La Nouvelle Définition De L'étalonnage Va Plus Dans Le Sens Des Industriels

Le 01/10/2013 à 14:00  

L'essentiel

La troisième éditiondu Vocabulaire international de métrologie (VIM3) a introduit une nouvelle définition de l'étalonnage, désormais en deux parties.

Pour aider les métrologues, le Collège français de métrologie (CFM) a édité en début d'année un ouvrage décrivant entre autre la construction et l'exploitation d'un modèle d'étalonnage.

C'est aussi l'occasion d'évoquer les évolutions à venir du VIM, les travaux du LNE sur le sujet, etc.

Mesures. La troisième édition du Vocabulaire international de métrologie (VIM3) est en vigueur maintenant depuis cinq ans.Avant de nous intéresser à la définition de l'étalonnage, pouvez-vous nous rappeler les principales différences d'avec la deuxième édition?

Le Collège français de métrologie (CFM) a lancé en début d'année l'ouvrage intitulé “Application du nouveau concept d'étalonnage du VIM3”, auquel ont participé des représentants d'Aspa, du CEA/Cesta, du Cetiat, CT2M, de Delta Mu, de l'ENSAM Paris Tech, du LNE, de PSA, de Trescal et de Volvo Powertrain.

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Marc Priel. Le principal changement entre le VIM2 et le VIM3 porte sur la notion de concepts. Si, dans la deuxième édition, il était plutôt question d'un dictionnaire terminologique, la troisième édition est bâtie sur un système de concepts avec un ensemble d'organigrammes permettant de passer d'un concept à un autre. LeVIM3 est donc beaucoup plus structuré, du point de vue conceptuel, que le VIM2. Et c'est d'ailleurs pour cette raison que le titre a également changé, de Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie à Vocabulaire international de métrologie - Concepts fondamentaux et généraux et termes associés . Je vois une autre grande différence. De nombreux termes propres à l'instrumentation ont disparu en raison d'une certaine redondance avec la norme CEI 60050. Le document tient par ailleurs compte des évolutions qui avaient eu lieu sur les notions d'incertitude de mesure et de valeur vraie,en essayant d'aboutir à un compromis entre ces deux approches. Depuis 2008, l'année de la publication du VIM3, il y a eu un travail important, comme vous pouvez l'imaginer dans un document de ce volume, pour corriger les coquilles et apporter des corrigenda. Une mise à jour des corrections mineures a d'ailleurs été publiée en 2012. Mine de rien, ce travail a demandé pas mal de temps. Rappelons toutefois que la périodicité entre la publication de deux éditions du VIM est de l'ordre d'une dizaine d'années, en raison notamment du temps de diffusion dans le milieu industriel.

Avec la troisième édition du Vocabulaire international de métrologie (VIM), une nouvelle définition de l'étalonnage a été introduite. Elle se compose d'une partie portant toujours sur la comparaison physique entre étalons et instrument de mesure et, également, d'une deuxième étape qui indique comment utiliser ces informations.

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Michèle Désenfant. Pour revenir sur les corrections apportées depuis 2008, il faut préciser que les trois versions disponibles sur le site du Bureau international de métrologie légale (BIML), du Bureau international des poids et mesures (BIPM) et de l' International Organization of Standardization (ISO) n'étaient pas strictement identiques. Comme le vocabulaire était édité par huit organisations internationales différentes, chacune reprend en fin de processus le document et le publie… mais peut-être pas exactement à la même date. Et entre-temps, de petites modifications ont encore été apportées. Cette situation curieuse a été résolue et il n'existe maintenant plus qu'une version unique.

Mesures. Suite à la publication du VIM3, quelle fut la réaction des différents acteurs, et notamment des industriels?

