Remerciements. Figure 1 Le site d Is sur Tille

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2 Remerciements En premier lieu je souhaite remercier la direction du groupe S.E.B., pour m avoir permis d effectuer mon stage de 10 semaines sur leur site. C est ensuite M. Christian Chazalviel, responsable assurance qualité et maitre de stage que je remercie grandement, pour m avoir accueilli, dirigé tout au long du stage et pour la confiance qu il m a accordée et le temps qu il a su nous consacrer malgré un emploi du temps chargé. En second lieu, mes remerciements vont à toutes les personnes avec qui j ai échangé au quotidien, que ce soit dans le cadre du sujet du stage ou en dehors. Y figurent mes collègues stagiaires : Sébastien Vezolles (de l IUT de Montpellier) qui avait le même sujet que moi, Thomas Befve (de l IUT d Aubière) dont le sujet s est déroulé au laboratoire et ainsi que les collègues membres du personnel : Jean-Michel Carrier (responsable du laboratoire), Michel Marotel (responsable du service qualité), Cédric (métrologie), Patrick (magasin), Rodolphe (maquettes), Roger, Stéphane, Hélène, Yannick, Olivier et tous les autres. Enfin, je remercie l ensemble du personnel de l usine SEB de Is-Sur-Tille pour m avoir aiguillé et aidé, même ponctuellement, pour le bon déroulement du stage. Figure 1 Le site d Is sur Tille

3 Table des matières I Introduction 3 1 Le stage 4 2 L entreprise Historique Les débuts Les succès commerciaux Le Groupe SEB Position actuelle du Groupe Le site d Is-sur-Tille Organigramme Activité II Sujet 1 : Gestion des équipements de mesure 9 3 Le service qualité 10 4 Le service G.E.M La base de données des appareils de mesures La vérification des appareils Explication du déroulement d une vérification Trouver l appareil l identification Vérification Exemple de vérification d un instrument : le dynamomètre Rappels Conclusion sur les dynamomètres Exemple de vérification d un instrument : la sorbonne d essai Une sorbonne Procédure de vérification : tension, courant, puissance Procédure de vérification : température Conclusion sur les sorbonnes

4 TABLE DES MATIÈRES III Sujet 2 : Création d une procédure d étalonnage 23 6 Création d une procédure d étalonnage pour une sonde de température de surface La sonde CENELEC Constitution d une procédure La vérification de la sonde En température En rigidité du ressort Conclusion IV Conclusion 28 7 Conclusion 29 V Annexes 34 A Les marques du Groupe SEB 35 B Une presse à emboutir 36 C Le support de travail Excel 37 D Constat de vérification externe 38 E Constat de vérification interne 39 F Le logiciel d acquisition des sorbonnes 40 G La consigne de vérification des sorbones 42 H Extrait du tableau de correspondance tension-température pour un thermocouple de type J 43 I La consigne de vérification des dynamomètres 44 J Extrait de la Norme NF EN /A12 45 K La consigne de vérification pour la sonde 46 2 Timo Van Neerden

5 Première partie Introduction 3

6 1 Le stage Le stage de Gestion des équipements de mesure de d essai que j ai effectué sur le site d Is-sur-Tille (21) du Groupe SEB entre dans le cadre de l obtention du DUT Mesures Physiques que je prépare à l I.U.T. de Clermont-Ferrand. Le Groupe SEB - leader mondial dans le petit équipement électrique de la maison - est une entreprise du secteur secondaire. Le site d Is-sur-Tille fabrique et assemble des produits qui sont ensuite destinés aux distributeurs. Pour être conforme à la norme ISO 9001 dont il est certifié, le site doit respecter des spécifications techniques pour leurs produits relatives à la qualité. Les produits sont pour cela soumis à différents tests et contrôles fonctionnels et métrologiques. Ces contrôles nécessitent des outillages et des appareils de mesures. [1] Afin de pouvoir attester de la conformité de mesures effectuées, le Groupe doit être en mesure de prouver par un certificat que chaque appareil de mesures est conforme aux exigences normatives. C est la vérification de cette conformité qui incombe au service de gestion des équipements de mesure et c est à ce niveau que mon stage intervient : mon activité principale a été la vérification des appareils de mesures utilisés partout sur le site, l expédition et la réception d autres appareils à des soustraitants (pour étalonnage également) ; le second sujet fut la création de protocoles de vérification destinés aux futures personnes du service, et en particulier celui d une sonde de température de surface. Ces deux sujets seront naturellement présentés ici. 4

7 2 L entreprise 2.1 Historique Le Groupe SEB a commencé comme une petite entreprise familial de Côte d Or au dix-neuvième siècle[2]. Elle s est développée au fil des succès commerciaux et des innovations techniques pour être maintenant le leader mondial du petit électroménager domestique Les débuts L entreprise a commencé comme un atelier familial et est toujours aujourd hui dirigée par la famille Lescure qui en possède les actions majoritaires Création d un atelier de ferblanterie par Antoine Lescure à Selongey (21) Le petit-fils d Antoine Lescure, René Lecure fait l acquisition d une presse à emboutir à l exposition universelle de Paris Les 3 fils de René Lescure : Jean, Frédéric et Henry Lescure refondent l entreprise sous le nom de la Société d Emboutissage de Bourgogne : S.E.B.. À ce moment là, l entreprise emploie une petite cinquantaine de personnes Les succès commerciaux L innovation dans les produits a permis à l atelier familial de devenir une entreprise plus importante depuis la seconde moitié du vingtième siècle Lancement de la Cocotte Minute, premier gros succès commercial. En une année, le chiffre d affaire double Lancement de la friteuse électrique Acquisition de la société Téfal spécialisée dans les articles culinaires antiadhésifs Acquisition de Calor, spécialisé dans les produits chauffants (fers à repasser, sèches cheveux et radiateurs) Le Groupe SEB Le grossissement et les premières acquisitions nécessitent une organisation en «Groupe SEB». 5

