Conformité et audits
Glossaire de métrologie et d'étalonnage
Le TUR (rapport d'incertitude d'essai) compare une tolérance à l'incertitude de l'étalonnage qui la contrôle. Une bande de garde place les limites d'acceptation à l'intérieur de la tolérance pour couvrir cette incertitude, et la valeur avant ajustage (as-found) est celle qu'indique un instrument avant que quiconque ne l'ajuste. Ce glossaire explique ces termes et les autres que vous rencontrez sur les certificats et en audit, avec des mots simples qui suivent le VIM et le GUM.
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L'étalonnage et ses résultats
Ces termes décrivent l'opération d'étalonnage et l'enregistrement qu'elle laisse.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Étalonnage | Comparer un instrument à un étalon de référence de valeur et d'incertitude connues, et consigner l'écart de l'instrument par rapport à cet étalon ainsi que l'incertitude de ce résultat. Le VIM (JCGM 200:2012, article 2.39) laisse l'ajustage en dehors de la définition. Un étalonnage, à lui seul, ne prononce ni conformité ni non-conformité. |
| Vérification | Montrer, preuves à l'appui, qu'une entité répond aux exigences fixées pour elle (VIM 2.44). Dans un programme d'étalonnage, c'est la décision conforme ou non conforme, prise en comparant le résultat d'étalonnage à la tolérance que l'instrument doit tenir. Le VIM met en garde contre la confusion avec l'étalonnage. |
| Ajustage | Opérations réalisées sur un instrument pour qu'il indique correctement, comme le réglage du zéro, du décalage ou de l'étendue (VIM 3.11). Ce n'est pas un étalonnage. Le VIM fait de l'étalonnage un préalable à l'ajustage et précise qu'un instrument ajusté doit en général être étalonné de nouveau. |
| Avant ajustage (as-found) | Les valeurs qu'indique un instrument à son arrivée en étalonnage, avant tout ajustage ou toute réparation. Elles montrent s'il mesurait correctement pendant l'intervalle qui vient de s'achever. L'ISO/IEC 17025:2017, au paragraphe 7.8.4.1, demande que le certificat d'étalonnage donne les résultats avant et après tout ajustage ou toute réparation, lorsqu'ils sont disponibles. |
| Après ajustage (as-left) | Les valeurs relevées une fois le travail d'étalonnage terminé, ajustage compris. Elles montrent que l'instrument peut être remis en service et servent de base pour l'intervalle suivant. Si rien n'a été ajusté, les valeurs avant et après ajustage sont identiques. |
| Hors tolérance (OOT) | Un résultat d'étalonnage en dehors de la tolérance ou de l'erreur maximale tolérée que l'instrument doit respecter. Une valeur avant ajustage hors tolérance remet en cause les mesures faites depuis le dernier étalonnage correct. L'ISO 9001 demande alors de déterminer si les résultats antérieurs ont été affectés et d'agir en conséquence. |
| Certificat d'étalonnage | Le document qui rend compte d'un étalonnage. L'ISO/IEC 17025:2017, au paragraphe 7.8.4.1, y ajoute l'incertitude de mesure, les conditions qui influent sur les résultats, une indication de la façon dont les résultats sont traçables, les résultats avant et après tout ajustage ou toute réparation et toute déclaration de conformité. Le paragraphe 7.8.4.3 précise qu'il ne doit pas recommander d'intervalle d'étalonnage, sauf accord avec le client. |
| Intervalle d'étalonnage | Le temps, ou la durée d'utilisation, admis entre deux étalonnages d'un instrument. On parle aussi de périodicité d'étalonnage. Les normes qualité exigent des intervalles définis mais vous en laissent fixer la durée. Le guide ILAC-G24:2022 / OIML D 10:2022 énumère les facteurs à prendre en compte, dont la dérive, l'utilisation, l'environnement et l'historique d'étalonnage, et décrit des méthodes pour revoir les intervalles à partir de vos propres résultats. |
Exactitude, fidélité et comportement de l'instrument
Le VIM donne à ces mots un sens plus étroit que le langage courant. La différence compte quand vous lisez une fiche technique face à un certificat.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Exactitude de mesure | L'étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et la valeur vraie. Dans le VIM (2.13), l'exactitude est une qualité et non un nombre : une mesure est plus exacte quand son erreur est plus petite. Sur les fiches techniques et en atelier, l'exactitude désigne le plus souvent une limite annoncée comme ±0,02 mm, ce que le VIM appellerait une erreur maximale tolérée. |
