Avant de rentrer dans le détail, voyons ce que veut dire le sigle SPC. Et qu’est-ce qu’un logiciel SPC ?

Un peu de théorie sur le SPC

SPC sont les initiales de « Statistical Process Control ». Il s’agit du contrôle statistique des processus ou Maîtrise Statistique des Procédés (MSP) en français.

Ok mais concrètement, qu’est-ce que le SPC ?

Cette technique a connu un essor très important au milieu des années 80 dans l’industrie automobile américaine.

L’objectif principal du SPC est, grâce au contrôle qualité de la production en continu et par prélèvement, de réduire les taux de rebut ou de retouche, par anticipation de la non-qualité.

Pour une production industrielle donnée, produisant des pièces sur lesquelles des mesures sont effectuées, le SPC va consister à réaliser, à intervalles réguliers, les étapes suivantes :

1. Prélever un échantillon de pièces sur la production (par exemple 5 pièces)
2. Mesurer les caractéristiques de cet échantillon (par ex hauteur, largeur et longueur de ma pièce)
3. Calculer la moyenne et l’étendue (max-min) sur mes 5 pièces pour chacune de mes caractéristiques
4. Reporter ces valeurs sur des graphiques temporels appelés « cartes de contrôle »
5. Appliquer des lois statistiques qui permettent de connaître le comportement de la population totale de mes pièces, même si je ne traite que des échantillons
6. En cas d’alerte, rechercher les causes et prendre éventuellement des actions correctives
7. Recommencer à l’étape 1

Parmi les alertes, on va notamment détecter des dépassements de limites de contrôle (qui sont plus serrées que les limites de tolérances) et les dérives qui démontrent qu’un processus est en train de se dégrader.

Pour en savoir plus, lire notre article sur les alarmes (ou alertes) SPC.

Anticiper la non-qualité

On voit que l’on va alors pouvoir réagir sur le processus de fabrication avant de fabriquer des pièces non-conformes.
La non-qualité est alors anticipée, et non subie a posteriori.

Cette technique est applicable sur n’importe quel processus de fabrication, que l’on fabrique des petites ou grandes séries, que l’on fasse du contrôle à 100% ou du contrôle par prélèvement.

On voit que les gains potentiels sont énormes par application de cette méthodologie.

D’abord initiée par l’automobile pour qui il était vital de ne pas mesurer toutes les pièces (à cause des très grandes séries), la technique s’est progressivement étendue à d’autres secteurs comme le médical et l’aéronautique, et plus généralement aux fabrications de pièces à très forte valeur ajoutée.

Dans ce dernier cas, on continue à mesurer toutes les pièces, mais grâce à la technique du SPC, des allègements de contrôle vont pouvoir s’opérer, et réduire le taux de non-conformité signifie réduire le nombre de retouches, concessions etc…

Qualaxy SPC, le logiciel SPC de CT Infodream, a été développé dans cet esprit, à savoir : le logiciel SPC doit être accessible et présenter un intérêt pour tous.

Qualaxy SPC, le logiciel SPC de référence

Ainsi, les fonctions avancées de Qualaxy SPC permettent de piloter les activités de :

• Grandes séries
• Petites séries
• Pièces sérialisées ou non
• Processus multi-empreintes
• Contrôle par attributs
• Assemblage avec traçabilité conforme à la norme EN9100
• Gestion automatique des allègements de contrôle
• Pour le médical : conformité à la norme FDA 21 CFR Part 11

Au fur et à mesure de l’apparition de nouveaux métiers, nouvelles pratiques, nouvelles normes, Qualaxy SPC (module SPC de la Suite Qualaxy) évolue pour toujours suivre les utilisateurs dans leurs efforts d’amélioration continue.

Dans cet article, nous définissons la notion de traçabilité. Puis nous expliquons avec des exemples les différents types de traçabilités à identifier lors de processus de fabrication longs et complexes.

Qu’est-ce que la traçabilité ?

La traçabilité est un concept important, critique même dans certains process. Pour l’agro-alimentaire ou la pharmacie évidemment, mais également pour l’aéronautique et plus généralement pour toute production industrielle.

Définition de la traçabilité

« La traçabilité désigne la situation où l’on dispose de l’information nécessaire et suffisante pour connaître la composition d’un matériau ou d’un produit tout au long de sa chaîne de production et de distribution » (source Wikipédia).
En d’autres termes, « du berceau jusqu’à la tombe », ou « de la fourche à la fourchette ».