8 2.2. POSITION ACTUELLE DU GROUPE 1973 Formation et organisation du Groupe SEB 1975 Entrée à la bourse de Paris 2.2 Position actuelle du Groupe Le succès lui permet de faire l acquisition d autres groupes et ainsi élargir son champ d action. De la cuisine, le Groupe SEB passe désormais à toute la maison : de la friteuse et du grille pain aux cafetières, sèches cheveux et aspirateurs. Aujourd hui, le groupe est devenu le premier groupe mondial dans son domaine. Il possède des implantations dans 49 pays répartis en Europe, en Asie, en Amérique du Nord et Amérique du Sud. Il emploie plus de personnes, dont en France. Le groupe est représenté sous divers marques, mondiales ou locales, (voir Annexe A) acquises pour la plupart au fil des quinze dernières années : Rowenta en 1988 (groupe Allemand), Arno en 1997 (Brésil), Moulinex-Krups en 2001, All-Clad en 2004 (USA), Lagostina (Italie) et Panex (Brésil) en 2005, prise de participation dans Mirro Wear Ever en 2006 (USA), ouverture dans le marché asiatique avec prise de participation dans Supor, coté à la bourse de Shanghai en 2006 (Chine), acquisition de Imusa en 2010 (Colombie). En 2010, le Groupe SEB a réalisé un chiffre d affaires de 3,6 milliard d euros (soit +15% par rapport à 2009). Sur le plan économique, le groupe se porte bien : les effectifs augmentent malgré les crises économiques et le chiffre d affaires aussi (voir le tableau 2.1[3]) Ventes Effectifs inscrits au 31/ Table 2.1 Effectifs et résultats financiers du Groupe, en millions d euros 2.3 Le site d Is-sur-Tille Le site d Is-sur-Tille emploi 252 personnes (chiffres décembre 2010) et se situe à quelques kilomètres du lieu de création de l entreprise il y a 150 ans Organigramme La figure 2.1 montre l organisation sur le site du service qualité du site au sein duquel j ai été affecté. 6 Timo Van Neerden

9 2.3. LE SITE D IS-SUR-TILLE Directeur du site Christian Poulin Responsable qualité site Michel Marotel Service Assurance Qualité Christian Chazalviel Stagiaires G.E.M. Service laboratoire Jean-Michel Carrier Services normes Gilles Kirsch Qualité S.A.V. Marie-Claude Boucher, Said Heloui, Denis Chambaud Figure 2.1 Organigramme du service qualité du site d Is-sur-Tille Activité Emboutissage et injection Une partie du site est consacrée à la production de pièces à partir de matières premières : le site produit les cuves en aluminium des friteuses. Elle dispose de deux chaines d emboutissages où des plaques de tôle d aluminium sont embouties (Annexe B), nettoyées de l huile puis soudées aux résistances chauffantes, ainsi que de presses à injection pour former les jupes plastiques des friteuses. L emboutissage tend cependant à disparaitre du site, les pièces étant d une part de plus en plus importées et les friteuses «bain d huile» sont de moins en moins vendues. Les jupes plastiques sont, quant à elles, encore fabriquées sur place, pour des raisons de coût : transporter les granulés de polypropylène puis les injecter dans les presses coûte en effet moins cher à transporter que les jupes entières. 7 Timo Van Neerden

10 2.3. LE SITE D IS-SUR-TILLE Assemblage L usine dispose de 7 chaines de montages où les produits sont assemblés à partir des pièces détachées puis emballés. La plus grande partie des pièces détachées est directement importée d Asie. Les chaînes de montages fonctionnent par modèles et sortent environ 80 produits par heure. En indication, il peut être retenu le chiffre de produits sortant en 2010, dont une grande majorité étant des Friteuses Actifry ( ), le reste étant des fours et des friteuses à bain d huile. Laboratoire et R&D Le site dispose d une section de contrôle : le laboratoire, où les produits sont testés pour vérifier leurs conformité, et une section de recherche et développement (R&D) où sont analysés les possibilités d évolution des produits ou conçus de futurs produits. 8 Timo Van Neerden

11 Deuxième partie Sujet 1 : Gestion des équipements de mesure 9

12 3 Le service qualité Norme ISO 9001 La norme ISO 9001 traite de la qualité des produits vis à vis des exigences du client et des dispositions légales, et du suivi des incidents ayant eu lieu sur un produit.[5]. C est dans cette fin : d une part satisfaire la clientèle et d autre part respec- [4] ter la norme concernant la qualité des produits sortants, que le Groupe est amené à effectuer diverses opérations de contrôle sur les produits, tout au long de la chaîne de fabrication et de vente. La certification «ISO-9001» représente en fait un gage de qualité pour l entreprise sur le plan de la qualité des produits. Il existe également d autres normes pour d autres domaines : la norme ISO traite du management de l environnement par exemple. Les tests effectués sur les produits sont d ordres fonctionnel et métrologique : le produit doit respecter un certain nombre de spécifications précises sur sa fonction première mais aussi la sécurité, l esthétique, la solidité... Il est du rôle du service qualité de s assurer du respect des exigences de qualité sur les produits. 10