| Fidélité de mesure (précision) | L'étroitesse de l'accord entre des valeurs répétées obtenues dans des conditions spécifiées (VIM 2.15). Elle s'exprime en général par un écart-type et ne dit rien de la justesse des valeurs. Le VIM français dit fidélité là où l'atelier dit précision, et le mot précision sert souvent à tort pour l'exactitude, ce que le VIM signale, ou pour le nombre de chiffres d'un afficheur, qui est la résolution. |
| Biais de mesure (erreur de justesse) | La différence entre la moyenne de valeurs répétées et une valeur de référence. Le VIM (2.18) définit le biais comme une estimation d'une erreur systématique. Dans une étude de moyen de mesure (MSA de l'AIAG), on le mesure sur une pièce de référence ou un étalon, et un biais connu peut être corrigé. |
| Résolution | La plus fine variation de la grandeur mesurée que l'indication d'un instrument peut faire apparaître (VIM 4.14). Sur un afficheur numérique, c'est le pas du dernier chiffre. Le GUM (F.2.2.1) en donne l'incertitude-type comme environ 0,29 fois la résolution, et cette composante reste dans le budget même quand les valeurs répétées sont identiques. |
| Stabilité | Le degré auquel un instrument garde ses caractéristiques métrologiques stables au fil du temps (VIM 4.19). Dans une étude MSA de l'AIAG, elle indique de combien le biais se déplace dans le temps, ce que l'on suit en général en mesurant le même étalon à intervalles réguliers sur une carte de contrôle. |
| Dérive instrumentale | Une variation progressive ou par paliers des indications d'un instrument au cours du temps, due à l'instrument lui-même et non à la grandeur mesurée ni aux conditions ambiantes (VIM 4.21). En pratique, elle se lit dans l'écart entre une valeur après ajustage et la valeur avant ajustage suivante. Un taux de dérive est une donnée directe pour fixer l'intervalle d'étalonnage. |
Incertitude de mesure
Le GUM (JCGM 100:2008) est la référence pour évaluer et exprimer l'incertitude. Ces termes le suivent à peu près dans l'ordre où l'on construit un budget.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Incertitude de mesure | Un paramètre non négatif qui caractérise la dispersion des valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à ce que vous avez mesuré, à partir des informations disponibles (VIM 2.26). Ce n'est pas une erreur. L'erreur est un écart par rapport à une valeur de référence, alors que l'incertitude dit quel doute entoure le résultat. |
| Incertitude-type | Une incertitude exprimée sous la forme d'un écart-type (GUM 2.3.1, VIM 2.30). Chaque grandeur d'entrée d'un budget d'incertitude est convertie en incertitude-type avant que les composantes soient combinées. |
| Évaluation de type A | Évaluer une incertitude par une analyse statistique d'une série de valeurs, par exemple leur écart-type (GUM 2.3.2). Quand le résultat est la moyenne de n valeurs, son incertitude-type est l'écart-type s divisé par √n (GUM 4.2.3). |
| Évaluation de type B | Évaluer une incertitude par tout autre moyen : un certificat d'étalonnage, une spécification du fabricant, une valeur de référence publiée, la résolution ou l'expérience (GUM 2.3.3). La distinction porte seulement sur la méthode. Le GUM (3.3.4) précise qu'elle n'implique aucune différence de nature entre les composantes. |
| Coefficient de sensibilité | Le facteur c qui convertit la variation d'une grandeur d'entrée en variation du résultat, de sorte que chaque contribution vaut c × u. Dans le GUM (5.1.3), c'est la dérivée partielle du modèle de mesure par rapport à cette grandeur. C'est lui qui transforme une température en °C en longueur en µm. |
| Incertitude-type composée | L'incertitude-type du résultat, obtenue en combinant les incertitudes-types de toutes les grandeurs d'entrée, chacune multipliée par son coefficient de sensibilité (GUM 2.3.4, VIM 2.31). Pour des grandeurs indépendantes, c'est la racine carrée de la somme des carrés des contributions (GUM 5.1.2). |
| Degrés de liberté effectifs (Welch-Satterthwaite) | Une mesure de la fiabilité d'une incertitude-type composée quand certaines grandeurs d'entrée reposent sur peu de valeurs. Le GUM (G.4.1) l'estime par la formule de Welch-Satterthwaite, ν_eff = u_c⁴ / Σ(u_i⁴ / ν_i). Plus le résultat est faible, plus le facteur d'élargissement doit être grand. |
| Facteur d'élargissement k | Le multiplicateur qui transforme l'incertitude-type composée en incertitude élargie (GUM 2.3.6, VIM 2.38). Pour une loi normale, k = 2 donne une probabilité de couverture d'environ 95 %, exactement 95,45 % dans le tableau G.1 du GUM. Avec peu de degrés de liberté effectifs, k se lit dans la loi de Student et dépasse 2. |
