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La métrologie


Introduction
Comment assurer la Qualit des mesures
Sept conseils pour maitriser la mtrologie
Organisation de la mtrologie en France
La garantie d'Accrditation
Conclusion

Ce dossier à entièrement été réalisé par les élèves de l'Ecole de la qualité (IDECQ) de St-Etienne


IDECQ - Cité des Entreprises
16, boulevard de l'Etivallière - BP 725
42950 Saint Etienne

http://www.idecq.fr

Introduction - Retour au menu

Les besoins en métrologie évoluent très vite. Plusieurs causes sont à l'origine de ce phénomène.
Il y a tout d'abord le développement de l'assurance qualité, aussi bien dans les activités de production que dans les laboratoires d'analyses et d'essais, avec l'impact des reconnaissances que constituent la certification et l'accréditation.
Il y a également la tendance à l'externalisation de la gestion du parc d'instruments de mesure qui va du conseil pour l'optimisation de la gestion du parc jusqu'à l'externalisation complète de l'activité métrologique.
L'importance des essais et des analyses dans les échanges mondiaux a conduit à multiplier les mécanismes de reconnaissance réciproque, ce qui conduit à une harmonisation des pratiques, entraîne aussi de profonds bouleversements.  
Nous allons essayer au travers de ce dossier de vous donner quelques éclaircissements par rapport à l'organisation de la métrologie en France, à la maîtrise de la métrologie et la fonction métrologique en entreprise.  

Comment assurer la Qualité des mesures - Retour au menu

Compte tenu des risques économiques encourus à accepter un produit mauvais ou, au contraire, à refuser un produit conforme, on comprend la nécessité de réaliser des mesures fiables et de bonne qualité. Pour cela, deux critères fondamentaux sont à prendre en compte : l'exactitude des instruments de mesure et la confiance qu'on peut accorder au résultat de mesure, qui se quantifie par l'incertitude de mesure.  

Toute entreprise se doit donc :  
• d'assurer la qualité des résultats de mesure qu'elle réalise (c’est à dire des mesures pertinentes, répondant aux besoins),  
• de connaître l'incertitude de mesure, compatible avec les objectifs.  

Tout ceci mobilise de nombreuses personnes et nécessite :  
• d’impliquer les bureaux d’études qui spécifient les caractéristiques des produits de façon à définir les moyens de mesure nécessaires pour les contrôler,  
• d’interroger les hommes de la fabrication pour analyser les moyens de mesures nécessaires à assurer la maîtrise des fabrications,  
• de former les personnels chargés de gérer le parc des instruments de mesure,  
• définir les méthodes d’étalonnage (internes ou externes),  
• d’étudier la façon d’assurer la traçabilité des mesures,  
• de mettre en place des techniques de surveillance des procédés de mesure qui permettront de s’assurer qu’il n’y a pas d’anomalie. 

 

La traçabilité aux étalons nationaux

Cette exigence répond à deux soucis bien légitimes renforcés par la mondialisation de l’économie : assurer une harmonisation des mesures au niveau national et international et permettre une comparaison des résultats de mesure dans le temps. On peut répondre à cette exigence en faisant étalonner ses instruments dans les laboratoires nationaux du Bureau National de Métrologie (BNM) ou dans des laboratoires accrédités par le COFRAC. Il faut savoir que par ailleurs, l’accord de reconnaissance signé dans le cadre de EA (European cooperation for Accréditation) faciliteront la cohérence des étalons nationaux et leur transfert vers les laboratoires d’étalonnage accrédités.
Le principe de raccordement des instruments de mesure repose sur une chaîne continue depuis les laboratoires nationaux de métrologie du BNM jusqu'aux laboratoires accrédités par le COmité FRançais d'ACcréditation (COFRAC), appelée chaîne nationale d'étalonnage BNM-COFRAC.
Pour raccorder un instrument de mesure, on effectue un étalonnage qui consiste à le comparer à des étalons connus afin de déteminer l'écart par rapport aux étalons. Bien souvent, pour des raisons de facilités d'utilisation, les entreprises ont besoin d'une vérification de leurs instruments de mesure, consistant à comparer les résultats d'étalonnage à des prescriptions qui peuvent provenir d'une norme, d'une réglementation ou de règles prédéfinies propres à l'entreprise.  

