Optimiser les performances du mouvement de monte de l Axe Z.

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1 Page/0 - BUT DE LA MANIPULATION : Optimiser les performances du mouvement de monte de l Axe Z. - LES PLANS D EXPERIENCE -LA METHODE DU DOCTEUR TAGUCHI. La mthodologie Taguchi de mise en oeuvre des plans d expriences est l un des outils de la qualit, au mme titre que l Analyse des Modes de Dfaillance et l Etude des Criticits (AMDEC) ou l Analyse de la Valeur. Comme tout outil, elle n a d intrt que si l on sait s en servir, ce qui suppose la fois de connatre la mthode et de pouvoir cerner les cas o elle apporte un plus par rapport aux techniques traditionnelles. -. INTRODUCTION La dmarche d Assurance Qualit fait appel la prvention et au progrs permanent dans les domaines de l organisation de la qualit, de l obtention des performances du produit et de la matrise des processus associs aux procds industriels. Le plan d expriences peut aider la conception et l industrialisation du produit, ainsi qu la rsolution de problmes complexes d optimisation (rglages) lors de la production du produit. Il s intgre donc parfaitement dans la dmarche qualit. Nous vous incitons vivement mettre en oeuvre le plan d expriences dans les diffrentes tapes industrielles de conception et de validation du produit. Les rsultats que vous attendez de ces tapes seront obtenus avec un maximum de rigueur et beaucoup plus rapidement qu avec les mthodes traditionnelles, donc avec une efficience conomique certaine. -. PRESENTATION DE LA METHODE A quoi sert un plan d expriences? Vous tes confronts un problme technique complexe : de multiples paramtres sont susceptibles d influer sur la performance du systme tudi. La performance que vous cherchez amliorer: est caractrise par une ou plusieurs rponses. Quels sont les paramtres responsables des variations observes? Telle est la question. Le plan d expriences sert mettre en vidence et quantifier l influence des paramtres pris en compte. Vous devez mettre en oeuvre une srie d essais physiques ou une srie de calculs numriques. C est souvent le cas si vous vous trouvez dans un des contextes suivants : - tudes techniques ; - optimisation de processus ; - tudes de moyens de fabrication ;

2 Page/0 - amlioration de capabilit machine ; - essais de mise au point ; - essais d endurance ; - essais de laboratoire ; - etc. Mais quelles expriences raliser pour obtenir les informations recherches? Un plan d expriences est une suite d essais organise l avance de manire dterminer en un minimum d essais et avec un maximum de prcision l influence de multiples paramtres sur une ou plusieurs rponses. Conditions d application Pour appliquer la mthode avec succs, il faut : - crer un groupe pluridisciplinaire constitu de personnes comptentes, concernes et motives : ne pas oublier les exprimentateurs ; - associer un animateur form la mthode un pilote, responsable technique du sujet trait ; - tre en mesure d exprimenter, de matriser les valeurs donner aux paramtres et de mesurer avec prcision la ou les rponses. La mthode devient lourde utiliser lorsque les paramtres pris en compte sont trop nombreux (nanmoins il est rare que plus de 5 paramtres influencent grandement les rponses du systme) ; - tablir une stratgie exprimentale (srie de plans) en fonction des objectifs fixs, des moyens disponibles et du dlai accord l tude ; - respecter scrupuleusement la dmarche dcrite ci-aprs. Dmarche Les tapes sont les suivantes :. Formaliser le problme, si possible au moyen d un modle graphique ;. Slectionner les paramtres, fixer leurs modalits (niveau de variations des paramtres) et slectionner leurs interactions ; 3. Construire le plan en fonction des tables de Taguchi ; 4. Raliser les essais ; 5. Analyser les rsultats ; 6. Conclure aprs choix du rglage des paramtres qui peuvent tre matriss et essai de confirmation. ETAPE : FORMALISER LE PROBLEME Identifier le problme : est-ce un dysfonctionnement produit et ou processus, un taux de rebut important, une performance insuffisante, une mise au point raliser? Quantifier l objectif atteindre en dfinissant une ou plusieurs rponses. Les rponses tant dfinies, comment les mesurer? - Qui mesure? - Que mesure-t-on? - O le fait on? - Quand le fait-on?

3 Page3/0 - Comment le fait-on? Les diffrentes mesures peuvent tre : - une grandeur quantitative (une longueur, un poids, une duret, une force...) ; - un pourcentage (un taux de rebut...); - un classement ; - une cotation (un dmrite...) ; - etc.. ETAPE : SELECTIONNER LES PARAMETRES, FIXER LEURS MODALITES ET SELECTIONNER LEURS INTERACTIONS. Le groupe doit identifier les paramtres, qualitatifs ou quantitatifs, priori responsables des variations des rponses. La manire de procder est la suivante : - recenser tous les paramtres possibles (Remue-mninges, diagramme causes-effet (Ishikawa), ADMEC, ".) ; - slectionner les paramtres priori les plus influents pour l tude, par limination successive ; - choisir le nombre de modalits et leurs valeurs pour chacun des paramtres retenus ; - slectionner les interactions priori les plus influentes ; - dterminer les conditions d essais : les paramtres lists mais non retenus seront maintenus constants au cours des essais. La faon de raliser les essais sera tablie et fige. C est l exprience acquise par chacun des membres du groupe qui est utilise lors de cette tape. A ce stade, il faut vrifier l opportunit d un plan d exprience : - l influence des paramtres est-elle vraiment mconnue, mal quantifi (problme de type bote noire )? - est-il possible de matriser les paramtres au cours des essais. Si non, les informations issues des tapes et permettent de s orienter vers d autres mthodes: mthode de rsolution de problmes, analyses de donnes... ETAPE 3 : CONSTRUIRE LE PLAN Un plan d expriences vite de combiner toutes les modalits de tous les paramtres. Les plans les plus courants sont rpertoris dans un ensemble de tables disponibles en standard (Cf tables de Taguchi donnes en annexe ). Le nombre de paramtres, de modalits par paramtres et le nombre d interactions permettent de trouver le plan e mieux adapt au problme rsoudre. Les paramtres sont affects aux colonnes en tenant compte des interactions et des paramtres difficiles faire varier. ETAPE 4 : REALISER LES ESSAIS Il s agit de reproduire sur le produit et/ou le processus chaque combinaison du plan d expriences et pour chacune d entre elles de consigner la ou les rponses dans un tableau. Un soin particulier doit tre apport la ralisation de ces essais (grande rigueur, respect de la gamme d essais, relev des conditions exprimentales.) IL faut raliser tous les essais prvus. Il est impossible de s arrter sous peine de perdre le bnfice de l tude. ETAPE 5 : ANALYSER LES RESULTAIS Il existe deux analyses complmentaires.

