Système d’aide à la décision pour la génération des processus d’inspection par la fédération des expertises métier

Les objectifs opérationnels de l’inspection

L’inspection inspire à première vue deux objectifs opérationnels. Etant donnée la définition de l’inspection, des activités de mesure et d’essai d’une ou plusieurs caractéristiques du produit ou de son processus de fabrication, les fabricants perçoivent deux principales facettes de la démarche d’inspection : le contrôle de conformité du produit et le suivi de processus de fabrication.
L’inspection comprend en effet non seulement le suivi des variations du processus de fabrication mais aussi le suivi des changements importants qui en découlent au niveau des spécifications et des exigences. Ces changements empêchent la conformité des pièces et du produit au regard du cahier des charges établi lors de la conception du produit. Dans un système quelconque le rôle de l’inspection est de déterminer si oui ou non un produit, un service ou un système est conforme à des exigences, spécifications ou conditions imposées (PMBOK 2000).
La non-conformité des caractéristiques par rapport au cahier des charges entraine l’insatisfaction du client au regard de ses besoins (Zhao et al. 2009). La maîtrise de la variabilité des caractéristiques est fortement dépendante de l’ensemble des décisions explicites et implicites prises non seulement au cours de la conception de produit et ses composants, mais aussi lors du choix des méthodes de fabrication, processus et ressources. Cela est notamment le cas lors des prises de décisions qui aboutissent à un plan d’inspection. Dans un contexte industriel l’inspection se traduit comme une action, détective par notamment le contrôle de conformité ou préventive par le suivi de fabrication, qui permet de vérifier la conformité de l’état du système (prédire la non-conformité) par rapport à un cahier des charges (aux exigences opérationnelles) et d’avoir une bonne veille sur le déroulement du processus par des mesures de métrologie d’une façon régulière ou ponctuelle (irrégulière).
Les plans de contrôle de conformité du produit commencent à émerger, suite à la conception du produit en bureau d’études, lorsque les spécifications techniques critiques pour le client sont mises en évidence et traduites pour le bureau des méthodes ou en bureau de contrôle de qualité pour les grandes entreprises. La conformité des spécifications du produit dépend d’un ensemble explicite d’exigences auxquelles doivent répondre le produit ou le service. Elle est vérifiée au regard des exigences relatives aux étapes appropriées de la fabrication de produits (ISO 9001 2008). Il est à noter que le souhait final du client ne réside pas uniquement sur une caractéristique mais aussi sur le fonctionnement du produit (Pillet 2005) (Duret & Pillet 2011), c’est-à-dire un ensemble de caractéristiques. Le contrôle de conformité du produit n’améliore pas en soi ce dernier et il ne se suffit pas à lui seul.
Un plan d’inspection peut comprendre également l’identification de la variation du processus de fabrication, la détermination de la stratégie et même les limites de contrôle.
Elle peut être étendue au diagnostic de la variation de processus (Yang 2007). La planification de processus de fabrication traduit les exigences de la conception en paramètres et étapes des procédés de fabrication. Ainsi, la planification de la surveillance du processus de fabrication assure le respect des exigences et les contraintes de la conception du produit. Le suivi de fabrication vise à appliquer des méthodes appropriées pour la surveillance de processus afin de mesurer et d’évaluer son aptitude à atteindre les objectifs établis par le bureau d’études (ISO 9001 2008). Le bureau des méthodes est donc apte à identifier les opérations dont la (non-)aptitude pour la réalisation d’une spécification exige un suivi systématique de processus de fabrication.