Marc Priel. Je trouve que leur réaction a été assez bonne. Si l'on se fonde par exemple sur les informations remontées des journées techniques du Collège français de métrologie (CFM), il n'y a pas eu de critiques de la part des industriels. Il est certain que la nouvelle définition de l'étalonnage, plus compliquée que celle dans leVIM2 comme on le verra ultérieurement, a très bien répondu aux attentes des industriels.Je pense que c'est plutôt les milieux scientifiques, les laboratoires nationaux, les prestataires d'étalonnage qui ont été plus “perturbés” ou moins contents. La difficulté tient notamment à ce que les termes proposés ne s'éloignent pas de ceux utilisés dans les laboratoires. Il ne sert à rien d'inventer des mots qui ne seront jamais utilisés. Il vaut mieux réutiliser des mots déjà employés et leur donner un sens bien précis. Nous avons d'ailleurs peut-être atteint la limite en termes de complexité…

vers la prise en compte des variables qualitatives ?

Même s'il s'écoule une dizaine d'années entre deux éditions du Vocabulaire international de métrologie (VIM), le groupe de travail du Joint Committee for Guide in Metrology (JCGM) ne cesse d'apporter des corrections et autres modifications, mais aussi de réfléchir aux grandes évolutions à venir.

« Actuellement,dans le VIM3, ce sont des grandeurs quantifiables,mesurables qui sont en grande partie traitées. On s'aperçoit toutefois que l'industrie biologique ou la médecine ont besoin d'autres types de grandeurs,de variables qualitatives (en anglais, nominal properties ).Le débat, en ce moment,est de savoir si le futur VIM devra traiter de ces variables », explique Marc Priel, conseiller scientifique et technique au Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE). Des notions ont été développées par l' International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) à travers un vocabulaire international des nominal properties (VIN), mais ce n'est qu'un début. Côtés statistiques, de nombreux documents sont en attente sur le traitement des valeurs qualitatives. Comment exprime-t-on la qualité des valeurs qualitatives? Est-ce que l'on peut calquer le concept d'incertitude de mesure sur des valeurs qualitatives? Des normes sont également en cours de réflexion. « Si le VIM plantait déjà le décor sur le sujet, ce serait ensuite plus simple de décliner des indicateurs,etc. Chaque domaine a normalisé de son côté sa façon de procéder et,aujourd'hui, on cherche des normes transverses sur la qualité des variables qualitatives », ajoute Michèle Désenfant, consultante “métrologie et statististiques” au pôle conseil du LNE. La prise en compte des variables qualitatives pourrait même bouleverser complètement les choses. « Cela revient en effet à (re)définir ce que l'on entend par une mesure. Est-ce que l'on inclut aussi dans la mesure ce que l'on appelle l'examen, c'est-à-dire la détermination d'une propriété qualitative? », avance Marc Priel.

Michèle désenfant, consultante “métrologie et statistiques” au pôle conseil du lnE

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Statisticienne de formation, Michèle Désenfant travaille au Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) depuis une quinzaine d'années. Après avoir dirigé le service “statistique interne”, elle a rejoint le pôle “conseil et assistance” où elle intervient en entreprise sur des projets transverses alliant qualité, métrologie et statistique.

Auteur de nombreux articles sur le traitement et l'analyse des résultats de mesure, elle est responsable pédagogique et animatrice de formations aux incertitudes de mesure. Elle est auditeur interne pour le LNE et évaluatrice Cofrac (Comité français d'accréditation) sur les comparaisons interlaboratoires.

Impliquée depuis dix ans dans la normalisation statistique internationale, elle préside depuis quatre ans la commission Afnor (Association française de normalisation) Métrologie.

Michèle Désenfant. Les industriels sont plutôt contents d'avoir un vocabulaire qui, justement, pose les bases. Il y a encore des termes qui sont très, très difficiles à faire évoluer. Je pense à celui de “précision”. Il ne devrait pas être utilisé pour traduire en français le terme anglais precision ; il faudrait utiliser “fidélité”. Une à deux décennies devront encore s'écouler avant que l'idée soit acquise par tout le monde. Mais, globalement, lorsqu'elle est bien expliquée lors de la journée technique organisée par le CFM sur le sujet ou lors des stages de formation du Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE), la nouvelle définition de l'étalonnage n'est pas si compliquée. Une fois la structure du document décryptée, les personnes s'y retrouvent.