4 Page4/0 L analyse graphique : Elle donne une reprsentation simple de: rsultats. Elle permet de visualiser l influence des paramtres et de leurs interactions. L analyse statistique : L analyse de la variance vise distinguer, dans les variations globales de la rponse, la part due l influence relle des paramtres de la part due au hasard. Cette analyse : - complte l analyse graphique ; - donne un taux de confiance statistique aux rsultats ; - chiffre la contribution de chaque paramtre la variation globale de la rponse ; - quantifie la part du rsidu, c est--dire ce qui a vari l insu de l exprimentateur.. ETAPE 6 : CONCLURE L objectif de cette dernire tape est de faire la synthse des rsultats obtenus et de dcider des actions entreprendre (rglages des paramtres ou reconception). L essai de confirmation doit permettre la dcision entreprendre soit : ---> accepter le niveau de qualit obtenu aprs rglage, ---> mettre en oeuvre un nouveau plan pour amliorer le rsultat, ---> changer de stratgie d analyse o de conception du procd. CONCLUSION Le plan d expriences est un rflexe acqurir. Dans la dmarche habituelle, l exprimentateur progresse pas pas et s arrte sur la premire solution satisfaisante. A l oppos, un plan d expriences permet de mieux comprendre les phnomnes : - l influence des paramtres est quantifie ; - les paramtres sont hirarchiss ; - leur sens de variation est connu ; - les interactions sont mises en vidence ; - les rponses sont modlises. Ces connaissances permettent d optimiser le systme tudi et d enrichir la base de donnes. Ultrieurement, les informations recueillies pourront orienter d autres tudes. Toutes ces raisons contribuent au dveloppement des plans d expriences dans le monde industriel.

5 Page5/0 3- FORMALISATION DU PRO BLEME. L objectif atteindre est le suivant : Obtenir une courbe de rponse en vitesse qui se rapproche le plus possible de la loi de commande tout en effectuant son mouvement en un temps minimum. 4- SELECTION DES PARAMETRES DE REGLAGES : Citez les diffrents paramtres de rglages qui interviennent sur le mouvement de monte du chariot. Symbole Dsignation du paramtre de rglage 5- CONSTRUCTION DU PLAN 5 -. G R A N D E U R S O B S E R V E E S Les quatre grandeurs, ci-dessous vont permettre de juger de la qualit de l optimisation du mouvement de mont Dfinissez les grandeurs repres sur le schma prcdant : l axe Z.

6 Page6/0 Symbole Dsignation de la grandeur observe. Et Ed Ef t 5-. Choix des valeurs de rglage proposes : Proposez pour chaque paramtre de rglage deux valeurs. Une tant la valeur de rglage la plus faible (), l autre la valeur de rglage la plus grande (). Justifiez dans la mesure du possible vos diffrents choix. Symbole Paramtre de rglage n Paramtre de rglage n 5-3. Construction de la table pour le plan d exprience : Remplissez avec les diffrentes valeurs dtermines prcdemment le tableau suivant.

7 Page7/0 Rglage des paramtres Grandeurs Observes Essais ❶ ❷ ❸ ❹ ❺ ❻ ❼ ❽ Min : Max : Min : Max : Min : Max : Min : Max : Min : Max :

8 Page8/0 6- REALISATION DES ESSAIS Aprs avoir rgl pour chaque essai les paramtres en fonction de la table ci-dessus, relevez l aide de l oscilloscope numrique, sur une vois la loi de commande et la sur l autre voie la rponse en vitesse du sous-systme Axe Z en fonction du temps. Calculez pour chaque niveau des facteurs la moyenne des rponses et portez ces valeurs dans les tableaux ci-dessous, en dduire dans chaque cas l cart Grandeur mesure : Et Ecart Grandeur mesure : Ed Ecart Grandeur mesure : Ef Ecart

9 Page9/0 Grandeur mesure : t Ecart

10 Page0/0 7- CONCLUSION Interprtez les rsultats obtenus et proposez les valeurs de rglage des paramtres qui doivent conduire un rglage optimal du mouvement de monte. Effectuez un essai de confirmation en utilisant les valeurs de rglage prcdentes. Effectuez un relev et consignez les rsultats dans le tableau ci-dessous. Param. Essai Et Ed Ef t Confirm ation Conclure. Que proposez-vous si le rsultat obtenu n est pas satisfaisant?

11 ANNEXE N TABLE L4 Quelques exemples de matrices orthogonales TAGUCHI N essai Colo. 3 GRAPHE DES INTERACTIONS POUR L Ce graphe nous indique que la colonne 3 est le siège de l interaction entre les facteurs placés dans les colonnes et. TABLE L8 Col N GRAPHE DES INTERACTIONS POUR L