TP Maîtrise Statistique des Procédés Vous allez utiliser un programme informatique «SIMDI Tour» qui simule (sommairement) le fonctionnement d un tour à commande numérique. Pendant ce TP, qui se déroule sur 3 séances de 4h, vous fabriquerez (virtuellement) 3 séries de pièces identiques : - la première sans utiliser la MSP, en pilotant la machine à partir d'instructions simples. - la deuxième en mettant en œuvre la démarche MSP, pour aboutir à un début de pilotage de la machine avec des cartes de contrôle/ journal de bord. - la troisième en étant cette fois entièrement sous contrôle. Vous pourrez ainsi mettre en évidence les avantages et inconvénients de la MSP. Un compte rendu devra être remis après chaque séance, sous la forme d'un fichier d'archives déposé sur le cours en ligne, contenant en plus du rapport, tous les fichiers annexes correspondant à la séance. ATTENTION: le compte rendu doit se suffire à luimême, et, à l'exception des feuilles de contrôles, les fichiers annexes ne doivent pas être indispensables, mais seulement utiles pour un approfondissement! Les feuilles de contrôles utilisées étant en format «papier», elles devront être scannées, ou, à défaut, remises à l'enseignant. Les ressources fournies sont : - un PC, le logiciel de simulation de tournage simdi 2003, les outils bureautiques, - ce document, - des cartes de contrôle vierges, - des «feuilles de rapport». LANCEMENT DU PROGRAMME Le lancement s effectue par : Menu Démarrer Programmes simdi 2003 Simulation de tournage FONCTIONNEMENT DU LOGICIEL L ensemble des informations nécessaire au pilotage de la production est accessible à partir de l écran principal (voir la copie d écran ci après). Sur celui ci figurent aussi les spécifications de la pièce à fabriquer : un diamètre de 10±0,02 une longueur de 15±0,03 une concentricité inférieure à 0,05. Les actions possibles sont : - Produire : le bouton «Production» lance la fabrication du nombre de pièce(s) que l on aura indiqué préalablement dans le champ juste au dessus. Après une animation qui dure quelques secondes, les pièces sont virtuellement fabriquées et le compteur de pièces «Production réalisée» est mis à jour, ainsi que la date et l heure. Chaque lancement coûte 1,50, et chaque pièce fabriquée coûte 0,75. ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 1
- Mesurer : le bouton «Mesure» ouvre une fenêtre permettant de procéder à la mesure simultanée des 3 caractéristiques d une pièce. Un clic sur le bouton «Mesure» de cette fenêtre donne les valeurs mesurées sur la dernière pièce produite, et les écarts en micron par rapport à la cote nominale. Chaque nouveau clic donne les mesures de la pièce précédente. Vous pouvez aussi mesurer n importe quelle autre pièce, en indiquant son numéro dans le champ avant de cliquer «Mesure». Chaque mesure a un coût de 0,50. Le bouton «Poubelle» permet de jeter la pièce qui vient d être mesurée : elle ne fera donc pas partie des pièces livrées (c est donc conseillé pour toute pièce non conforme). - Régler : on peut modifier les positions de l outil afin d agir sur les 2 cotes fabriquées. Il faut pour cela choisir la cote à modifier, indiquer la valeur de la modification (déplacement relatif par rapport à la position actuelle), puis valider (bouton «validation du réglage») pour rendre effective cette modification (la valeur de réglage est alors remise à zéro). Chaque réglage coûte 1,00. Il n'y a aucun réglage permettant d'agir sur la concentricité! Cette caractéristique ne peut donc qu'être constatée, mais on sait qu'elle a tendance à se dégrader quand l'état de l'outil se détériore. - Changer l outil : durant la fabrication, l outil s use ou peut se détériorer. On sait que sa durée de vie normale correspond à l'usinage de 500 à 1000 pièces. On peut donc mettre en place un outil neuf avec le bouton «Cht d outil». Le coût est de 5,00, et le réglage est "perdu", c est à dire que l on ne sait plus précisément quelle cote est fabriquée