Contrairement à l'étalonnage qui est une opération technique, la vérification est une opération "administrative" qui permet de prendre une décision :  
• si les résultats sont à l'intérieur des limites d'acceptation, remettre l'appareil en service,  
• si les résultats sont à l'extérieur des limites d'acceptation, plusieurs possibilités sont à envisager : déclasser l'appareil, si plusieurs limites de classe ont été envisagées, l'ajuster, si le personnel métrologue de l'entreprise a la possibilité d'intervenir dessus, le faire réparer ou le détruire.  

Dans le cas d'un ajustage ou d'une réparation, il sera nécessaire d'effectuer à nouveau l'étalonnage et la vérification, afin de s'assurer qu'il est conforme.  


L'incertitude de mesure

es facteurs qui intervient dans le processus de décision d'acceptation d'un produit est l'incertitude de mesure. En simplifiant, on peut considérer que l'incertitude de mesure est un intervalle, centré sur la valeur mesurée, dans lequel il est fortement probable que la valeur vraie se situe.
Ainsi, conçoit-on parfaitement que plus l'incertitude est faible devant la tolérance à mesurer, moins on prendra de risques en terme d'acceptation ou de refus de produit.
C'est pourquoi, il est devenu important de connaître ses incertitudes de mesure, afin de choisir un appareil et une méthode adaptés à la mesure à effectuer.
Il convient donc de connaître tout d'abord les besoins en matière de mesurage. Cela signifie que, partant des spécifications des produits fabriqués, ou des besoins de mesurage pendant le processus de fabrication, nous ayons pu établir les incertitudes de mesure requises. Ensuite, il faudra analyser les processus de mesure et en estimer l'incertitude sur les résultats. Ce travail qui nécessite, une compétence sera source de profits pour l'entreprise (optimiser les équipements par rapport aux besoins réels, ne pas surinvestir avec des moyens trop performants, maîtriser les périodicités d'étalonnage,...).


Sept conseils pour maîtriser la métrologie -
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Les besoins métrologiques sont de deux sortes:

•   les besoins organisationnels relatifs à la gestion de la métrologie   : sont-ils suffisamment importants pour nécessité l’implantation d’une métrologie à part entière ? Faut-il des locaux, du personnel qualifié en permanence ? Quels sont les sous-traitants les plus proches ? Faut-il sous traiter ?

•   les besoins matériels relatifs à la réalisation des mesures   : que mesurer et avec quelle précision ? Quelles sont les méthodes de mesure possibles ? Quel instrument utiliser ? Comment garantir la qualité des mesures ?  

Recenser son parc d’instruments

La première action à mener est de dresser la liste des équipements de mesure disponibles dans l’entreprise, sans oublier ceux qui ne servent jamais (se demander pour quelles raisons) ou ceux qui ne sont plus en état.  
Cet inventaire est très utile :  
• l’importance et l’étendue du parc permet de définir la politique métrologique à mettre en œuvre  
• il sert de base de données lorsqu’il faut choisir un nouvel appareil  
• il peut éviter l’achat de nouveaux instruments  
• il est obligatoire pour les appareils permettant d’assurer la qualité et la conformité des produits.  


Choisir le matériel à suivre rigoureusement

Faut-il appliquer la même rigueur de suivi à tous les instruments de mesure ? Non. Pour des raisons de coût. Quel critère de sélection retenir ? Lorsque l’exactitude de la mesure s’avère déterminante pour la qualité, la sécurité et la sûreté du produit, les moyens de mesure devront être suivis avec rigueur. Les autres appareils pourront n’être que répertoriés dans un inventaire. Il faudra néanmoins, dans ce cas, s’interroger sur les conséquences éventuelles d’une dérive non détectée, évaluer le risque en terme de probabilité et le comparer au coût total.