La chaîne de traçabilité

La chaîne de traçabilité est importante dans une modélisation SPC. Elle permet en effet de comparer (ou corréler) des caractéristiques suivies d’une pièce ou d’un sous-ensemble à différentes étapes du processus de fabrication. Par exemple très en amont, puis plus tard en contrôle final.

Le numéro de série (SN) : la traçabilité la plus simple

La traçabilité la plus simple et la plus immédiate est bien sûr l’identification de la pièce. C’est le serial number (ou n° de série, n° rang, n° MSN). On rattache l’ensemble des caractéristiques mesurées à un seul identifiant, et il n’y a aucun risque d’erreur.

On utilise cette identification par SN (Serial Number) dans les process à forte valeur ajoutée. Par exemple dans l’aéronautique, l’usinage de précision, l’horlogerie, etc.

Dans la grande série, on va plutôt parler de n° de lot ou de n° OF portant sur une série de pièces. Plusieurs dizaines, centaines ou milliers de pièces par exemple pour des paniers de pièces de décolletage.

Si la traçabilité suit la fabrication et que l’on sait que tel lot identifié est passé sur l’OP10 puis sur l’OP20, on saura corréler la cote X de l’OP10 avec la cote Y de l’OP20. Mais on comparera des distributions et des valeurs statistiques au lieu de comparer des valeurs de mesure individuelle.

Si je mesure la même caractéristique à 2 étapes de mon processus, comment puis-je l’identifier ?

La réponse est très simple : il ne s’agit pas de la même caractéristique !

Exemple 1 : J’ai une opération d’ébauche où je mesure une cote, et je mesure cette même cote deux opérations plus loin, à la finition.

Exemple 2 : Je mesure une cote avant et après un traitement thermique.

Il ne peut pas s’agir de la même cote puisqu’on peut avoir des cibles ou des tolérances différentes. Par exemple, on laisse une surépaisseur d’usinage à l’OP d’ébauche.
Il est très important dans ce cas que les Méthodes fournissent à la Production un plan de fabrication par phase, avec les cotes ciblées pour l’OP en cours.
Si on fournit un plan « cotes finies » à la production, l’opérateur doit de lui-même ajouter une surépaisseur. Ou se positionner du côté fort de la cote pour être certain de respecter les tolérances finales. Dans ce cas, aucun suivi statistique ne sera possible.

Remarque : on en profitera ici pour réclamer des plans de fabrication avec des cibles centrées. En effet, une cote 12.00 +0.05 +0.01 n’a aucun intérêt pour un régleur.

Comment corréler des caractéristiques mesurées de manière indépendante sur un sous-ensemble avec des caractéristiques mesurées sur un assemblage final ?

La réponse est également très simple : il faut utiliser une traçabilité d’assemblage.

1. On mesure la cote X sur le sous-ensemble de SN n°12.
2. Puis on mesure la cote Y sur l’assemblage final de SN n°23-B.
3. Il faut ensuite tracer que la pièce finale n°23-B est assemblée avec le sous-ensemble n°12.
4. Donc on sait corréler la cote X et la cote Y sur l’assemblage final !

Il faut pour cela utiliser un logiciel permettant la comparaison en utilisant cette traçabilité d’assemblage.

Attention : cela nécessite également que l’opérateur renseigne les SN des composants lors de l’assemblage.

Lorsqu’on utilise des composants élémentaires, ceux-ci ne sont souvent pas identifiés individuellement mais uniquement par lot.

Il est important de tracer ce n° de lot, et de pouvoir utiliser la fonction de traçabilité inverse. C’est-à-dire de pouvoir identifier les assemblages finaux montés avec tel ou tel composant.

Par exemple, lors d‘une opération de contrôle (en cours de process ou pour un retour client) on s’aperçoit qu’un composant élémentaire est défectueux. A partir du serial de la pièce finie, on saura identifier le n° de lot de ce composant défectueux.
Et grâce à la traçabilité inverse, on saura retrouver toutes les pièces qui ont été montées avec un composant de ce lot.

Mais comment attacher des mesures à une pièce qui n’existe pas encore ?

