Un Cpk mesuré un mardi ne dit rien du jeudi
Le Cpk est une photo : il décrit un échantillon pris à un moment, et rien de ce qui s'est passé avant ni après. La carte de contrôle est le film. Un procédé peut être capable sur les pièces d'un mardi et produire des non-conformités le jeudi, sans qu'aucun chiffre de capabilité ne l'ait annoncé.
J'ai terminé l'article sur le Cpk par une phrase que je n'avais pas développée : le Cpk se lit avec une carte de contrôle, pas à sa place. Voici pourquoi, et comment en tenir une sans logiciel.
Ce que la carte montre, et que le Cpk ne peut pas montrer
Le Cpk compare la dispersion de votre procédé à la tolérance du client, sur un lot de mesures. Il résume ce lot en un seul nombre. Ce faisant, il efface l'ordre dans lequel les mesures ont été prises. Vingt pièces qui dérivent lentement de la limite basse vers la limite haute et vingt pièces qui oscillent au hasard autour de la cible peuvent donner exactement le même Cpk.
La carte de contrôle fait l'inverse : elle garde l'ordre. Chaque mesure est portée dans le temps, l'une après l'autre. Ce qui apparaît alors n'est pas la dispersion, c'est le comportement : une dérive, un saut, un cycle, une instabilité qui s'installe. Ce sont ces choses-là qui produisent les non-conformités de la semaine suivante, et aucun indice de capabilité ne les voit.
Cause commune, cause spéciale : la distinction qui change les décisions
Tout procédé varie. Une partie de cette variation est inhérente : le jeu de la machine, l'homogénéité de la matière, la lecture de l'instrument. C'est le bruit de fond, ce que Walter Shewhart a appelé les causes communes. Elles sont toujours là, et on ne les réduit qu'en modifiant le procédé lui-même.
L'autre partie vient d'événements identifiables : un lot matière différent, un outil qui s'use, un réglage touché, un changement d'équipe. Ce sont les causes spéciales. Elles ont une origine, et donc un remède.
La carte sert à séparer les deux. Et cette séparation a une conséquence pratique que peu d'ateliers ont intégrée : réagir à une cause commune comme si c'était une cause spéciale aggrave la situation. Retoucher le réglage à chaque pièce un peu décalée, alors que le décalage n'est que du bruit de fond, ajoute de la variation au lieu d'en retirer. W. Edwards Deming l'a illustré avec une expérience célèbre, celle de l'entonnoir : plus on corrige ce qui n'a pas besoin de l'être, plus la dispersion grandit.
Le réflexe qui coûte
Un opérateur consciencieux qui recentre sa machine après chaque mesure un peu haute ou un peu basse ne fait pas de la qualité. Il fait de la sur-correction, et son procédé disperse davantage que s'il n'avait rien touché. La carte de contrôle lui donne le critère qui manque : quand agir, et quand laisser faire.
Les limites de contrôle ne sont pas les tolérances
C'est la confusion la plus répandue, et elle vide la carte de son sens. Les deux paires de lignes n'ont pas la même origine.
- Les tolérances viennent du client, du plan, du cahier des charges. Elles disent ce qui est accepté. Le procédé n'a pas son mot à dire.
- Les limites de contrôle viennent du procédé. Elles se calculent à partir de ses propres mesures, sur une période stable, et décrivent ce qu'il produit naturellement quand rien ne le perturbe. Par convention, elles se placent à trois écarts-types de part et d'autre de la moyenne.
Les deux n'ont aucun rapport entre elles. Un procédé peut sortir de ses limites de contrôle tout en restant confortablement dans la tolérance : il n'a produit aucune pièce mauvaise, mais quelque chose a changé, et il vaut mieux le savoir maintenant. À l'inverse, un procédé parfaitement stable peut produire des non-conformités en série, si sa dispersion naturelle est simplement plus large que la tolérance. Dans ce cas la carte ne signalera rien, parce qu'il n'y a rien d'anormal : c'est le procédé qui n'est pas capable, et c'est un autre problème.