Déterminer la périodicité du suivi

Il est impossible de déterminer un intervalle de temps suffisamment court pour qu’il n’y ait pas de risque de dérive d’un appareil de mesure. De plus, une fréquence d’étalonnage trop élevée est coûteuse, essentiellement parce que l’opération elle-même est chère et qu’il faut prendre en compte le manque à gagner résultant de l’immobilisation ou du remplacement de l’appareil. De même, des intervalle trop longs risquent d’empêcher de déceler suffisamment tôt une dérive. Un compromis s’avère donc souvent nécessaire. La périodicité d’étalonnage n’est d’ailleurs pas forcément constante. Les intervalles de temps entre deux vérifications pourront être raccourcis lorsque les résultats des comparaisons précédentes ne permettent pas d’assurer l’exactitude du moyen de mesure en permanence. Ils seront rallongés si ces mêmes comparaisons indiquent que l’exactitude ne se dégrade pas.  


Métrologie interne ou externe ?

Pour effectuer ses raccordements aux étalons nationaux, l’industriel est conduit à faire étalonner au moins une partie de ses moyens de mesure auprès de laboratoires externes. Cependant, il peut, à partir de ses propres étalons, assurer le raccordement de ses instruments en interne, en réalisant lui-même ses étalonnages. En fait, le bon équilibre entre raccordement externe et interne dépend de la nature du parc, de l’offre de services locale, des moyens d’étalonnage disponibles, des coûts comparés des deux solutions, de la disponibilité du personnel et du niveau d’incertitude de la mesure autorisé. En pratique, mieux vaut maîtriser soi-même la métrologie la plus proche de son métier et confier à un prestataire les appareils difficiles à étalonner en interne.


Sous-traiter jusqu’où ?  

Lorsque l’entreprise décide de sous-traiter sa métrologie, elle doit s’assurer que le sous-traitant choisi répond bien aux critères de l’assurance qualité. La meilleure garantie est offerte par les sociétés disposant d’un laboratoire accrédité COFRAC. Pour les laboratoires non agréés, mieux vaut s’assurer par un audit que le sous-traitant possède bien les aptitudes requises. Toutefois, la sous-traitance, même quasi totale, n’exclut pas de garder des compétences internes. Bien au contraire. Ne serait-ce que pour suivre son sous-traitant, voire être capable de remettre en cause certaines de ses décisions.


Mettre en place une gestion rigoureuse

Une gestion de parc d’instruments de mesure ne peut être performante durablement si elle n’est pas formalisée. Mais avant de créer les documents, il faut lister ceux dont on a besoin et structurer leur relation avec le système documentaire de l’entreprise. Parmi ceux-ci, le plus important est la fiche de vie de l’équipement qui assure une traçabilité complète des actions effectuées ou des évènements survenus. La mise à jour des fiches de vie peut être assurée par un logiciel de gestion de parc. Attention toutefois avant de se décider, car tous ne répondent pas aux besoins des métrologues et leur coût (plusieurs dizaines de milliers de francs) ne s’amortit pas facilement.  


Organisation de la métrologie en France - Retour au menu

Le Bureau National de Métrologie (BNM)

En France, Le BNM est créé par le décret n°69-485 du 28 mai 1969. Il est placé sous la tutelle des ministères chargés de l’industrie et de la recherche.
Sa mission est "d’animer et coordonner les actions entreprises par les différents départements ministériels dans le domaine de la métrologie".  
Ses actions seront d’une part de contribuer au développement de la métrologie Française à travers son soutien aux programmes de recherche et son aide au transfert des technologies à l’industrie, et d’autre part de contribuer au développement de la connaissance et de la reconnaissance de la métrologie française à travers ses participations aux instances internationales (BIPM, EUROMET,…) et aux comparaisons d’étalons organisées par ces dernières.
Le BNM a créé également, en 1970, le service des chaînes d’étalonnage qui assure le raccordement des étalons industriels aux étalons nationaux, par une chaîne ininterrompue de comparaisons, en accréditant entre autres des laboratoires d’étalonnage.
Le service des chaînes d’étalonnage devient le BNM-FRETAC au 01/01/1993, avant d’être transféré au COFRAC le 22 juin 1994 où il constitue la Section Etalonnage.
Le BNM, devenu Groupement d’Intérêt Public (GIP) par arrêté du 22/12 1994 est désormais constitué des ministères chargés de l’Industrie, et de l’enseignement Supérieur et de la Recherche, et de cinq établissements : le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA), la Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM), le Laboratoire Central des Industries Electriques), le Laboratoire National d’Essais (LNE), et l’Observatoire de Paris.
Et si le BNM détient toujours aujourd’hui le rôle d’établir et de conserver les étalons nationaux, c’est à la Section Etalonnage du COFRAC que revient la fonction d’évaluer, reconnaître et faire reconnaître la compétence des laboratoires d’étalonnage en leur délivrant une accréditation.
Aussi, ces deux organismes continuent d’assurer conjointement le fonctionnement du système national de raccordement aux étalons nationaux et d’en faire reconnaître la technicité à l’étranger.