Cette question peut se poser lorsque le Serial Number est créé très tard dans le process.
La réponse est plus délicate car on va être amené « à créer » une chaîne de traçabilité. Cela implique des décisions au niveau organisationnel, méthodes, logistique…

Exemple :

En fonderie : la pièce existe et est identifiée quand elle est coulée. Tout le process amont (moulage – noyautage – remmoulage) ne peut être attaché à une pièce qui n’existe pas.

La solution dans ce cas est de créer une traçabilité « arbitraire » (ou reprendre un n° d’OF, un n° logistique ou un n° de commande) et d’y attacher toutes les mesures « amont ».

Il faut ensuite lier cette traçabilité arbitraire avec l’identification de la pièce via la fonction de traçabilité d’assemblage.

Cette idée fonctionne très bien, même pour des mesures relativement déconnectées du process de fabrication pièce. On peut très bien attacher des mesures à un identifiant fabriqué avec le quantième du jour par exemple, et attacher cet identifiant avec la traçabilité d’assemblage.

Exemple :

En injection plastique sur des grosses pièces sérialisées, on effectue des contrôles quotidiens sur la matière à injecter (granulométrie, température, composition…). Ces contrôles sont attachés à un identifiant unique de journée (2020-124, 2020-125…) et ce numéro est lui-même attaché à l’identifiant de l’injection. On pourrait remonter à la qualité matière pour un défaut d’aspect identifié sur une pièce en passant par le numéro de tombée.

En conclusion

La chaîne de traçabilité est une notion critique pour tout système SPC devant suivre un process de fabrication un peu long et complexe.

Cela renforce l’idée qu’un projet SPC est un projet structurant. Il nécessite l’implication de tous, depuis l’opérateur et le contrôleur jusqu’à la direction et la logistique.

Pour sa bonne réussite, il faut considérer un projet SPC comme un projet d’entreprise. Il doit bénéficier d’un sponsor de la Direction Générale et bien sûr d’un « moteur métier » reconnu aux Méthodes ou à la Qualité.

Frédéric Henrionnet
CT Infodream

Captures d’écran réalisées à partir du logiciel Qualaxy SPC

Le Cpk est un indicateur de capabilité process qui mesure le décentrage par rapport à la moyenne.

Un Cpk (ou Ppk) est-il bon, insuffisant, mauvais… Comment le savoir ? Par rapport à quoi ?

En premier lieu, par rapport à une valeur contractuelle ou à une exigence du cahier des charges : « capabilité exigée de 1.6 minimum pour telle cote ».
Cela peut être également par rapport à des valeurs standard dans le métier ou normées en fonction du typage des caractéristiques : Cpk minimum de 2 pour une caractéristique sécurité, de 1.6 pour une caractéristique fonctionnelle, de 1.3 pour les autres, etc.

Quelle que soit la valeur limite ou objectif, quelle que soit sa provenance, il faut évidemment la respecter, puisqu’elle est contractuelle ou normative. Mais est-ce que je suis vraiment mauvais si j’ai un Cpk de 1.5 pour une valeur objective à 1.6 ?

Les valeurs objectif (1.33 ; 1 .67 ; …) ne sont pas des valeurs « tirées du chapeau ». Elles correspondent à des risques (risque client et risque fournisseur) qu’on accepte de prendre, et donc à un niveau de confiance qu’on accorde à la validation statistique de sa production.

Ma production actuelle qui obtient un Cpk de 1.5 était donc conforme il y a quelques années lorsque j’avais un Cpk objectif de 1.33 et ne l’est plus du tout maintenant que j’ai élevé cet objectif à 1.67 ! Pourtant, ce sont les mêmes pièces qui sortent, avec le même niveau de qualité…

La validation de la qualité obtenue par rapport à l’objectif est primordiale pour l’entreprise, puisqu’elle subordonne l’acceptation du client, mais au niveau « production pure », ce n’est pas le plus important. Ce qu’il faut suivre et valider, c’est que le niveau de capabilité se maintient ou s’améliore au cours du temps. Pour la production, l’évolution de la capabilité est plus importante que sa valeur réelle à un instant t.

Ma capabilité était ce qu’elle était le mois dernier, mais elle a augmenté depuis : on a donc fait des progrès au niveau qualité. Ces progrès sont-ils suffisants ou non pour atteindre l’objectif, c’est une autre question… Au contraire ma capabilité s’est brusquement dégradée ce mois-ci : peut-être que je suis toujours supérieur à l’objectif (en passant de 2.5 à 1.8 par exemple), mais cette dégradation subite signale quelque chose : modification matière ? Problème machine ? …

Notre logiciel Qualaxy SPC permet de comparer des valeurs d’indicateurs calculés sur des périodes de temps que l’on choisit, et donc de comparer des périodes les unes aux autres.