Marc Priel. Si vous me permettez de faire un commentaire… Pour expliquer les choix faits par le groupe de travail du Joint Committee for Guide in Metrology (JCGM), l'un des moyens utilisés a été de mettre en ligne sur le site du BIPM une foire aux questions. Et je peux affirmer que la version française est plus claire que celle de la langue de Shakespeare, pour une fois. Les Anglais ont en effet essayé de respecter des règles de terminologie, qui, au final, alourdissent les termes. Par exemple, ils écrivent stability of measuring instrument , alors que les Français parlent de “stabilité”. Les traducteurs anglais ont également inventé les termes numerical quantity value (en français, “valeur numérique”) et quantity value alors que ce dernier n'est même pas compris par leurs concitoyens. C'est la valeur d'une grandeur ( value of quantity en anglais) qui aurait dû être utilisée.

Michèle Désenfant. C'est une vraie richesse pour la France que le VIM existe en deux langues. Même, si les utilisateurs ne vont pas le lire deA à Z, c'est un document à avoir sur son ordinateur pour le consulter, ne serait-ce que pour employer le bon vocabulaire, rechercher de temps en temps une définition, traduire de la manière la plus juste.

Mesures.Vous évoquiez juste avant la nouvelle définition de l'étalonnage. Ce qui nous amène à parler de l'ouvrage intitulé Application du nouveau concept d'étalonnage du VIM3 édité en début d'année par le CFM.Pouvez-vous revenir sur son origine?

Michèle Désenfant. Tout part de la nouvelle définition de l'étalonnage du VIM3, qui est devenue plus longue mais aussi plus précise. L'étalonnage est « l'opération qui, dans des conditions spécifiées, établit dans une première étape une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise dans une seconde étape cette information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication. » On retrouve toujours la comparaison physique entre étalons et instrument de mesure, mais la grande nouveauté consiste en la présence d'une deuxième étape. Jusque-là, on fournissait en général l'écart entre les valeurs données par l'étalon et l'instrument à étalonner, et après l'utilisateur se débrouillait.

En plus d'une seconde partie, la nouvelle définition de l'étalonnage s'accompagne d'un autre grand changement, voire d'une révolution côté outils mathématiques. Si la traçabilité repose sur la connaissance des incertitudes de mesure des étalons utilisés, les utilisateurs devront également gérer les valeurs et les incertitudes de mesure associées aux indications de ses instruments de mesure.

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Marc Priel. C'est pour cela que la nouvelle définition va beaucoup plus dans le sens des industriels. On ne leur dit plus de se débrouiller mais comment ils vont pouvoir utiliser ces informations.

Mesures. Mais n'est-ce pas déjà ce que faisaient les utilisateurs jusque-là?

Michèle Désenfant. Non, pas tout le temps, pas de manière générale en tout cas. Auparavant, vous alliez récupérer des écarts en différents points d'étalonnage. Maintenant, il s'agit de fournir la relation entre la lecture ou l'indication de l'instrument et la grandeur mesurée. On ne part plus de l'étalon, que l'utilisateur n'a d'ailleurs souvent plus à sa disposition, mais bel et bien de l'instrument de mesure. L'idée est de se placer côté utilisateur et, pour y parvenir, on a ajouté le traitement des résultats de mesure associés. En plus de l'existence d'une seconde étape dans la nouvelle définition de l'étalonnage, il y a un autre grand changement, voire une révolution: « une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées. » Désormais, le concept d'incertitude de mesure est vraiment associé aux étalons et aux indications. Si la traçabilité [le raccordement à la chaîne métrologique, NDLR] déjà mise en place repose sur la connaissance des incertitudes de mesure des étalons utilisés, les utilisateurs devront également gérer les valeurs et les incertitudes de mesure associées aux indications de ses instruments de mesure.

Marc Priel. Dans la définition précédente, l'étalonnage était « l'ensemble des opérations établissant,dans des conditions spécifiques, la relation entre les valeurs indiquées par un appareil de mesure et les valeurs connues correspondantes d'une valeur mesurée. »

Mesures.Quelles sont les conséquences de la prise en compte des incertitudes de mesure associées aux indicateurs?