Les objectifs stratégiques de l’inspection

La conformité du produit est assurée grâce à la fonctionnalité et le comportement de tous ces composants. Leur conformité par rapport aux exigences est vérifiée (pour être acceptée ou rejetée) par le contrôle de la qualité du produit. D’autre part la non-conformité pour le client peut être due à une dérive du procédé de fabrication. C’est pourquoi la surveillance préventive est parfois nécessaire pour maîtriser un système de production. Une politique de maintenance préventive peut assurer l’efficacité des moyens de production et peut réduire également le coût d’intervention lié à la dégradation ou la défaillance des moyens de production. Réduire le nombre de ces interventions que ce soit le contrôle de conformité ou le suivi de fabrication, augmente également la productivité du système. Réduction des coûts et augmentation de la productivité ont toujours été les principaux intérêts des industriels.
D’autre part les industriels confrontent les objectifs contradictoires du coût et de la qualité. Le maintien de la qualité exige une augmentation des investissements en détection et prévention des défaillances et peut conduire à une sur-qualité. En même temps vouloir réduire les coûts, mène à la réduction de la fréquence et de nombre des activités d’inspection et à une sous qualité.
D’après (Peters 1977), le besoin de la métrologie précise et exacte a émergé dans le monde industriel initialement dans le but de réduire les activités d’assemblage et de garantir l’interchangeabilité des composants. La métrologie passive, la vérification de satisfaction des exigences après les opérations de fabrication n’a pas été souvent défendable d’un point de vue économique. L’apparition de la métrologie active a déclenché une tendance à la réalisation des mesures plus proche des opérations de fabrication tout au long du processus afin de pouvoir intervenir le plus rapidement possible dans le cas d’une dérive au niveau du processus. Cela limite des surcoûts dus au maintien des produits défectueux dans la chaine de fabrication et mène à privilégier un équilibre entre la prévention et la détection pour répondre à des questions vitales au sein de l’entreprise, le coût, le délai …, la performance en général. Ainsi la philosophie des mesures a évolué d’une intervention nécessaire mais non-productive à une valeur ajoutée à la chaîne de production. Les pratiques de la maîtrise de qualité dont l’inspection ont également évolué, comme évoqué par (Pillet 1993), de l’artisanal à l’industriel dans un premier temps et ensuite d’une vision purement orientée produit, à une vision orientée vers l’ensemble produit, processus, ressource.
Malgré la réputation non productive de la métrologie dans les industries, (Kunzmann et al. 2005) approuve le rôle de cette dernière comme un générateur de valeur aux yeux de chacun ; l’ingénieur de production et le métrologue industriel … La métrologie productive assure non seulement la satisfaction du client final mais également se fonde sur des arguments économiques, en fournissant de la connaissance pour une meilleure prise de décision tout au long de la conception du produit, son processus de fabrication et le plan d’inspection. Ce dernier comprend les activités de la maîtrise du processus (vérification intermédiaire) et celles de la vérification finale de la conformité du produit. Pour une métrologie productive, la pratique d’inspection doit être suivie par une synthèse qui transforme les informations collectées en connaissances, explicite ou tactique, et ensuite en savoir-faire.

Identifier la fréquence adaptée d’inspection et/ou les points d’insertion des tâches d’inspection

Suite à l’identification de KC et des modes d’inspection appropriés, la dernière sous-activité est liée à la planification des activités d’inspection. Basés sur la gamme de fabrication et la performance des méthodes d’inspection (coûts, risques, incertitudes, durée, et disponibilité …), les points d’insertion des activités d’inspection dans la gamme sont proposés pour assurer un compromis entre la performance du processus de contrôle de conformité/suivi de fabrication et la productivité du système de production. La sortie de cette activité sont des alternatives du processus y compris les activités d’inspection.
Idéalement ces alternatives de solution sont associées au niveau de la satisfaction des trois critères. Il est à noter qu’étant donnée la nature différente des critères, le jugement porté sur les solutions est difficile. L’agrégation de ces critères en une seule note d’adéquation de la solution peut compléter la génération de processus d’inspection.
L’entrée de cette activité qui fait l’objet de modifications est la gamme détaillée de fabrication où les activités d’inspection doivent être insérées. Parmi les contrôles nous pouvons notamment citer les contraintes logistiques (ex. contrainte de non-arrêt d’une machine pour effectuer l’inspection), le retour d’expérience, la performance des moyens de fabrication et celle des moyens d’inspection (ex. si l’arrêt d’une machine particulière à faible capabilité, nécessitant un contrôle, coûte cher à l’entreprise, dans le cas où elle est suivie par une opération non-coûteuse, le contrôle tardif peut être bénéfique). Les critères de cette sous-activité sont les suivants :
Satisfaction du client – les critères sont les mêmes que la sous-activité précédente. Néanmoins la planification a beaucoup moins d’impact sur ce critère. Suite à une opération cruciale à la satisfaction du client, inhérente à une caractéristique clé, une méthode d’inspection au risque de non-détection β élevé, est déconseillée.
Difficulté de réalisation – la planification des activités d’inspection a un impact sur ce critère, relatif à la détection d’une défaillance du système de production ou d’un décentrage, car elle a un effet sur le temps de détection et donc sur la réactivité de suivi du système de production. Un processus qui dérive régulièrement impose une activité d’inspection régulière.
Coût – ce critère pour cette sous-activité comporte plusieurs sous-critères: la productivité du système de production (l’impact des activités d’inspection sur la productivité), le coût engendré par le maintient des produits non-conformes mais inaperçus dans la chaîne de production …

