Les 6 étapes de réalisation d’un plan d’expériences

 

(Vous pouvez consulter nos prestations de service)

La démarche de mise en œuvre d’une expérimentation est schématisée ci-dessous :

démarche de mise en oeuvre d'une expérimenation

Elle couvre les 6 étapes de la méthode :

– définir les caractéristiques à mesurer et les modalités de leur mesure,

– sélectionner les facteurs et leurs valeurs, à tester,

– sélectionner la matrice d’expériences à utiliser,

– réaliser les essais et mesurer les résultats,

– analyser les résultats et définir la configuration devant optimiser les performances de la conception ou la fabrication d’un produit,

– faire un essai de validation des résultats finals.

Le Donneur d’ordre

Il est le responsable hiérarchique concerné, chargé de :

– préciser le problème à traiter et les objectifs qualitatifs et financiers attendus ;

– superviser l’avancement des travaux, notamment en prenant (ou faisant prendre) toute décision nécessaire au bon déroulement des essais : libération de moyens techniques, mise à disposition de personnel, etc. ;

– s’assurer de la mise en forme correcte, par le Maître d’œuvre de l’expérimentation, des résultats et conclusions du plan d’expériences ;

– décider des actions et moyens à mobiliser pour la mise en œuvre industrielle des résultats obtenus.

Le Maître d’œuvre de l’expérimentation

Il assume la charge :

– d’animer le Groupe de réflexion (défini ci-dessous) ;

puis

– d’organiser et contrôler la réalisation matérielle de l’ensemble des phases de l’expérimentation.

Il doit évidemment bien connaître la technique des Plans d’expériences. Sinon, il devra se faire assister par un spécialiste de la méthode lors de la phase cruciale du Groupe de réflexion et celle de l’exploitation des résultats.

Le Groupe de réflexion

Plus de 80% de la réussite d’un plan d’expériences dépendent de la qualité de sa préparation technique !

Le succès d’une expérimentation se joue essentiellement lors de la préparation de la réalisation du Plan d’expériences.

Cette tâche est dévolue au Groupe de réflexion constitué à cet effet.

La méthode Taguchi est efficace parce qu’elle permet d’atteindre rapidement 70 à 90 % de l’optimisation souhaitée avec un minimum de frais. Les 10 à 30 % qui subsistent peuvent être obtenus avec une ou deux expérimentations complémentaires d’affinement, limitées aux 2 à 4 paramètres s’étant révélés les plus influents.

Cette approche pragmatique, par étapes successives, fait appel au bon sens et à la connaissance des phénomènes, acquise au cours des années par les ingénieurs et techniciens concernés. Cette connaissance est évidemment la clé qui permet de limiter le nombre des essais. En faisant confiance aux hommes de terrain, il est possible de se focaliser sur les facteurs les plus pertinents à tester. De plus, cette connaissance se capitalisera au fur et à mesure des expérimentations successives, et permettra d’accroître l’efficacité et l’économie des suivantes.

Il en découle que le Groupe de réflexion doit rassembler les personnes possédant les meilleures compétences théoriques, technologiques et pratiques relatives au sujet à traiter.

En dehors de son intérêt immédiat pour la mise au point de l’expérimentation, ce travail en groupe, de personnes issues de fonctions et de niveaux différents, permet d’accroître la cohésion des hommes de l’entreprise et constitue un puissant moyen naturel de formation..

Le Groupe de réflexion est chargé de mettre au point tous les aspects techniques et organisationnels relatifs à la réalisation de l’expérimentation, en s’inspirant des  7 points clé pour réussir un plan d’expérience une expérimentation, détaillés par de nombreux exemples, dans le livre « Pratique industrielle des plans d’expériences » et explicités lors diagnostic, de l’accompagnement pour l’analyse des résultats et de l’accompagnement de pérennisation.

Son déroulement s’effectue généralement en une à trois séances, sur une durée moyenne totale de 3 à 8 heures, selon la complexité et/ou la nouveauté de l’expérimentation à réaliser.

Il est animé par le Maître d’œuvre de l’expérimentation, assisté si besoin par un spécialiste de la méthode Taguchi.

Après un brainstorming initial, au cours duquel toutes les idées doivent être mises sur la table, le Groupe de réflexion doit officialiser :

– l’objectif à atteindre par rapport à la situation présente ;

– les caractéristiques à optimiser et les protocoles de leurs mesures ;

– les facteurs contrôlés et le réglage de leurs niveaux à tester, et la matrice d’expériences à utiliser ;

– l’exécution des essais (moyens à utiliser, valeurs des facteurs devant rester fixes durant toute l’exécution des essais ;

– les prélèvements, les identifications et rangements, des échantillons à mesurer, etc….

Sans méticulosité, précision et rigueur dans les procédures de réalisation des essais et de mesures des caractéristiques à optimiser, l’interprétation des résultats sera aléatoire et leur reproductibilité hasardeuse. C’est pour cela que le logiciel KitTag fournit des feuilles d’essai qui sont des feuilles de gamme pour le réglage des différents facteurs.