Le Comité français d'Accréditation (COFRAC)


Le COFRAC, association à but non lucratif régie par la loi du 1er juillet 1901, est constitué le 29 avril 1994 par les pouvoirs publics.  
Ce système unique d’accréditation couvrant la totalité des secteurs (laboratoires, organismes de certification, organismes d’inspection), a donc intégré deux organismes : le RNE, chargé de l’accréditation des laboratoires d’essais, et le BNM-FRETAC, chargé de l’accréditation des laboratoires d’étalonnage.  
Ces missions sont, entre autres, de procéder à l’accréditation de tous les organismes intervenant pour l’évaluation de la conformité à un référentiel, et dans les informations qu’ils délivrent dans le cadre des activités pour lesquelles ils sont accrédités.  
La section du COFRAC la plus impliquée par l’aspect métrologique est la Section Etalonnage.  
Et c’est à cette section que revient la mission d’évaluer, reconnaître et faire reconnaître la compétence des laboratoires d’étalonnage en leur délivrant une accréditation attestant leur compétence à effectuer des étalonnages dans un domaine et avec des moyens bien définis et d’assurer le fonctionnement du système national de raccordement aux étalons nationaux, en collaboration avec le BNM et ses laboratoires nationaux.


Le Système national de raccordement ou " chaînes d’étalonnage ".  

Les chaînes d’étalonnage sont animées et coordonnées par le BNM d’une part et le COFRAC d’autre part. Ce système permet, par une chaîne ininterrompue de comparaisons, le raccordement et la traçabilité aux étalons nationaux de tout étalon ou équipement de mesure, de tout matériau de référence, et de toute mesure effectuée sur le territoire national.
Pour chaque grandeur ou unité de grandeur, la chaîne d’étalonnage correspondante est constituée d’un laboratoire national de métrologie du BNM (BNM-LNM), d’un ou plusieurs Centres d’Etalonnage Agréés (CetA) accrédités par le COFRAC et ayant une activité commerciale.

Les laboratoires nationaux de BNM appartiennent aux cinq établissements constituant le Groupe d’Intérêt Public BNM et sont :  
• le BNM-LPRI (Laboratoire Primaire des Rayonnements Ionisants) au CEA (Unités du Système International : Gray, Becquerel),  
• le BNM-INM (Institut National de Métrologie) au CNAM (U.S.I. : Mètre, Kilogramme, Kelvin, Candela),  
• le BNM-LNE (Laboratoire National d’Essais) au LNE (USI : la mole et diverses grandeurs mécaniques dérivées : le Pascal, le Newton,…),  
• le BNM-LPTF (Laboratoire Primaire du Temps et des Fréquences) à l’Observatoire de Paris (USI : seconde, fréquence)

Leur mission est de raccorder les étalons de référence des CetA et d’apporter assistance technique et conseil en la matière. Les CetA, eux-mêmes, ont la mission de raccorder les étalons de références des SMH.  
Quant aux SMH, dont les appartenances sont très diverses (service de métrologie de grands donneurs d’ordre, société prestataire de services en métrologie,…), leur rôle est de raccorder les étalons de référence de leur entreprise et des entreprises tierces, en effectuant des prestations d’étalonnage et de vérification.