| Incertitude élargie | L'incertitude obtenue en multipliant l'incertitude-type composée par un facteur d'élargissement, U = k × u_c (VIM 2.35). Le résultat ± U donne une plage qui devrait contenir la plupart des valeurs que la grandeur mesurée peut raisonnablement prendre (GUM 2.3.5). La politique ILAC-P14 demande qu'un certificat accrédité l'indique avec son facteur d'élargissement et sa probabilité de couverture. |
| Budget d'incertitude | Un tableau des sources d'incertitude d'une mesure qui montre comment chacune a été évaluée, convertie et combinée pour aboutir à l'incertitude annoncée (VIM 2.33, qui parle de bilan d'incertitude). C'est la manière habituelle de montrer à un évaluateur d'où vient une incertitude. |
Tolérances, limites et décisions
Ces termes décident si une valeur est déclarée conforme. Les références principales sont le JCGM 106:2012 et le guide ILAC-G8.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Tolérance | La plage admise pour une valeur, fixée par un plan, une spécification ou votre propre exigence. Ses bornes sont les limites de tolérance. Le JCGM 106 (3.3.6) définit la tolérance comme la différence complète entre la limite supérieure et la limite inférieure, alors qu'en atelier on donne le plus souvent la demi-tolérance, comme dans ±0,01 mm. |
| EMT (erreur maximale tolérée, MPE) | L'erreur d'indication la plus grande qu'une spécification ou une réglementation admet pour un instrument (VIM 4.26). Les normes d'instruments et les fiches techniques expriment souvent leurs limites ainsi. Le VIM précise qu'il ne faut pas employer le mot tolérance pour une EMT, même si l'atelier le fait souvent. |
| TUR (rapport d'incertitude d'essai) | La tolérance de l'instrument étalonné divisée par l'incertitude élargie de l'étalonnage, pour une probabilité de couverture d'environ 95 %. Le guide ILAC-G8 l'écrit comme la limite de tolérance divisée par U, de sorte qu'une tolérance de ±T donne TUR = T / U. Le NIST indique que la norme MIL-STD-45662A a adopté un TUR de 4:1 en 1988 et que l'ANSI/NCSL Z540-1 l'a repris en 1994. |
| TAR (rapport d'exactitude d'essai) | Un rapport plus ancien : la tolérance de l'instrument divisée par l'exactitude annoncée de l'étalon de référence seul. Il laisse de côté la résolution, la répétabilité, l'environnement et la méthode, et peut donc faire paraître un étalonnage meilleur qu'il ne l'est. Le TAR relève de l'usage d'atelier et n'est pas un terme du VIM ni du GUM, vérifiez donc quel rapport une procédure vise. |
| Règle de décision | La règle écrite par laquelle un laboratoire tient compte de l'incertitude de mesure quand il déclare un résultat conforme ou non à la spécification (ISO/IEC 17025:2017, 3.7). Quand un client demande un résultat conforme ou non conforme, le laboratoire doit définir la règle et la convenir avec le client, sauf si la spécification la fixe déjà (7.1.3). Le JCGM 106 et le guide ILAC-G8 décrivent les règles courantes. |
| Déclaration de conformité | Une déclaration conforme ou non conforme, ou dans ou hors tolérance, par rapport à une spécification. Selon l'ISO/IEC 17025:2017, paragraphe 7.8.6, le laboratoire documente la règle de décision qui la fonde et le risque associé à cette règle. Le rapport indique ensuite les résultats et la spécification concernés ainsi que la règle appliquée. |
| Bande de garde | La marge laissée entre une limite de tolérance et la limite d'acceptation sur laquelle se prend la décision conforme ou non conforme (JCGM 106, 3.3.11). Elle est en général dimensionnée à partir de l'incertitude élargie U. Le guide ILAC-G8 juge courante une bande de garde w = U et indique qu'elle maintient le risque spécifique de fausse acceptation sous 2,5 %. |
| Risque de fausse acceptation et de faux rejet | Une fausse acceptation déclare conforme une entité qui est en réalité hors tolérance, et un faux rejet déclare non conforme une entité qui est en réalité conforme. Le JCGM 106 parle de risque du client et de risque du fournisseur, chacun spécifique à une entité ou global sur un ensemble. En acceptation simple, note le guide ILAC-G8, un résultat situé exactement sur la limite de tolérance peut présenter jusqu'à 50 % de risque de fausse acceptation. |
Études de moyens de mesure et MSA