13 4 Le service G.E.M. Dans le but de procéder aux opérations de contrôle qualité, le Service Qualité, au travers du service de Gestion des Équipements de Mesure (service GEM) du site met en place des procédures de vérifications ainsi qu un parc d instruments de mesures et d essais destinés à être utilisés dans le cadre de ces contrôles. Le personnel utilise ces instruments et suit les instructions pour réaliser les opérations de contrôles sur les pièces fabriquées et les produits. En cas de réclamation d un client, d un auditeur ou de la DGCCRF 1, les certificats de conformité des appareils servent alors de preuve qu une mesure effectuée pour statuer sur la conformité d un produit soit valable, donc qu un produit sortant déclaré conforme le soit réellement et métrologiquement parlant. 4.1 La base de données des appareils de mesures Au niveau métrologique, tout appareil doit être raccordé aux étalons dimensionnels international détenus par le BIPM 2 pour que sa mesure retournée ait une signification légale (figure 4.1). Sur le site, chaque appareil de mesure dispose d un «code GEM» renseignant l identifiant de l appareil (par exemple : FDY98002 ou ELE ) et sa date de validité. D autres informations sont retrouvables en recherchant l appareil dans la base de données Deca ou Excel, comme par exemple son emplacement sur le site (champ «affectation» ou «propriétaire», voir figure 4.2). Afin de lister et gérer tous les appareils de mesures du site, le service GEM 4 dispose d un logiciel informatique : Deca 5, comme base de donnée de tous les équi- 1. Direction Générale de la Consommation, de la Concurrence et de la Répression des Fraudes : organisme dont le rôle est de surveiller les pratiques commerciales des vendeurs vis à vis des consommateurs et de la concurrence. 2. Bureau International des Poids et Mesures : organisme qui a pour but d uniformiser les unités de mesures, leurs définitions et leurs utilisations au niveau mondial. 3. les 3 lettres renseignent sur le domaine de la physique de l appareil (FDY est pour forces et dynamomètres, ELE pour électricité), les deux chiffres suivants sont l année (98 : 1998 ; 02 : 2002) et les trois derniers chiffres sont pour le numéro de l appareil 4. Gestion des Équipements de Mesure 5. Édité par la société Félix Informatique. La base de données utilisée est à base Oracle. 11

14 4.1. LA BASE DE DONNÉES DES APPAREILS DE MESURES Figure 4.1 Représentation de la traçabilité de la chaine de mesure [6] pements. Il permet de suivre individuellement chaque appareil : sa validité, son emplacement, son constructeur, sa date d achat..., les informations étant renseignées manuellement lors de l enregistrement d un appareil. Il nous a fallu utiliser ce logiciel, ainsi qu un fichier Microsoft Excel qui n est pas la base officielle mais qui est plus facile à manier (voir Annexe C). À chaque action sur un équipement, il faut en effet renseigner la base de données (date de l opération, nature, opérateur, coût s il y en a) afin d assurer le suivi. 12 Timo Van Neerden

15 4.1. LA BASE DE DONNÉES DES APPAREILS DE MESURES Figure 4.2 Capture d écran d une page d un matériel dans Deca R 13 Timo Van Neerden

16 5 La vérification des appareils Ce fut la plus grande partie du stage, ainsi que la plus intéressante. Outre de m avoir permis de découvrir tout une gamme d appareils de mesures plus ou moins exotiques, c est aussi la partie du stage qui suscite le plus d intérêt car elle demande la mise en œuvre d une partie de la théorie, ainsi que de la pratique acquise durant la formation du DUT. La nature des produits fabriqués par SEB nécessite en effet des équipements de mesure dans bon nombre de domaines, et même si le principe physique de fonctionnement d un appareil n est pas nécessaire pour l utiliser ou le vérifier, sa compréhension est un avantage certain pour effectuer les opérations demandées dans les meilleurs conditions. Durant le stage, c est tout le parc de ces appareils qu il a fallu vérifier individuellement, en fonction d une périodicité de contrôle. En sachant que la vérification d un équipement ne pouvant se faire que grâce à du matériel lui-même étalonné et raccordé aux étalons internationaux (pour ne pas briser la chaine de raccordement). Comme domaines de la physique s appliquant aux produits fabriqués par le Groupe SEB et le site d Is-sur-Tille, citons : le thermique l électricité de puissance la métrologie dimensionnelle la mécanique la dynamique des fluides la résistance des matériaux Cette année, l objectif a été de réaliser la vérification et le suivi des 770 appareils de mesures dont la période de validité arrive à son terme en 2011 et ceux dont la validité a déjà expiré. En effet, suivant l activité du site et de l évolution de la production, certains appareils sont amenés à devenir inutiles, d autres s usent ou se perdent et doivent alors être remplacés et de nouveaux équipements achetés. Tout ceci se passe par l intermédiaire du service GEM et donc par nous, les stagiaires GEM. 14

17 5.1. EXPLICATION DU DÉROULEMENT D UNE VÉRIFICATION Quand bien même un appareil est toujours utilisé au bout d une certaine période (se chiffrant généralement en années), ses qualités métrologiques peuvent être altérées. Soit à cause de l usure, soit à cause d un dérèglement «naturel». Par défaut, les appareils ont une périodicité de 2 années. Cette valeur est fixée en interne par l entreprise et signifie que l appareil en question est supposé valable pendant 2 ans après sa dernière vérification métrologique. Au terme de cette période, l appareil ne peut plus être utilisé pour effectuer des mesures normatives avant d être à nouveau étalonné ou vérifié. D autres appareils ont une périodicité plus longue (cas des masses et cales étalons : 5 ans) ou plus courtes (sorbonnes d essais : 1 an). 5.1 Explication du déroulement d une vérification Trouver l appareil Une fois un appareil repéré dans la base comme étant à vérifier, la première chose à faire est évidement de le retrouver sur le site. Le plus souvent il se trouve sur l emplacement indiqué dans la base de données, ce qui facilite la recherche, même si au début du stage ce fut une course d orientation à chaque fois. Si ce n est pas le cas, il peut se trouver un peu plus loin, et il convient de demander aux personnes qui ont l habitude de l utiliser, et on retrouve l appareil dans la majorité des cas. Autrement, l appareil est déclaré comme «disparu». Afin d accroître notre productivité, les appareils sont contrôlés par campagnes : tous les pieds à coulisses ensembles, toutes les balances de laboratoire, l ensemble des sorbonnes, etc. sont vérifiés à la suite l identification Pour chaque équipement, il y a deux possibilités : soit l équipement permet de statuer sur la conformité d un produit, et il doit alors satisfaire rigoureusement soit aux normes internationales soit aux exigences internes. Ces équipements sont repérés par une étiquette verte (figure 5.1) qui donne sa référence ainsi que sa validité. Ce matériel fait partie de ceux qu il nous a été donné de vérifier durant le stage. Les procédures complètes de vérification de deux équipement seront vues plus loin dans ce rapport. soit l équipement sert uniquement à l indication d une mesurande, et dans ce cas, la conformité stricte aux normes n est pas exigée. Il porte une étiquette orange «pour indication seulement» (figure 5.2). 15 Timo Van Neerden