Pour éviter ces écueils, la pratique et l’expérience enseignent qu’il faut s’astreindre à les formaliser minutieusement dans les documents :

Protocole de réalisation de l’expérimentation

Protocole de réalisation des mesures

(Dans l’étape de construction du plan et dans les supports utilisés en formation on insistera particulièrement sur ces protocoles).

Réalisation de l’expérimentation et mesure des résultats

Ces deux types d’opérations sont normalement effectuées par les services concernés (ateliers d’usinage, métrologie, …), en respectant les modalités définies dans le Protocole de réalisation de l’expérimentation et le Protocole de réalisation des mesures.

Dépouillement des résultats et Préconisation de la configuration optimale des niveaux facteurs

L’ensemble de ces deux opérations est effectué  par le Groupe de réflexion en utilisant le logiciel KitTag.

Le logiciel établit automatiquement les documents : Récapitulation des résultats, Tableau des effets, Graphique des effets, l’Optimisation proposée n°1.

Dans cette étape initiale, le niveau choisi pour chaque facteur est celui qui maximise la somme des « % Contributions S/N(dB) pour l’ensemble des caractéristiques à optimiser.

Toutes les caractéristiques sont supposées avoir la même importance.

Si les résultats ne vous conviennent pas, vous pourrez à volonté :

– pondérer (de 25% à 100%) l’importance que vous attribuez à chacune des caractéristiques à optimiser,

et

– tenir compte des 4 catégories d’effets (voir chapitre « Un indicateur de performance : le rapport Signal sur Bruit« ) :

4 types de facteurs

pour optimiser efficacement chaque caractéristique :

1- Choisir les niveaux des facteurs contrôlés des catégories 1 et 2, qui procurent des contributions positives du ratio Signal/Bruit (dans le but de maximiser sa valeur).

2- Choisir, si c’est nécessaire, parmi les facteurs contrôlés des catégories 3 puis 1, les niveaux qui permettent d’ajuster la valeur moyenne résultante sur la valeur cible (en dégradant le moins possible la valeur du ratio Signal/Bruit précédemment obtenue).

3- Choisir les niveaux des facteurs sans effet, de la catégorie 4, en fonction de critères économiques.

Les résultats des modifications successives apportées à l’initiale Optimisation proposée n°1, sont instantanément calculés et présentés par le logiciel KitTag.

Ils sont édités sous les noms : Optimisation proposée n°2, Optimisation proposée n°3, etc. … Il est nécessaire de les enregistrer ou les imprimer successivement, car le logiciel ne conserve que l’initiale Optimisation proposée n°1 et la dernière Optimisation proposée.

Essai de validation

L’essai de validation est la sanction obligatoire de l’expérimentation

A moins que la configuration des niveaux des facteurs testés, corresponde exactement à celle de l’un des essais déjà effectués lors de l’expérimentation, l’essai de validation a pour but de vérifier physiquement l’obtention du ou des résultats calculés.

Ceci correspond en fait à valider l’hypothèse de l’additivité des effets de tous les facteurs.

A l’issue de l’essai de validation, trois cas de figure peuvent se présenter :

Les résultats obtenus sont proches de ceux escomptés.

Les effets individuels des différents facteurs se sont normalement cumulés. Si les résultats finals sont jugés satisfaisants, on en reste là.

Sinon, il faudra effectuer un plan d’expériences complémentaire, pour :

– tester d’autres valeurs des facteurs les plus influents, en vue d’accroître leurs effets,

– expérimenter d’autres facteurs.

Les résultats obtenus sont très supérieurs aux prévisions.

Des interactions ont probablement joué favorablement. Généralement on ne se plaindra pas d’être favorisé par la chance, mais il faudra rester attentif, car des résultats inespérés peuvent s’avérer fragiles s’ils sont dus à des facteurs ignorés, donc non maîtrisés.

Les résultats obtenus sont très inférieurs aux prévisions.

Il est nécessaire d’en rechercher les causes possibles, en explorant successivement les pistes suivantes :

– des facteurs supposés fixes ont variés inopinément,

– les niveaux de certains facteurs testés ont variés accidentellement au cours de l’expérimentation,

– des interactions, non étudiées lors de l’expérimentation, sont présentes.

Au terme de la réussite du Plan d’expériences, le Maître d’œuvre de l’expérimentation doit rédiger un compte-rendu détaillé de la réalisation et des résultats obtenus (techniques et financiers).

Il est recommandé que le Groupe de réflexion le présente officiellement au Donneur d’ordre, à la hiérarchie, et aux personnels concernés, afin de :

– valoriser les participants de la préparation et de la réalisation de ce Plan d’expériences,

– sensibiliser les auditeurs de l’entreprise, sur l’intérêt et l’efficacité de cet outil.

Mise en œuvre industrielle

Finalement, il incombe au Donneur d’ordre d’organiser et réaliser les aménagements techniques découlant des résultats du Plan d’expériences, à apporter aux moyens industriels de fabrication.

Pour comprendre en quoi le logiciel KitTag vous permet de suivre ces 6 étapes, allez voir le chapitre suivant.

(Vous pouvez consulter nos prestations de service)