L'analyse des systèmes de mesure (MSA) montre quelle part de la variation mesurée vient du système de mesure lui-même. Ces termes suivent le manuel de référence Measurement Systems Analysis de l'AIAG.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Répétabilité | La dispersion des valeurs quand le même opérateur mesure plusieurs fois la même pièce avec le même moyen de mesure dans les mêmes conditions (VIM 2.20 et 2.21). Dans un Gage R&R (MSA de l'AIAG), on l'appelle variation de l'équipement, EV. |
| Reproductibilité | La dispersion entre résultats quand les conditions changent, par exemple un autre opérateur, un autre lieu ou un autre instrument (VIM 2.24 et 2.25). Dans un Gage R&R, c'est la variation entre opérateurs, appelée variation des opérateurs, AV. |
| GRR (Gage R&R) et %GRR | Le GRR réunit répétabilité et reproductibilité en une seule estimation de la variation du système de mesure. Le %GRR l'exprime en pourcentage de la variation totale de l'étude ou de la tolérance, et les deux bases donnent des résultats différents. Le manuel MSA de l'AIAG fournit des critères d'acceptation. |
| ndc (nombre de catégories distinctes) | Une estimation, tirée d'un Gage R&R, du nombre de groupes de pièces distincts que le système de mesure sait séparer dans la variation des pièces de l'étude. Elle se calcule à partir du rapport entre la variation des pièces et le GRR. Un ndc faible signifie que le moyen de mesure ne distingue pas de vraies différences entre pièces. |
| Linéarité | La façon dont le biais d'un instrument varie sur son étendue de mesure (MSA de l'AIAG). On la détermine en mesurant des pièces de référence en plusieurs points de l'étendue et en ajustant une droite sur le biais de chaque point. |
Étalons, traçabilité et accréditation
Ces termes décrivent d'où un résultat tire sa crédibilité : la chaîne d'étalons qui le soutient et la compétence du laboratoire qui l'a produit.
| Terme | Signification |
|---|---|
| Traçabilité métrologique | La propriété d'un résultat de mesure qui permet de le relier à une référence, en général l'unité SI, par une chaîne ininterrompue et documentée d'étalonnages dont chacun contribue à l'incertitude de mesure (VIM 2.41). Elle appartient à un résultat. Un instrument ou un laboratoire n'est pas traçable en soi. |
| Traçable au NIST | Raccourci pour dire que des résultats sont traçables, par une telle chaîne, à des étalons conservés par le NIST, l'institut national de métrologie des États-Unis. Le NIST ne certifie ni n'approuve les déclarations de traçabilité faites par d'autres. Celui qui fournit un résultat doit étayer la déclaration et celui qui l'utilise doit l'évaluer. |
| Étalon de référence | L'étalon qu'un organisme ou un site garde pour étalonner ses autres étalons de même nature (VIM 5.6). En atelier, c'est souvent l'étalon de plus haut niveau du site, étalonné par un laboratoire extérieur. |
| Étalon de travail | L'étalon dont on se sert au quotidien pour étalonner ou contrôler des instruments (VIM 5.7). Il est en général étalonné par rapport à un étalon de référence. Les cales étalons qui servent à contrôler les micromètres en atelier en sont un exemple typique. |
| CMC (aptitude en matière de mesures et d'étalonnages) | L'aptitude d'étalonnage qu'un laboratoire offre à ses clients dans des conditions normales, telle que décrite dans sa portée d'accréditation ou, pour un institut national de métrologie, publiée dans la base de données des comparaisons clés du BIPM (ILAC-P14:09/2020). Un laboratoire accrédité ne peut pas annoncer une incertitude plus petite que sa CMC. L'incertitude de votre certificat tend à être plus grande, car elle inclut la contribution de votre instrument. |
| Accréditation (ISO/IEC 17025) | Attestation délivrée par une tierce partie qu'un organisme est compétent pour réaliser des tâches spécifiques d'évaluation de la conformité (ISO/IEC 17011:2017, 3.1). Les laboratoires d'étalonnage sont accrédités selon l'ISO/IEC 17025:2017, et l'accréditation ne couvre que les étalonnages inscrits dans la portée du laboratoire. La certification ISO 9001 est autre chose : elle atteste un système de management, pas une compétence technique. |
Le rôle d'Axiospec
Axiospec est un logiciel de gestion des étalonnages. Il enregistre chaque étalonnage avec ses valeurs avant et après ajustage, le certificat et la date d'échéance, et peut conserver un budget d'incertitude pour chaque instrument. Il ne se prononce pas sur la conformité et ne certifie pas la traçabilité. Ces jugements restent les vôtres, ceux de votre client et ceux de votre évaluateur.