18 5.1. EXPLICATION DU DÉROULEMENT D UNE VÉRIFICATION Figure 5.1 Les étiquettes GEM vertes Figure 5.2 L étiquette GEM orange «pour indication seulement» Vérification Pour les appareils étalons internes Pour effectuer la vérification, le service dispose de modes opératoires. Chaque type d appareil possède une consigne de vérification ainsi qu une feuille de calcul où les mesures sont renseignées et le résultat de la conformité (ou non-conformité) donné. Ce tableau de mesures constitue également le document attestant du procès verbal comme quoi la vérification a bien été effectuée. Les consignes sont faites en interne (voir page 24) et ont été crées de manière à respecter les normes sur la vérification des appareils. Pour les appareils envoyés en sous-traitance : soit le sous-traitant en charge de la vérification retourne un certificat de conformité (voir annexe D), soit juste les mesures et c est à l entreprise de vérifier si les mesures sont conformes à ce qu il souhaite. Les principaux sous-traitants avec qui nous avions à faire furent EQF 1 et AOIP 2. Une fois l appareil déclaré comme étant conforme, son étiquette portant la date de validité est changée, il l appareil est remis en service là où il a été pris et la base de donnée mise à jour. Bien-sûr, avant d avoir pu prendre l appareil des mains de ceux qui l utilisent, un autre appareil (lui aussi en cours de validité) a été donné comme remplacement temporaire, ceci dans le but de ne pas stopper ou ralentir la chaîne de fabrication par le manque d un appareil de mesure. Ci-après, seront détaillées deux opérations de contrôle pour étalons de travail : celle du dynamomètre et celle de la sorbonne d essai. Je les ai choisies pour traiter plusieurs domaines de la physique, à savoir la mécanique pour la première et l électricité de puissance et la température pour la seconde. 1. Europe Qualité France, divisions Rhône-Alpes Qualité et Auvergne Qualité. 2. Association des Ouvriers en Instruments de Précision 16 Timo Van Neerden

19 5.2. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LE DYNAMOMÈTRE Les appareils pour indication Ce sont les appareils dont la conformité aux normes métrologiques n est pas exigée. Pour ces cas là, il nous a simplement été demandé de vérifier le fonctionnement de l équipement. Parfois le changement d une pile (pied à coulisse numérique, multimètre... ) ou un nettoyage (marbre... ) est effectué mais aucune vérification poussée n est effectuée en dehors de la vérification de présence de l appareil à l emplacement indiqué et de son bon fonctionnement. Quelque soit l appareil (étalon ou pour indication), la base de donnée DECA est mise à jour : la date, l opérateur, les étalons utilisés, l état (conforme, déclassé), le numéro du procès verbal (s il y a) sont mis à jour. 5.2 Exemple de vérification d un instrument : le dynamomètre Figure 5.3 Un dynamomètre 1kN dans sa mallette Les dynamomètres mesurent des forces (le plus souvent des poids) et sont utilisables sur une étendue de mesure fixée : par exemple 0 10 Newton. La vérification 17 Timo Van Neerden

20 5.2. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LE DYNAMOMÈTRE d un des ces appareils consiste à effectuer deux séries de vingt-cinq mesures : une série en traction (de la masse vers le bas) et une série en compression de la masse sur l appareil. Chaque série étant elle même décomposée en cinq fois cinq mesures réparties sur l étendue de mesure (tableau 5.1). Poids étalon Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Mesure 5 5,000 4,993 4,995 4,993 4,995 4,996 10,000 9,993 9,988 9,967 9,963 9,990 15,000 15,059 14,967 14,985 15,004 14,983 20,000 20,087 20,006 19,999 19,987 20,099 25,000 25,006 25,006 25,008 25,013 24,992 écart max (%) 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00 écart max total (%) 0,01424 Conclusion CONFORME Table 5.1 Exemple de tableau de mesures (feuille complète en Annexe E) Les masses sont évidement étalons et en cours de validité. C est ensuite le calcul des erreurs de justesse et de fidélité qui permet de statuer sur la conformité du dynamomètre : Rappels La justesse d un appareil représente la capacité de cet appareil à fournir des mesures individuelles proches de la valeur vrai. Lors d une série de mesures, il est alors possible de déterminer l erreur de justesse constituant la dispersion des mesures autour de la valeur vrai. Elle est définie[7] comme suit : J = m V où m est la moyenne des mesures et V la valeur vraie. La fidélité représente quant à lui la capacité de reproductibilité d une mesure. Plus l appareil est fidèle, plus les mesures sont proches les unes des autres. F est définie[7] par : F = ± V max V min 2 où V max est la mesure la plus grande trouvée et V min la plus petite. La précision d un appareil est donc la résultante de la justesse et de la fidélité. Un appareil précis fournira d une part des résultats regroupés dans une zone ayant pour centre la valeur vraie, et d autre part des résultats proches les uns des autres (figure 5.4). 18 Timo Van Neerden