Michèle Désenfant. Quand je parlais de révolution, c'était en particulier côté outils mathématiques.Tout un chacun sait réaliser des modélisations, faire des calculs de type droites de régression, que l'on appelle également méthode des moindres carrés ordinaires (MCO). Mais modéliserY en fonction de X par MCO n'est valable que si aucune incertitude n'est associée à X… ce qui est précisément ce qu'impose la nouvelle définition de l'étalonnage. D'où l'utilisation d'outils mathématiques différents de la méthode des moindres carrés ordinaires, comme par exemple des méthodes de moindres carrés généralisés pour propager non seulement les valeurs mais aussi les incertitudes sur les valeurs. Comme les métrologues trouvaient que l'étalonnage devenait très compliqué entre la modélisation, la maîtrise de la formulation mathématique du modèle, la gestion de la traçabilité des incertitudes de mesure, d'éventuelles covariances entre étalons, etc., le groupe de travail a eu pour objectif justement d'essayer de décortiquer cette nouvelle définition.

le lnE a développé une formation en e-learning

Depuis l'année dernière, le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) propose en e-learning une formation gratuite intitulée “De la mesure @ la métrologie”. L'idée de ce projet soutenu par la DGCIS et en partenariat avec Scop Ozon et le Réseau Mesure (ex-RMVO) – dix PME membres du réseau ont testé l'efficacité de l'outil – est de faire passer les notions élémentaires de métrologie auprès des PME dont les personnels ont très peu de temps. « Cette formation gratuite et accessible depuis n'importe quel poste informatique se présente sous la forme de modules que la personne peut faire à son rythme.Soit de manière ponctuelle (voir une vidéo de cinq minutes et télécharger une fiche, par exemple), soit en déroulant tous les modules, d'abord les cinq sur les concepts généraux puis la partie appelée “Les outils du métrologue” (la gestion de parc d'instruments de mesure, l'analyse des besoins, les différents référentiels…) », explique Michèle Désenfant, consultante “métrologie et statistiques” au pôle conseil du LNE. Plus de dix-huit mois après le lancement, le succès est là – le projet a d'ailleurs été présélectionné pour le Prix Roberval.

Il y a eu de très bons retours de la part des industriels qui se sont connectés et l'objectif de 500 comptes au bout d'un an a été largement dépassé (il y a plus de1600 comptes actuellement). « Cela s'explique notamment par une diffusion au-delà des PME.De grands groupes industriels ont en effet diffusé les modules sur leur site ; des enseignants et des consultants s'en servent également comme support de formation », précise Marc Priel, conseiller scientifique et technique au LNE. Fort de ce succès, le laboratoire prépare actuellement la suite, à savoir un module sur l'introduction aux incertitudes de mesure, toujours en e-learning mais cette fois payant et intégré au catalogue de formations.

Marc priel, conseiller scientifique et technique au laboratoire national de métrologie et d'essais (lnE)

LNE

Marc Priel est un spécialiste de la métrologie. Après une carrière au sein du Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE), il est maintenant conseiller scientifique et technique dans ce laboratoire. Auteur de nombreux articles et d'ouvrages sur la métrologie et l'évaluation des incertitudes de mesure, Il est à l'origine de plusieurs formations en métrologie au LNE. Il a animé deux groupes de travail européens, dans le cadre du CEN et de l' European coopération for accreditation sur l'évaluation des incertitudes de mesure et leur prise en compte dans le cadre des normes. Il a fait partie de l'équipe qui a rédigé les statuts du Cofrac et a participé pendant plusieurs années aux audits internes de cette organisation. Actuellement il participe au groupe de travail du Joint Committee for Guide in Metrology (JCGM) qui élabore le Vocabulaire international de métrologie - Concepts fondamentaux et généraux et termes associés (VIM).