Identification de moyens d’inspection

Pour l’identification des moyens d’inspection plusieurs sous-critères se déclinent des trois critères principaux : la satisfaction du client, le coût, et la difficulté de réalisation. Ces sous-critères prennent différentes formes. Selon les informations disponibles, étant donnée la phase de la conception, ils sont soit déjà existants soit évalués ou estimés. Ces sous-critères peuvent être classés selon deux rôles au regard de la prise de décision : les contraintes ou les indicateurs de performance locaux. Notez que l’objectif final est de proposer un plan d’inspection efficace dans son ensemble, c’est-à-dire d’un point de vue global. Pour être en mesure de juger l’efficacité, les critères de prise de décision doivent être définis et figés. Ils sont parfois l’extension des indicateurs de performance locaux à l’ensemble du système.

La prise en compte des critères de performance des moyens de production et d’inspection

Dans un contexte de prise de décision avec multiples facettes de la performance, les critères globaux sont traduits et dispersés à travers plusieurs sous-critères, et entraînent des problèmes complexes car ils sont souvent traités simultanément. Dans le monde réel aussi les sous-critères peuvent être généralement communs entre plusieurs critères. À titre d’exemple le temps de fabrication (ou d’inspection sous forme de temps de détection) peut être classé sous le critère de coût, mais aussi peut être un indicateur pour le critère de difficulté de réalisation. Prenons le taux de non-conformité de fabrication qui contribue à l’évaluation du taux de mis au rebut, en passant par l’incertitude d’inspection (la probabilité de détection et le risque de fausse alarme). Ainsi il indique certes le niveau de la difficulté de réalisation, mais associé à l’incertitude d’inspection (le risque de non-détection) peut également être un indicateur pour la satisfaction du client.
Une analyse de la performance et ses facettes, révèle la multitude de possibilité de la décomposition des critères. La définition et la décomposition de ces critères, impact fortement la décision finale. L’évaluation des critères, relative à la granularité des informations disponibles, impacte de même la décision finale. Le regroupement des sous-critères de nature différente en un seul critère, mais aussi de multiples critères globaux en un seul indicateur est proposé en activité A02 pour mieux maîtriser ce chevauchement des sous-critères. Il est alors important de fixer une arborescence des critères appropriée au contexte, censée couvrir toutes les facettes de la performance. .
Face aux multiples possibilités de décomposition de critères, la définition d’un indicateur de performance globale permet de trouver le meilleur compromis (un équilibre entre les critères) pour une meilleure sélection des moyens d’inspection, alternative d’A02. Le coût semble être le critère qui traduit au mieux la performance. C’est-à-dire que mis à part la dimension purement financière du système, il donne un sens plus compréhensible par rapport a d’autres critères.

Activity Based Costing, pondéré qualité

La plupart étudie l’efficacité des solutions d’allocation des tolérances, de processus de fabrication, ou de plan d’inspection, et met en avant les origines de la non-efficacité. Ces origines sont généralement des indicateurs de performance comme par exemple le taux de non-conformité des produits, la capabilité du processus, ou le taux de produits défectueux vu par le client.  L’intérêt de ces méthodes est une modélisation générique rendant possible une analyse multi-niveaux par des indicateurs intervenants, et proposant un point de vue multicritères. Les méthodes analytiques, notamment ABC (Activity Based Costing), ont été retenues puisqu’elles proposent une modélisation relativement précise, flexible, et simple. A savoir qu’étant données les informations disponibles et l’objectif recherché par estimation, l’estimation des indicateurs et paramètres de modélisation de coût adopte une approche probabiliste, totalement adaptée à l’esprit analytique d’ABC.
Quel que soit l’outil ou modèle, l’évaluation de la performance dans notre approche doit refléter deux aspects : le coût et la qualité, le coût de la qualité. Pour ce faire trois besoins fondamentaux sont attendus. La méthode appliquée devrait être :
Suffisamment précise pour fournir une évaluation de la performance proche de la réalité. Cohérente dans l’approche d’évaluation pour être applicable à différents stades de la conception avec une granularité variable de l’information.
Suffisamment flexible pour être étendue aux impacts de tolérance, incertitudes de processus, et variations.
ABC semble répondre à ces exigences. Son modèle analytique, permet de s’adapter et de traiter les variations ainsi que le coût. Afin d’obtenir une expression analytique de la relation variation-coût, il est nécessaire d’extraire et de désigner l’évolution du coût à travers les activités. La méthode ABC propose de dissocier les activités et de suivre l’évolution des coûts directs et indirects. Ainsi, une vue orientée activités et une vue orientée ressources, associée au cycle de vie du produit seraient nécessaires.

