer toutes les exigences de ces deux normes) s’il vise l’obtention d’une accréditation selon le référentiel NF EN ISO/CEI 17025 :2005 (Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais),

• de souscrire un contrat de maintenance pour le TE77 (dans un esprit de maintenance préventive, plutôt que d’intervenir sur l’équipement lorsqu’il tombe en panne ou lorsqu’il donne des signes incohérents),

• de prendre un stagiaire qualité pour poursuivre la démarche qualité initiée,

• de faire progresser cette démarche qualité avec d’autres Laboratoires (CETIM, LTDS, LAMCOS…),

• exploiter les résultats obtenus par le groupe chargé de réaliser le processus des bonnes pratiques du cahier de laboratoire étant donné que le Laboratoire Roberval vient d’initier l’utilisation des cahiers de laboratoire,

• de demander à la Direction de l’UTC de s’engager dans une démarche qualité, avec pour arguments : la qualité sert à gagner de l’argent et à satisfaire ses clients.