21 5.3. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LA SORBONNE D ESSAI Figure 5.4 Schématisation de la fidélité et de la justesse d une mesure[8] Pour les dynamomètres ainsi que d autres appareils tels que les balances ou les pieds à coulisse, il aurait été possible de corriger une erreur de fidélité : il suffit en effet d utiliser une méthode de compensation de l excentration. L erreur de justesse, quant à elle est purement due à l incertitude de l appareil, et les mesures possèdent une «composante aléatoire» qu il est simplement possible d estimer, pas de corriger. Aucun calcul d incertitude n a été demandé pour ces contrôles, mais il va de soi que lors de la pesée d une masse de 40 kg où il a fallu utiliser une somme de masses différentes (20 kg, 10 kg, 5 kg, 2 fois 2 kg et 1 kg) les incertitudes s ajoutent pour pouvoir s avérer relativement importantes. Néanmoins, au vu de l incertitude sur les valeurs des masses (de l ordre de 10 6 kg) il semble raisonnable de ne pas les prendre en compte sur une mesure de 50kg Conclusion sur les dynamomètres En suivant cette procédure, ce sont 8 dynamomètres qui ont été vérifiés : des dynamomètres à cadrans ou numériques et de différents calibres (10 N, 100 N, 500 N... ) Un seul appareil numérique n a pas été conforme aux attentes. En fait, il n a pas été possible de le vérifier directement car il s était verrouillé pour cause d excès du nombre de surcharges... Il a finalement été débloqué sur le site de Selongey, à une dizaines de kilomètres du site d Is-sur-Tille. 5.3 Exemple de vérification d un instrument : la sorbonne d essai Une sorbonne Les sorbonnes d essai sont les paillasses du laboratoire. Elles disposent de prises de courant de force (de 1 à 3 prises) réglables (jusqu à 300 volts), de prises pour des 19 Timo Van Neerden

22 5.3. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LA SORBONNE D ESSAI thermocouples (jusqu à 20 prises), de prises TOR 3 ainsi que d entrées analogiques. Chaque sorbonne est reliée à un ordinateur au moyen d une carte d acquisition. L ordinateur permet de récupérer les valeurs des mesures au moyen d un logiciel (Acquisition, voir Annexe F) et certaines sorbonnes peuvent même être déclenchées et réglées en tension ou en puissance directement depuis l ordinateur. Les sorbonnes servent essentiellement à envoyer les courants dans les appareils et vérifier ainsi leurs réaction : l appareil doit par exemple résister à une surtension, ne pas devenir dangereux (la carcasse ne doit pas être mise sous tension) ou ne pas présenter de risque d incendie. Concernant les thermocouples, ils sont par exemple placés dans et sur divers endroits d un four pour vérifier la température de surface : il ne serait pas très rassurant qu un utilisateur se brûle la main en ouvrant la porte du four, par exemple... Au laboratoire et pour les essais qui sont effectués, seules les prises de forces et les prises de thermocouples sont utilisées. Ce sont donc les seules à être concernées par la vérification cette année Procédure de vérification : tension, courant, puissance Ces trois grandeurs électriques sont mesurées par comparaison. En même temps que la sorbonne enregistre les valeurs, un wattmètre 4 fils 4 de précision étalonné et en cours de validité effectue lui aussi une mesure. C est sa mesure qui sert de référence lors de la déclaration de conformité. Pour que la prise de force débite un courant, elle a été branchée à un banc de charge. Il s agit en réalité d une grande résistance dissipant l énergie sous forme de chaleur. L importante quantité d énergie dissipée (4 200 Watts à son plus haut) nous a d ailleurs contraint à baliser le banc de charge par une barrière signalétique afin d éviter des risques de brûlures. Les mesures sont faites dans la gamme V en tension et 0 20 A en courant, suivant le tableau 5.2 : 3. Tout Ou Rien 4. deux fils pour la tension, en parallèle et deux fils pour l intensité, en série avec la circuit. 20 Timo Van Neerden

23 5.3. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LA SORBONNE D ESSAI Consigne Shunt courant valeurs valeurs grandeurs écran charge attendu étalon lues à mesurer 100 V 5 A U, I, P 100 V Oui 10 A I, P 150 V Oui 15 A U, I, P 200 V Oui 20 A U, I, P 300 V - U Table 5.2 Mesures à effectuer pour chaque prise d une sorbonne Sont alors effectuées 3 mesures pour chaque valeur afin de pouvoir moyenner en vu d un résultat. Le constat de vérification pour une prise de sorbonne est donnée à l Annexe G. La conformité est calculés simplement : une EMT 5 est déclarée et elle doit majorer l écart entre la moyenne des trois valeurs lues et la moyenne des trois valeurs étalons. Dans le cas où l écart sur les mesures dépasse l EMT, l appareil doit être corrigé (au moyen d un fichier de configuration interne du logiciel d acquisition, puisque le capteur est piloté de manière logicielle). Si après correction les mesures sont toujours hors des tolérances, l appareil est déclaré non-conforme suivant les règles suivantes : Sur les trois prises de forces réglables, un maximum d une prise hors-tolérance est accepté Procédure de vérification : température Les thermocouples sont des capteurs de températures fonctionnant grâce à l effet Seebeck 6. Cet effet fait apparaitre une tension aux bornes de deux conducteurs différents dont les jonctions sont à températures différentes[9]. Les thermocouples utilisés sont de type J, c est-à-dire que les deux métaux utilisés sont du fer et du constantan (alliage nickel/cuivre). Le tableau tension/température est donné en Annexe H.1 et récapitule les tensions qui apparaissent en fonction de la différence de température des deux soudures. Vu que les thermocouples renvoient une tension vers le capteur, pour les vérifier il suffit d utiliser un générateur de tension et d envoyer la tension dans le capteur. La sorbonne affichera alors la température correspondante. Il est ainsi utilisé un générateur de tension (calibreur de thermocouples) qui envoie les tensions correspondantes à une température choisie. Par exemple, pour un thermocouple de type J sur lequel il faut voir s afficher 20 C, il faut envoyer une tension de 1,019 mv (selon Annexe H.1). 5. Écart Maximal Toléré 6. Physicien Allemand du début du XIX e siècle 21 Timo Van Neerden