De même, le logiciel Qualaxy Dashboard permet de calculer automatiquement l’évolution des Cp, Cpk, TNC, moyenne, … cote par cote et semaine par semaine, ou mois par mois, ou période de temps par période de temps. C’est l’outil idéal de suivi « long terme ».

Frédéric Henrionnet
Chef de projet Grand Compte chez CT Infodream

Dans cet article, nous allons aborder deux notions du domaine de la Qualité : le contrôle réception et le SPC. Quels liens existent entre les deux ? Quelles sont les fonctions communes ? Contrôle réception vs SPC, c’est parti !

Les fonctions Contrôle réception et SPC

On sépare souvent le contrôle réception (contrôle d’entrée des pièces et composants achetés) et le contrôle SPC (contrôle en cours de production des pièces fabriquées). Ce ne sont en effet pas les mêmes références, ni les mêmes personnes (contrôleurs dans le premier cas, opérateurs dans le second), ni souvent les mêmes lieux de contrôle (laboratoire ou atelier). Mais le produit fini fabriqué et assemblé par l’entreprise intègre bien ces deux types de pièces. Faut-il donc continuer à opposer ces deux fonctions, et surtout continuer à dissocier ces deux types de données de mesure ?

Qu’est-ce que le contrôle réception ?

Le contrôle réception (ou contrôle à réception, contrôle d’entrée) permet d’accepter ou de refuser un lot de pièces en provenance d’un fournisseur (externe le plus souvent, mais interne également). Cette étape est très importante. En effet, refuser un lot peut provoquer une pénurie de matière dans l’atelier (surtout si l’on est en flux tendus). Accepter un lot contenant des composants potentiellement non conformes peut également causer une crise qualité dans la suite du process.

Lire notre article Qu’est-ce que le contrôle réception ? pour en savoir plus.

Contrôle réception : suivi des fournisseurs et reporting

L’unité de base du contrôle réception est le lot de pièces.

Mais de même que l’objectif du SPC est de passer d’une vision « conformité pièce » à une vision « évolution statistique », un logiciel de Contrôle Réception se doit de gérer l’évolution dans le temps des différentes acceptations, des différents fournisseurs, etc. Il doit donc proposer un reporting complet : tableau récapitulatif des lots, des fournisseurs, évolution des pourcentages de refus par période de temps, etc.

L’édition documentaire est donc importante. En fonction d’un PV de refus de lot, un fournisseur peut être amené à démarrer des actions qualité, ou même à être déclassé.

Intérêt d’une base commune SPC et Control

Il existe donc de nombreuses fonctions et notions qui sont communes entre le contrôle réception et le SPC :

• Passage d’une vision conformité (lot/pièce) à une vision statistique (évolution dans le temps)
• Notions de centrage et de dispersion (mon lot est accepté, certes, mais est-il bien centré ? Regroupé ? Dispersé ? Quel va être l’impact sur l’assemblage final ?)
• Reporting ponctuel (PV sur un lot/PV sur une pièce) en parallèle d’un reporting temporel (par période de temps)
• Définition de gammes de contrôle, contrôle réception et/ou SPC
• Notion d’alarmes SPC ou ISO (refus d’un lot)
• Gammes habilitation/soumission à rapprocher de gamme feu vert/production, etc.
• Process et moyens de mesures, répétabilité, reproductibilité, etc.

Mais le plus important reste que ces composants achetés vont servir à fabriquer ou assembler une pièce ou un sous-ensemble, dont les caractéristiques finales dépendront à la fois des pièces « approvisionnées » et des pièces « fabriquées ». Dans le contrôle réception, on n’a pas la notion de réaction temps réel, pour aller régler son procédé au plus tôt. Mais une fois que les mesures ont été effectuées, pourquoi ne pas s’en servir pour régler les procédés d’assemblage ? Pour décaler des IT de fabrication quand c’est possible ? Pour réaliser de l’appairage non pas par pièce, mais par lot ? Pour déceler des dérives au long terme indépendantes de la production propre ?