A l’issue des prestations, un certificat d’étalonnage ou un constat de vérification, selon le cas, est émis. Ce document, portant le logotype du BNM lorsqu’il est émis par un laboratoire national du BNM ou le logotype du COFRAC lorsqu’il est émis par un Centre d’Etalonnage Agréé ou un Service de Métrologie Habilité, atteste de la traçabilité aux étalons nationaux sans autre preuve nécessaire à priori.  
A ce jour, près de 300 laboratoires sont accrédités et assurent le raccordement et la traçabilité des instruments de mesure et des mesures elles-mêmes aux étalons nationaux.  
De nombreux pays se sont dotés de système de raccordement analogues aux chaînes françaises d’étalonnage. Aussi, un accord de reconnaissance multilatéral entre ces pays est né sous l’impulsion de l’European Cooperation for Accreditation (EA), anciennement EAC, ex-WECC, association regroupant l’ensemble des signataires de l’accord multilatéral et portant le logotype du dit signataire, apporte les mêmes garanties de traçabilité qu’un document portant le logotype COFRAC.


La métrologie légale

La métrologie légale est l’intervention de l’Etat pour garantir la qualité des instruments de mesure ou des opérations de mesurage touchant l’intérêt public : sécurité des personnes, protection de l’environnement et de la santé, loyauté des transactions.
En France, le Service des Poids et Mesures est constitué par la loi du 4 juillet 1837. Ce service deviendra le Service des Instruments de Mesures en 1946, le Service de la Métrologie en 1984, puis la Sous-Direction de la Métrologie en 1987.  
Ce sont sur la Sous-Direction de la Métrologie (SDM) et sur les Directions Régionales de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE) que reposent les missions d’élaborer les différents textes réglementaires qui régissent le contrôle des instruments de mesure, d’approuver les nouveaux modèles d’instruments de mesure réglementés, et de coordonner les contrôles métrologiques.  
L’Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML), regroupant les organismes analogues à la Sous Direction de la Métrologie, est chargée d’établir les recommandations internationales sur les instruments de mesure. Ainsi, à ce jour, en France, près de 16 millions d’instruments de mesures sont vérifiés annuellement avant utilisation, et près de 500 000 contrôles périodiques sont effectués, garantissant ainsi la qualité des instruments de mesure soumis à la réglementation.



La garantie d'accréditation - Retour au menu

Le COFRAC section Etalonnage accrédite les laboratoires d’étalonnage après s’être assuré de la parfaite adéquation entre les compétences des personnels, les performances des moyens mis en œuvre, les domaines d’étalonnage, les méthodes d’étalonnage et les incertitudes associées.

Pour un utilisateur, le logotype COFRAC Etalonnage atteste que :  
• le laboratoire est accrédité pour la prestation effectuée, au moment de l’émission du certificat d’étalonnage seul ou complété par une partie vérification,  
• les étalonnages sont pertinents et adaptés aux instruments soumis à étalonnage,  
• les incertitudes de mesure sont garanties par les experts des Commissions Permanentes d’Accréditation,  
• la traçabilité aux étalons nationaux est démontrée à priori, sans autre preuve nécessaire,  
• les étalonnages ont une valeur incontestée, tant en France qu’à l’étranger,  
• l’accréditation satisfait aux exigences internationales du guide ISO / CEI n°25, par conséquent elle permet aux laboratoires accrédités d’être en conformité avec les exigences applicables de la norme ISO 9002, lorsqu’ils interviennent comme prestataires d’étalonnage ou de vérification.


Conclusion - Retour au menu

La vente de produits non conformes ou le refus de produits conformes peut avoir des répercussions économiques désastreuses pour l'entreprise.  
Le seul moyen de se protéger contre ce risque consiste à maîtriser la métrologie de l'entreprise, notamment en étalonnant ou vérifiant correctement les instruments de mesure et en connaissant les incertitude de mesure.
Ainsi, la métrologie est un véritable outil de la qualité qui a été intégré de la même manière dans tous les référentiels qualité existants, dont les normes de la série ISO 9000.