Marc Priel. Il s'agissait de l'expliquer, de montrer les méthodes statistiques qui pourraient être utilisées afin d'appliquer la deuxième partie de la définition de l'étalonnage.

Michèle Désenfant. Nous sommes quand même entrés dans les détails, peut-être pas au niveau des calculs, mais plutôt au niveau de la description des différents modèles, des estimations obtenues avec la méthode des moindres carrés ordinaires, avec celle des moindres carrés pondérés ou encore avec des erreurs corrélées sur les variables. Plusieurs étapes sont proposées: bâtir un tableau donnant les valeurs et les incertitudes des étalons, les indications de l'instrument étalonné et les incertitudes sur ces indications; créer bien sûr un graphique pour visualiser les informations ; déterminer la fonction de mesure, estimer les matrices de variances concernant les incertitudes de mesure ; valider le modèle d'étalonnage ; déterminer la pertinence d'appliquer ou non une correction en fonction du résultat du modèle; présenter une proposition de livrable d'un étalonnage via des exemples… Nous n'avons toutefois jamais écrit qu'il fallait faire comme cela ou comme ceci. Ce n'était d'ailleurs pas le but du CFM. Et nous sommes même allés un peu plus loin que la proposition d'étapes. Nous avons en effet mis en place des outils permettant aux métrologues d'appliquer la méthode des moindres carrés généralisés ou d'autres méthodes de type GGMR [ Generalised Gauss-Markov Regression , NDLR]. Côté mathématique, un projet subventionné aussi par la Direction générale de la compétitivité, de l'industrie et des services (DGCIS) a donné naissance à un logiciel disponible gratuitement depuis le début de l'année.

Marc Priel. Mais le guide n'est en aucun cas le mode d'emploi du logiciel…

Michèle Désenfant. Au LNE, nous avons également développé un logiciel interne, pour l'instant encore, mais que nous envisagerons de mettre à disposition gratuitement sur le site internet du LNE, comme l'on fait les Anglais du National Physical Laboratory (NPL). D'autres outils mathématiques se mettent peu à peu en place.

Mesures.Il existe donc un certain nombre d'outils disponibles pour les métrologues afin de les aider à bien mettre en place les étalonnages selon la nouvelle définition. Mais, en ce qui concerne la seconde partie de la définition, qui doit la prendre en compte ?

Marc Priel. Nous sommes restés très prudents sur ce point dans le guide. Il est seulement précisé ce qu'est l'étalonnage selon la nouvelle définition, et que la répartition de chacune de deux parties doit être discutée entre le client et son prestataire. Les laboratoires sont d'emblée montés au créneau en disant: « Vous vous rendez compte, s'il faut changer tous les certificats d'étalonnage distribués sur le marché,cela va être très difficile ! » Si le Cofrac prenait une position en décrétant que c'est le rôle du laboratoire d'étalonnage, ou de l'industriel, la situation pourrait avancer plus vite…

Entre le choix de la prise en compte de la seconde partie de l'étalonnage par le client ou son prestataire, la montée au créneau des laboratoires, la situation pourrait avancer plus vite si le Cofrac prenait position ou si une société comme A+ Métrologie ou Trescal décidait d'appliquer la nouvelle définition de l'étalonnage à tous ses certificats.

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Michèle Désenfant. Malgré la complexité du sujet et les freins à sa mise en place, je suis persuadée de son utilité pour les industriels. Quand on voit que les certificats d'étalonnage ne sont souvent même pas lus et qu'ils sont simplement archivés pour les montrer lors d'un audit, de là à ce que les industriels décident de mettre en œuvre une étape de confirmation métrologique, c'est-à-dire de décider si l'écart constaté avec l'étalon convient ou non et, dans la négative, s'il faut utiliser les erreurs pour corriger les indications.

Marc Priel. A moins qu'apparaissent des effets d'entraînement. Imaginons que la société A+ Métrologie ou Trescal, par exemple, décide d'appliquer la nouvelle définition de l'étalonnage à tous ses certificats pour se différencier commercialement de ses concurrents. Cela pourrait faire bouger les choses.

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