Avoir une seule base de données permet de définir les références produit une seule fois, même si elles peuvent avoir des cotes « fabriquées » (et suivies en SPC), et d’autres « achetées » (et suivies en contrôle réception). On va pouvoir mutualiser les résultats, les évolutions, effectuer des corrélations, etc.

En un mot, on va pouvoir mieux maîtriser son process…

Frédéric Henrionnet
Responsable Assurance Qualité chez CT Infodream

En savoir plus sur la fonction Qualaxy Control
Voir les fonctions avancées de Qualaxy Control

La finalisation ultime d’un projet de Maîtrise Statistique des Procédés est d’obtenir des alarmes (ou alertes) SPC pertinentes, permettant d’intervenir sur le procédé de fabrication de manière préventive plutôt que curative.

Pourquoi faut-il des alarmes ? Et tout d’abord, qu’est-ce qu’une alarme ?

On parle ici d’alarme SPC, c’est-à-dire d’alarme statistique, pas d’alarme de production concernant la conformité. Une alarme statistique sur un procédé indique qu’il se passe quelque chose d’anormal, au sens de « non-normalité » de la théorie SPC. Cette notion de normalité est parfois difficile à appréhender pour les opérateurs (…et pour les autres : le théorème Central Limite n’a jamais fait rire personne !). On peut donc remplacer cette notion de normalité par la notion d’habitude, d’historique : il se passe quelque chose d’inhabituel.

Une alarme est donc une aide à la décision concernant l’intervention sur le procédé.

Là où les mesures que je viens de saisir montrent qu’il se passe quelque chose d’inhabituel, je dois intervenir. Si je n’ai pas d’alarme, mon procédé est dans son mode « normal », il est sous contrôle et je n’interviens pas.

Toutefois, la conformité de mes pièces est donc totalement exclue du déclenchement d’alarme :

• une pièce « bonne » peut déclencher une alarme SPC
• une pièce « hors tolérance » peut faire partie de ma population normale ou habituelle (dans le cas d’un procédé non ou juste capable)

Il faut donc pouvoir régler finement le déclenchement des alarmes afin d’être alerté uniquement quand c’est nécessaire. On a deux leviers d’action sur le déclenchement des alarmes :

• Les limites de contrôle
• Les types d’alarmes pouvant se déclencher

Les limites de contrôle

Elles peuvent se calculer de deux façons différentes :

• De manière historique ou statistique (qu’est-ce que mon procédé a l’habitude de faire)

• De manière totalement arbitraire à partir d’objectifs de capabilité (zone de sécurité entre les limites de tolérance et les limites de contrôle)

Les types d’alarmes SPC

Les plus classiques sont :

• le dépassement de limite de contrôle

• une tendance croissante ou décroissante

Il y en a de plus complexes (suite de points supérieurs ou inférieurs à la moyenne, décentrage, …)

Mais on peut avoir aussi des cartes de contrôle plus surprenantes, avec trop de points proches de la cible : on est « trop bon ». A traduire par « il n’est pas normal ou habituel que le procédé soit si bien stabilisé ou réglé ».

Dans ce cas, il faut trouver la cause de cette amélioration afin de pouvoir la pérenniser (ou détecter le problème sur le procédé de mesures…).

Le réglage des alarmes SPC

Au niveau du réglage de ces déclenchements d’alarmes, nous proposons une règle d’or à laquelle il ne faut surtout pas déroger. Il ne faut pas déclencher plus d’alarmes qu’on ne sait en gérer.

Gérer signifiant mettre en place un plan d’action ou simplement dire « je suis au courant ». Dans le cas contraire, l’opérateur verra parfois des cartes avec des points en rouge mais ne verra aucune différence avec les cartes « sous contrôle » puisqu’il n’y a pas d’action ! Donc alarme ou pas c’est pareil, et vous obtenez ainsi la cause première de la non-implication de la production dans le SPC.

Il vaut donc mieux commencer de façon classique, avec uniquement des alarmes de type « dépassement de limites » et « tendances ». Vous pourrez activer ensuite d’autres types d’alarmes SPC suivant les process. Cette façon de procéder est bien meilleure que celle qui consiste, de façon inverse, à déclencher des alarmes à tout bout de champ sans jamais établir d’action corrective.

Frédéric Henrionnet
Chef de projet Grand Compte chez CT Infodream

Lire aussi l’article : Qu’est-ce que le SPC ?