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Table des matières

Introduction 
Chapitre I – Contexte, vue globale des pratiques industrielles actuelles 
1. Introduction 
1.1. Les concepts
1.2. Les objectifs opérationnels de l’inspection
1.3. Les objectifs stratégiques de l’inspection
1.4. Revue des champs de recherche en inspection, Coût Vs. Qualité
1.5. Positionnement de l’activité de planification des inspections dans le processus de maîtrise
des variations
1.5.1. Allocation des tolérances de produit et conception préliminaire du processus de
fabrication
1.5.2. Conception détaillée de processus de fabrication et allocation des ressources
1.5.3. Génération de plans d’inspection et allocation des ressources
1.5.4. L’intégration en conception
2. Complexité et problématique du travail de recherche 
3. Conclusion 
Chapitre II – Etat de l’art, expérimentation, et synthèse 
1. Les exigences et critères d’analyse de l’état de l’art 
2. Vue globale des approches, méthodes, et outils de la littérature 
3. Détails des approches, méthodes, et outils de la littérature 
3.1. T.A.F.T.
3.2. AMDEC
3.3. QFD
3.4. Matrice d’impact
3.5. Capabilité
3.6. Le tolérancement inertiel et la capabilité inertielle
3.7. Indicateur hybride
3.8. Modèles et méthodes d’estimation des coûts (de la qualité, et du risque)
3.8.1. Modèles et méthodes d’estimation des coûts de la qualité
3.8.2. Modèles et méthodes d’estimation des coûts des risques, CbFMEA
3.9. Key Characteristic Flowdown
3.10. Arbre de causes
3.11. ABTA
4. Synthèse des approches, méthodes, et outils de la littérature 
5. Conclusion 
Chapitre III – Cadre d’une nouvelle méthodologie pour la génération d’un plan d’inspection 
1. Démarche outillée de « Computer Aided Inspection Planning » 
2. Activités du cadre méthodologique 
2.1. Activité stratégique
2.2. Activités opérationnelles
2.2.1. Identifier les caractéristiques-clefs à suivre/contrôler
2.2.2. Identifier le mode/le moyen d’inspection approprié à chacune des KCs
2.2.3. Identifier la fréquence adaptée d’inspection et/ou les points d’insertion des tâches
d’inspection
3. Synthèse de l’état de l’art 
Chapitre IV – Outils et modèles d’évaluation des critères de la planification d’inspection 
1. Identification des caractéristiques clés 
1.1. L’analyse critique des outils existants
1.2. Les points d’amélioration des outils retenus dans la littérature pour l’identification des KCs
1.2.1. AMDEC
1.2.2. KC Flowdown
1.3. L’outil proposé, Analyse de la Causalité, des Défaillances, et leurs Effets (ACDE)
1.3.1. Illustration de la structure proposée
1.3.1.1. Détails de la grille
1.3.1.2. Détails des relations entre grilles
1.4. Processus de déploiement de l’outil
1.5. Evaluation des facteurs de risques
1.6. Grilles de notation et de propagation
1.6.1. Grilles d’évaluation des causalités
1.6.2. Grille d’évaluation de la gravité
1.6.3. Grille d’évaluation de la difficulté de réalisation
1.6.4. Heuristiques de la propagation
1.7. Synthèse des apports d’ACDE
1.8. Procédure d’identification des KCs par l’exploitation des données structurées par l’outil
2. Apport (débouché) de la phase d’identification des KCs en évaluation de performance et prise de décision 
2.1. Identification de moyens d’inspection
2.1.1. La prise en compte des critères de performance des moyens de production et
d’inspection
2.1.2. Activity Based Costing, pondéré qualité
2.2. Perspectives de recherche pour l’identification de la fréquence d’inspection/les points
d’insertion des activités d’inspection
Conclusion 
Bilan des travaux
Perspectives
Références bibliographiques 
Annexes 
Annexe I – Dessins de définition de la pièce CAI 
I.1. Plan fonctionnel
I.2. Plan fabrication
Annexe II – Eléments de l’analyse fonctionnelle de la pompe à engrenages 
II.1. Fonctions principales
II.2. Fonctions contraintes
Annexe III – Définition de la pièce CPHC (CPHF), Corps de pompe 
III.1. Plan fonctionnel
III.2. Plan fabrication
III.3. Contrat de phase
Annexe IV – Application d’ACDE sur le cas de la pompe 

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