24 5.3. EXEMPLE DE VÉRIFICATION D UN INSTRUMENT : LA SORBONNE D ESSAI Chaque thermocouple de la sorbonne est ainsi vérifié aux températures de 20 C, 200 C et 500 C, avec trois mesures à chaque fois. Si la différence de température entre la valeur étalon et la valeur affichée dépasse 2 C la valeur de référence, le thermocouple est non conforme, et il faut là également le corriger dans le fichier de configuration interne du logiciel Acquisition. Si après correction il y a encore des thermocouples non conformes, la sorbonne est conforme si : 75% au moins des thermocouples de la sorbonne sont conformes Conclusion sur les sorbonnes Durant le stage, ce sont 23 sorbonnes qui ont été vérifiées. Au final, seules deux ne sont pas conformes, les autres ont souvent pu être corrigées. Quatre sorbonnes ont besoin d une réparation qui sera faite après notre stage. Notons enfin que la majorité des problèmes rencontrés sur les sorbonnes concernaient les mesures de courant. Les valeurs de tensions étaient souvent plus justes, et les mesures de températures pratiquement toujours. 22 Timo Van Neerden

25 Troisième partie Sujet 2 : Création d une procédure d étalonnage 23

26 6 Création d une procédure d étalonnage pour une sonde de température de surface 6.1 La sonde CENELEC La sonde est nommée «sonde CENELEC» en référence à l organisme du même nom : le CENELEC (Comité Européen de Normalisation en ÉLECtronique) dont le but est de fournir les normes européennes sur le domaine de l électronique[10]. L utilisation de cette sonde pourra se faire dans des cas où les normes CENELEC doivent être respectées : donc dans les domaines de mesures électriques et électroniques. La sonde de température en question a été fabriquée en interne à partir d un thermocouple de type K 1 et d un ressort. Elle sert d étalon pour permettre la caractérisation des autres thermocouples du laboratoire et la réalisation d une procédure a pour but de permettre d effectuer la vérification de la sonde en interne : plus rapide et moins onéreuse qu un envoi en sous-traitance. 6.2 Constitution d une procédure La procédure sera le document de référence pour un opérateur voulant vérifier la dite sonde de température. Par conséquent, elle doit comporter différents points : un rappel des conditions à respecter pour effectuer la manipulation, comprenant la partie préliminaire à une vérification : disposer du matériel et d un lieu répondant aux exigences de la norme. S il s agit ici d une sonde de température, il ne doit pas faire trop chaud dans la pièce, pour éviter de fausser les mesures. Sont aussi ajoutées des consignes de sécurité à respecter : par exemple, l utilisation d un appareil à haute tension (tension supérieure à 1000V) ne peut 1. Chromel (nickel + chrome) / Alumel (nickel + aluminium (5%) + silicium) 24

27 6.3. LA VÉRIFICATION DE LA SONDE être effectuée que par une personne habilitée. Il est donc préférable que l opérateur sache dés le début de la lecture de la procédure s il remplit ou non cette condition, et donc s il peut faire la manipulation ou s il peut ou doit refuser ; une démarche à suivre, un «mode d emploi» à suivre pour pouvoir effectuer la vérification correctement, ainsi que quelques remarques éventuelles concernant la manipulation. C est la partie principale d une procédure. Elle est spécifique à l appareil mais aussi à l opérateur ; la liste des mesures à effectuer ; enfin, la liste des références aux normes qui ont permis de créer la procédure. Une sorte de bibliographie en quelque sorte. Les exigences à avoir lors de la réalisation 2 d une procédure de vérification sont simples : la manipulation doit pouvoir être suffisamment précise afin d être compréhensible par une personne non-spécialiste, tout en restant assez concise et claire afin de ne pas embrouiller l opérateur. Il est par ailleurs supposé que l opérateur est quelqu un de qualifié pour effectuer la manipulation (par exemple pour une personne travaillant au laboratoire, il n est pas nécessaire de définir ce qu est un thermocouple) Cette année, la sonde a été envoyée chez un prestataire (Europe Qualité France) pour vérification. La méthode de vérification employée par EQF nous a été retournée avec les mesures. Il a été possible donc de s en inspirer pour créer la nôtre. 6.3 La vérification de la sonde En température C est une sonde de température (thermocouple). Il faut donc une vérification de la conformité de la valeur de température renvoyée. C est la première partie de la procédure. Pour ce faire, en prenant modèle sur les autres modèles opératoires, j ai prévu qu il fallait faire 5 mesures pour 5 valeurs de température, soit 25 mesures au total. Après discussions avec M. Gony (le technicien de laboratoire disposant de la sonde), il a été convenu que la sonde ne sera pas utilisée au dessus de 130 C, d une part car la sonde est protégée par une gaine en plastique, et d autre part car l utilisation de la sonde ne se fera qu avec de l eau bouillante, donc au maximum à 100 C. 2. Me concernant, j ai déjà eu l occasion de créer une procédure de vérification d un appareil de mesure puisqu il s agissait là du sujet de mon projet tutoré, réalisé quelques semaines auparavant 25 Timo Van Neerden