et qu il sera donc nécessaire de régler la machine. Quand l'outil arrive en fin de vie, il y a plusieurs conséquences : la concentricité augmente, la dispersion sur les cotes fabriquées augmente, des défauts visuels (signalés lors de la mesure) peuvent apparaître. Ce sont autant de signes qu'il faut remarquer pour savoir qu'il est temps de changer d'outil. Le champ «Coût direct» indique le cumul de tous les coûts : - lancements, pièces, mesures, changement d outils - non qualité (fonction perte de Taguchi dont on ne connaît pas le coefficient!) Cette information n'est pas utilisée dans le cadre de notre TP. Le bouton «Capa MC» n est pas utilisé. Le bouton «Capabilité» ne sera utilisé qu'en fin de fabrication, et uniquement dans un but d'analyse a posteriori. Vous devrez sauvegarder dans un fichier toutes les données correspondant aux pièces que vous avez fabriquées depuis la dernière initialisation (menu Fichier Enregistrer), afin de joindre ce fichier à votre compte rendu. Attention cependant, cela ne vous permet pas d'interrompre une série pour la reprendre plus tard (menu Fichier Ouvrir un fichier), car les variables de l'état du processus (réglages, usure de l'outil, etc.) ne sont pas sauvegardées! ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 2
ECRAN PRINCIPAL FENETRE MESURES ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 3
DEROULEMENT DU TP Première séance PREAMBULE Vous allez commencer par prendre en main le logiciel, en une dizaine de minutes, pour être sûr de bien maitriser les différentes commandes à disposition (ne négligez pas cette phase, l'expérience montrant que de trop nombreux étudiants font de grossières erreurs d'utilisation du logiciel dans les phases suivantes...). Vous utiliserez chaque commande plusieurs fois, et vérifierez que vous obtenez bien les résultats souhaités. Faîtes volontairement des pièces qui ne respectent pas les tolérances. Produire avec des quantités différentes Mesurer systématiquement quelques pièces après chaque production Régler le diamètre et la longueur, en décalant chaque cote fabriquée d'au moins 20 microns pour être sûr de pouvoir constater immédiatement les effets sur les pièces Changer l'outil, constatez que vous «perdez» le réglage Pour finir, vous pouvez observer TOUT ce qui a été produit: bouton «Capabilité», puis, dans la fenêtre qui s'ouvre, bouton «Film production». Au cours du TP, cette possibilité devra être utilisée exclusivement à des fins d'analyse a posteriori, et jamais en cours de fabrication. Vous devez maintenant réinitialiser le logiciel, afin d effacer toutes les données : menu «Fichier Init général, mêmes paramètres» (ou fermer le logiciel et le relancer). PHASE 1 Vous allez fabriquer une série de 2000 pièces en n utilisant pas vos connaissances en statistiques et MSP. Vous piloterez votre machine en procédant à la mesure de la première pièce fabriquée, puis d une seule pièce tous les 50 pièces et agirez ainsi : si la concentricité dépasse sa tolérance : changement d'outil puis mesure de la première pièce fabriquée avec le nouvel outil (pour un éventuel réglage). si une cote dépasse sa tolérance : réglage de la différence entre la mesure et la valeur visée, puis mesure de la première pièce fabriquée après ce réglage. L'objectif de cette phase est de constater la difficulté d obtenir une qualité satisfaisante dans ces conditions. Quand les 2000 pièces auront été produites, vous ferez une copie des écrans «capabilité» et «Film production» pour les intégrer à votre rapport. Analysez de manière approfondie ce qui s'est passé pendant cette phase. Sauvegarder dans un fichier appelé phase1, que vous joindrez à votre rapport, puis réinitialiser le logiciel, afin d effacer toutes les données : menu «Fichier Init général, mêmes paramètres». PHASE 2 Vous allez maintenant mettre en œuvre la démarche MSP afin d'essayer d'avoir une meilleure maîtrise de la qualité fabriquée. Nous utiliserons la carte de contrôle de Shewhart Moyenne Étendue, pour les 3 caractéristiques : diamètre, longueur, concentricité. Pour les 2 premières, afin de simplifier grandement les nombres ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 4