Sources
- JCGM 200:2012, Vocabulaire international de métrologie (VIM), troisième édition, publié gratuitement par le BIPM. Les numéros d'article marqués VIM s'y rapportent.
- JCGM 100:2008, Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM). Les numéros de paragraphe marqués GUM s'y rapportent.
- JCGM 106:2012, Évaluation des données de mesure : le rôle de l'incertitude de mesure dans l'évaluation de la conformité.
- ILAC-G8:09/2019, lignes directrices sur les règles de décision et les déclarations de conformité.
- ILAC-P14:09/2020, politique de l'ILAC sur l'incertitude de mesure en étalonnage.
- ILAC-G24:2022 / OIML D 10:2022, lignes directrices pour la détermination des intervalles de réétalonnage des équipements de mesure.
- ISO/IEC 17025:2017 pour les exigences applicables aux laboratoires, et ISO/IEC 17011:2017 pour la définition de l'accréditation.
- La politique du NIST sur la traçabilité métrologique.
- Le manuel de référence Measurement Systems Analysis (MSA) de l'AIAG, pour les termes des études de moyens de mesure.
Questions courantes
- Qu'est-ce que le TUR en étalonnage?
- Le TUR, ou rapport d'incertitude d'essai, compare la tolérance de l'instrument étalonné à l'incertitude élargie de l'étalonnage, pour une probabilité de couverture d'environ 95 %. Pour une tolérance de ±T, il vaut T / U, comme l'écrit le guide ILAC-G8. Une tolérance de ±0,010 mm contrôlée avec une incertitude élargie de 0,002 mm donne un TUR de 5:1. Un TUR faible appelle une bande de garde ou un meilleur processus d'étalonnage.
- Quelle est la différence entre étalonnage et vérification?
- L'étalonnage mesure l'écart d'un instrument par rapport à une référence et indique l'incertitude de ce résultat. La vérification prend ce résultat et décide si l'instrument satisfait à une exigence donnée, comme votre tolérance. Le VIM les définit comme deux opérations distinctes et met en garde contre leur confusion. Un certificat d'étalonnage peut donner des résultats sans aucune décision de conformité.
- Que signifient avant ajustage et après ajustage (as-found et as-left)?
- La valeur avant ajustage est celle qu'indique un instrument à son arrivée en étalonnage, avant que quiconque ne l'ajuste. La valeur après ajustage est celle relevée une fois le travail terminé. La première vous dit si l'instrument mesurait correctement pendant l'intervalle qui vient de s'achever. La seconde montre qu'il peut être remis en service. Si rien n'a été ajusté, les deux sont identiques.
- Qu'est-ce qu'une bande de garde en étalonnage?
- Une bande de garde est l'écart entre une limite de tolérance et une limite d'acceptation plus serrée, sur laquelle on prend la décision conforme ou non conforme. Elle est dimensionnée à partir de l'incertitude de mesure, de sorte qu'un instrument n'est accepté que si sa valeur se trouve assez loin à l'intérieur de la tolérance. Le JCGM 106 définit le terme. Le guide ILAC-G8 juge courante une bande de garde égale à l'incertitude élargie.
- Quelle est la différence entre exactitude et fidélité (précision)?
- Dans le VIM, l'exactitude décrit à quel point une valeur mesurée est proche de la valeur vraie, et la fidélité à quel point des valeurs répétées concordent entre elles. Un moyen de mesure peut être fidèle et pourtant inexact s'il répète toujours le même décalage. Sur les fiches techniques et en atelier, l'exactitude désigne le plus souvent une limite annoncée comme ±0,02 mm, et le mot précision sert souvent, sans rigueur, pour l'exactitude ou pour le nombre de chiffres de l'afficheur.
- Que signifie traçable au NIST?
- Cela signifie que les résultats d'un certificat peuvent être reliés à des étalons conservés par le NIST par une chaîne ininterrompue et documentée d'étalonnages, chacun avec une incertitude indiquée. La déclaration porte sur les résultats, pas sur l'instrument. Le NIST ne certifie ni n'approuve les déclarations de traçabilité faites par d'autres. Le prestataire d'étalonnage doit étayer la déclaration et c'est à vous de l'évaluer.
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