28 6.3. LA VÉRIFICATION DE LA SONDE J ai donc déclaré 5 valeurs de températures qu il est facile d obtenir dans la gamme C. Le but étant davantage à avoir une température stable suffisamment longtemps afin de faire une mesure qu une mesure précise à une valeur donnée (tableau 6.1). Consigne ( C) Moyen glace four utilisé : fondante étalon Table 6.1 Valeurs de température retenues pour la vérification de la sonde La valeur de 0 C peut être obtenue par exemple en plaçant la sonde à la surface d une casserole remplie de glace fondante. Pour les autres valeurs, il sera utilisé un four de calibration en température. Comme il a été fait par EQF, d après leur constat de vérification : «L étalonnage est effectué par comparaison à une chaîne de mesure de température à résistance de platine, dans un four de calibration équipé d un insert pour les sondes de surface.» Figure 6.1 Schéma d implantation de la sonde Cenelec dans le four de calibration (d après un document de EQF [11]) L exploitation des mesures se fera par comparaison de la valeur étalon fournie par le four avec la valeur retournée par la sonde. Tout écart de plus de 2 C sera considéré comme rendant la sonde non conforme En rigidité du ressort La sonde de surface est montée sur un ressort (figure 6.2) L application de la sonde sur une surface doit se faire en effet avec une certaine force. Cette force est fournie par le ressort (non dessiné, mais à imaginer dans le manche C et entourant le tube D), et il doit appliquer une force minimale de 4 Newton, d après la norme NF EN /A12 (Annexe J) 26 Timo Van Neerden

29 6.3. LA VÉRIFICATION DE LA SONDE Figure 6.2 Schéma de la sonde [12] Au niveau de la procédure, il sera en premier lieu placée la sonde sur la balance à l aide d un trépied. La hauteur du manche sera ajustée pour que la balance affiche une masse de 0,407 kg (équivalent à 4 N). À ce moment, le niveau d enfoncement de la tige dans le manche est mesuré et marqué à l aide d un marqueur sur la tige. Pour finir, sont effectuées 5 mesures «à la main» : la sonde est placée sur la balance jusqu à ce que la tige s enfonce jusqu au trait marqué. La balance doit afficher 0,407 kg ± 0,102 kg (soit l équivalent de 4 N ± 1 N, tel que définie par la norme NF EN /A12, voir Annexe J), et la conformité déclarée Conclusion Avec cette procédure, la sonde pourra être vérifiée en température et en force appliquée par le ressort. Cela suffit pour son utilisation en tant qu étalon interne capteur de température. La consigne de vérification finale se trouve en annexe K 27 Timo Van Neerden

30 Quatrième partie Conclusion 28

31 7 Conclusion Sur la vérification Durant le stage, nous avons vérifié 488 des 770 appareils prévus (soit 64%). Le diagramme 7 donne une représentation de cela 1 : Figure 7.1 Modélisation de l avancement des opérations de contrôles Cela inclue la préparation des colis/palettes pour expédition, la recherche sur le site et le rangement des appareils. 64% N est à priori pas excellant, mais j avoue ne pas savoir comment nous aurions pu faire beaucoup d avantage durant les deux mois qui nous étaient donnés. Il reste donc un peu plus de 200 appareils à vérifier en Outre le suivi et la vérification du matériel, Le protocole de vérification de la sonde de température a été constitué. Il va permettre dorénavant au service GEM d effectuer la vérification en interne de la sonde ce qui sera plus rapide et moins onéreux qu une vérification sous-traitée. 1. VI : vérification interne ; VST : vérification en sous-traitance ; MAJ : mise à jour 29

32 Une dernière partie qui aurait du avoir lieu n a finalement pas pu être faite à cause du retard dans la mise en place d une nouvelle chaine d assemblage dans l usine (indépendant de nous donc). Il aurait s agit d une «qualification de processus» d un système de vérification automatique. Il aurait été question de vérifier si une méthode automatisée sur la chaîne de montage eu été conforme aux spécifications demandées par les normes. Dommage... Enfin et en dehors de l aspect technique, ce stage m a permis de prendre d avantage conscience de la vie au sein d une entreprise : vie en interne, avec les collègues, organisation du travail, contacts de prestataires extérieurs... Le fait que Christian, notre maître de stage, nous ai laissé la liberté de gérer notre temps pour effectuer les différentes missions m a aussi permis de planifier un emploi du temps sur une durée plus importante que ce qu on voit par exemple à l école. Ce fut là également un exercice d intérêt. 30 Timo Van Neerden

33 Bibliographie [1] c Groupe SEB. Logo groupe seb, Logo utilisé dans les dispositions prévues par l article L513-6 du Code de la propriété intellectuelle. [2] Wikipédia. Groupe seb, [3] Groupe SEB. Chiffres clés, groupe/profil_du_groupe/chiffres_cles/front.aspx. [4] northernairtech.com. Logo iso images/iso9001.jpg. [5] iso.org. Iso - normes de management et leadership - iso 9000 management de la qualité - caractéristiques essentielles de iso http: // standards/quality_management/iso_9000_essentials.htm. [6] trescal.com. Traçabilité de la chaine de mesure. images/chaine_mesure.gif. [7] Wikipédia. Qualité métrologique des appareils de mesure, http: //fr.wikipedia.org/wiki/qualitãľ_mãľtrologique_des_appareils_de_ mesure. [8] Romary. Précision métrologique, Fichier:Precision_metrologique.png. [9] Wikipédia. Effet seebeck, Seebeck. [10] Futura Science. Définition > cenelec, com/fr/definition/t/high-tech-1/d/cenelec_1156/. [11] Rhône Alpes Qualité. Certificat d etalonnage, PV N RH. [12] International Electrotechnical Commission. Norme i e5, [13] National Institute of Standards and Technology. Table for type j thermocouple,

34 Liste des tableaux 2.1 Effectifs et résultats financiers du Groupe, en millions d euros Exemple de tableau de mesures (feuille complète en Annexe E) Mesures à effectuer pour chaque prise d une sorbonne Valeurs de température retenues pour la vérification de la sonde H.1 ITS-90 Table for type J thermocouple

35 Table des figures 1 Le site d Is sur Tille Organigramme du service qualité du site d Is-sur-Tille Représentation de la traçabilité de la chaine de mesure [6] Capture d écran d une page d un matériel dans Deca R Les étiquettes GEM vertes L étiquette GEM orange «pour indication seulement» Un dynamomètre 1kN dans sa mallette Schématisation de la fidélité et de la justesse d une mesure[8] Schéma d implantation de la sonde Cenelec dans le four de calibration (d après un document de EQF [11]) Schéma de la sonde [12] Modélisation de l avancement des opérations de contrôles