manipulés, nous travaillerons en «écart à la cote nominale» en microns (ces valeurs étant aussi données par notre outil de mesure). 2.1 Étude de la variabilité sur un seul échantillon Vous allez d'abord construire dans un tableur un outil d'analyse de variabilité qui réalisera automatiquement l'histogramme et le test du chi2 à partir d'un ensemble de données quelconque. Vous utiliserez la fonction FREQUENCE(), des cellules et plages de cellules nommées, et un code couleur permettant d'identifier la nature des cellules (saisies ou calculées). Vous allez fabriquer un échantillon de 60 pièces minimum, sur lequel vous mesurerez les 3 caractéristiques, dont vous ferez l'analyse de variabilité grâce à l'outil réalisé précédemment (dans un seul fichier varia phase2, avec une feuille par caractéristique). Sauvegarder l'état de votre production dans un fichier appelé phase2 1, que vous joindrez à votre rapport. Vous commenterez votre analyse, en n'oubliant pas que la concentricité est unilimite, et non réglable! 2.2 Procédez à l'étude des capabilités. Donnez vos remarques et conclusions. Vous déposerez sur le cours en ligne, au plus tard 48h après la fin de la séance, un fichier d'archives comprenant votre compte rendu au format pdf, le fichier tableur varia phase2, et les 2 fichiers Simdi. Deuxième séance 2.3 Calculez les limites de contrôle provisoires (en les justifiant) des 3 cartes de contrôle, et les tracer (on utilisera des cartes «papier»). Vérifiez que ces limites ne sont pas aberrantes avant de vous lancer dans la fabrication de la série... 2.4 Vous allez fabriquer une série de 2000 pièces en utilisant ces cartes de contrôle/ journal de bord. La fréquence de prélèvement provisoire sera tous les 50 pièces (fabriquer 50 et mesurer les 5 dernières). Pour chaque prélèvement, en plus du remplissage des cartes de contrôle/ journal de bord, vous remplirez une ligne dans la «feuille de rapport» (version électronique) pour commenter les conclusions (et actions, bien sûr) que vous inspirent les résultats. Quand les 2000 pièces seront fabriquées, vous imprimerez de nouveau le «Film production» pour le joindre au rapport. Sauvegardez dans un fichier appelé phase2 2, que vous joindrez à votre rapport, et réinitialiserez les données. 2.5 Vous ferez de nouveau l'analyse de la variabilité, mais cette fois sur les 20 derniers échantillons (soit 100 pièces), en utilisant toujours votre outil. 2.6 Procédez de nouveau à l'analyse des capabilités en justifiant vos calculs. 2.7 Conclure. Déposez tous vos fichiers sur le cours en ligne (délai : 48h) ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 5
Troisième séance PHASE 3 Vous allez maintenant réaliser une dernière série de 2000 pièces, le procédé devant être totalement sous contrôle. 3.1 Déterminez et justifiez tous les paramètres qui vous permettent de fabriquer totalement sous contrôle, avant de lancer la fabrication de cette nouvelle série. 3.2 Réalisez la fabrication de la série, en prenant toutes les décisions utiles, et en donnant les commentaires permettant de comprendre celles ci. Copier les 2 fenêtres "Capabilité" et "Film production" pour les joindre au rapport. Sauvegarder dans un fichier appelé phase3. 3.3 Cette pièce devant continuer à être fabriquée, faîtes le bilan des différents indicateurs qui peuvent être utiles pour la prochaine série. Commentez. CONCLUSION Vous indiquerez les enseignements que vous avez tirés de ces séances. Vous pouvez éventuellement utiliser les «Film production» qui représentent l'historique de TOUTES les pièces fabriquées, sachant que vous n'aurez jamais ces informations sur un procédé réel Déposez votre compte rendu et tous les fichiers annexes sur le cours en ligne. ENSIBS Lorient Y Monnier TP MSP v13 p. 6