36 Cinquième partie Annexes 34

37 A Les marques du Groupe SEB Les enseignes des différentes marques du Groupe SEB 35

38 B Une presse à emboutir Il s agit d une presse qui emboutit les plaques de tôles d aluminium pour en faire des cuves de friteuses. On peut apercevoir une plaque entrer (à gauche) et une cuve sortir (à droite). 36

39 C Le support de travail Excel Ce fut notre fichier de travail : les mises à jours, recherches et commentaires concernant les appareils y figurent. 37

40 D Constat de vérification externe Extrait du constat de vérification d un diélectrimètre où le sous-traitant, Europe Qualité, indique la conformité ou non de l appareil, mais uniquement cela. Les relevés de mesures ne sont pas fournis pour ce type de constat de vérification. 38

41 E Constat de vérification interne Voici un classeur de valeurs utilisé pour entrer les mesures faites lors de la vérification d un dynamomètre. Il y a un classeur de ce genre pour chaque type d appareil. La plupart étaient déjà fait, mais certains ont du être fait ou corrigés durant le stage. 39

42 F Le logiciel d acquisition des sorbonnes Ce logiciel a été utilisé lors de la vérification des sorbonnes d essai au laboratoire. Il est d abord sélectionné la (ou les) voie à utiliser puis l acquisition se lance en choisissant «départ». 40

43 41 Timo Van Neerden

44 G La consigne de vérification des sorbones 42

45 H Extrait du tableau de correspondance tension-température pour un thermocouple de type J (source : A chaque écart de température entre les deux soudures du thermocouple correspond une tension aux bornes des fils du thermocouple. C Thermoelectric Voltage in mv Table H.1 ITS-90 Table for type J thermocouple 43

46 I La consigne de vérification des dynamomètres 44

47 J Extrait de la Norme NF EN /A12 Norme relative aux Appareils électrodomestiques et analogues, section Sécurité, Partie 2-9 : Règles particulières pour les grils, grille-pain et appareils de cuisson mobiles analogues 11 Échauffements Pour les surfaces planes, les échauffements sont mesurés à l aide de la sonde de la Figure Z101. La sonde est appliquée sur la surface avec une force de 4 N ± 1 N de façon à assurer le meilleur contact possible entre la sonde et la surface. NOTE Tout instrument de mesure donnant les mêmes résultats que la sonde peut être utilisé. 45

48 K La consigne de vérification pour la sonde 46

49 GESTION DES EQUIPEMENTS DE MESURE ET ESSAIS Consigne de vérification Créé par : Timo V. Neerden Le : 08/06/11 N MOGEM Ind 0 Type d'appareil concerné SONDE DE TEMPERATURE TMP Étalons de travail nécessaires : four de calibration TMP02001 voltmètre Balance de laboratoire Ces appareils doivent êtres étalonnés et en cours de validité. Il sera aussi nescéssaire : - Casserole en métal (eau + glace fondante) - Trépied 2. Vérification rapide visuelle Constater la planéité de la surface de contact de la sonde, vérifier que la gaine n'est pas fondue et qu'elle n'est pas détériorée. Coté fiches de branchement, vérifier leurs tenue (non endommagée). Vérifier que le ressort fonctionne et que l'extrémité de la sonde ne présente pas de jeu. 3. Vérification en température Une mesure se fait en positionnant la surface de contact de la sonde sur la surface du four. La sonde doit être aussi «collée» à la surface du four que possible : le ressort sert à maintenir la sonde en place. La sonde ayant une gaine plastique, la gamme de travail de la sonde sera restreinte à C au lieu de C. À chaque température, la valeur doit être stabilisée. Faire 5 mesures par point de mesure (contrôle de fidélité) répéter cette opération pour 5 points de mesures répartis sur la gamme de température d'utilisation de la sonde : (contrôle de justesse) : Mesures à faire Température ( C): Moyen : Glace fondante Four calibrateur (la mesure à 0 C peut être remplacée par une mesure à 25 C, et la mesure à 30 C par une à 40 C si la mesure à 0 C n est pas possible). La mesure à 0 C se fait dans une casserole remplie de glace fondante homogénéisée avec le capteur dessus et collé avec du scotch aluminium (disponible au labo). Reporter les mesures dans la feuille de calcul dont le modèle vierge est disponible sur le réseau : <<<Z:\GEM\ENREGISTREMENTS\MODELES VIERGES\VERIF_CENELEC.xltx >>> Page 1 / 2

50 Mode opératoire de vérification N MOGEM Pour: TMP Force du ressort Selon la EN A13, il faut appliquer la sonde de température de surface avec une force de 4 N +/- 1 N. Pour les surfaces planes, les échauffements sont mesurés à l aide de la sonde de la Figure Z101. La sonde est appliquée sur la surface avec une force de 4 N ± 1 N de façon à assurer le meilleur contact possible entre la sonde et la surface. NOTE Tout instrument de mesure donnant les mêmes résultats que la sonde peut être utilisé. Le test pour vérifier la possibilité de la sonde à appliquer cette force se fait avec une balance de laboratoire. La surface plane de la sonde est appliquée sur la balance et le ressort enfoncé, au moyen d un trépied tenant la sonde. Est alors repérée la distance d enfoncement de la sonde lorsque la balance indique 4 N (0,408 kg). Sont enfin effectués 5 mesures inverses : la sonde est tenue au dessus de la balance et enfoncée jusqu au marquage précédent. La moyenne des 5 mesures de force affichée par la balance doit être de l ordre de 4 N +/- 1 N (0,408 kg +/ kg). Page 2 / 2