Tracer les tolérances sur une carte de contrôle est donc une erreur courante, et elle a un effet précis : on se met à réagir aux pièces proches de la tolérance au lieu de réagir aux signaux du procédé. On retombe dans la sur-correction.
Trois règles de lecture, qui suffisent pour commencer
Il existe des jeux de règles élaborés, dits de Western Electric ou de Nelson selon les sources, avec jusqu'à huit critères. Pour un premier usage, trois suffisent, et ce sont celles que tout le monde retient.
- Un point hors des limites de contrôle. Le signal le plus simple. Quelque chose s'est produit à ce moment-là.
- Une série de points du même côté de la moyenne. Sept ou huit points consécutifs, selon les sources. Le procédé s'est décalé, même si aucun point n'est sorti.
- Une tendance continue. Six ou sept points qui montent ou descendent sans interruption. Quelque chose dérive, le plus souvent un outil qui s'use ou une température qui monte.
Chaque signal appelle la même réponse : chercher ce qui a changé à ce moment précis, et seulement à ce moment. La carte ne dit pas quoi corriger, elle dit quand regarder. C'est déjà l'essentiel, parce que sans elle on regarde soit tout le temps, soit jamais.
Quelle carte pour quelle situation
Trois familles couvrent la quasi-totalité des cas d'une PME.
- Carte moyenne-étendue (X̄-R). Vous mesurez une caractéristique sur de petits sous-groupes, quatre ou cinq pièces prises ensemble, à intervalle régulier. C'est la carte historique, adaptée aux séries.
- Carte des valeurs individuelles (I-MR). Chaque mesure est une pièce, sans sous-groupe. C'est le cas le plus fréquent en petite série ou quand chaque mesure coûte cher. C'est aussi la plus simple à tenir.
- Cartes par attributs (p, np). Vous ne mesurez pas, vous comptez : conforme ou non conforme, nombre de défauts par lot. Moins fines, mais elles marchent là où il n'y a rien à mesurer.
Pour un premier essai, la carte des valeurs individuelles est presque toujours le bon choix. Elle ne demande aucune organisation particulière du prélèvement, et elle se lit comme les autres.
Par où commencer, sans logiciel
- Une seule caractéristique, la plus critique de votre produit le plus vendu. La même que pour le calcul de capabilité, si vous l'avez déjà fait.
- Relevez les mesures dans l'ordre, avec l'heure, sur une période où rien de particulier ne s'est passé. On recommande généralement une vingtaine de sous-groupes, ou une vingtaine à une trentaine de valeurs individuelles, avant de calculer les limites.
- Calculez les limites une fois, et figez-les. Moyenne plus et moins trois écarts-types. C'est l'étape que les tableurs font mal, parce qu'ils recalculent à chaque nouvelle ligne : les limites suivent alors la dérive au lieu de la révéler, et la carte ne signale plus rien.
- Portez chaque nouvelle mesure et appliquez les trois règles. Une feuille quadrillée au poste suffit, et elle a l'avantage d'être vue par la personne qui produit.
Le logiciel de maîtrise statistique se justifie plus tard, quand vous suivez plusieurs dizaines de caractéristiques en continu. Il ne se justifie jamais pour apprendre à lire une carte.
Ce que la carte ne fait pas
Elle ne corrige rien. Elle dit quand chercher, elle ne dit pas quoi. Un atelier qui tient des cartes sans jamais enquêter sur les signaux a une décoration murale.
Elle suppose aussi que les mesures d'un même sous-groupe ont été prises dans des conditions homogènes, ce qu'on appelle le sous-groupement rationnel. Mélanger dans un même sous-groupe des pièces de deux machines ou de deux équipes noie la variation entre elles dans la variation à l'intérieur du groupe, et la carte perd sa sensibilité. C'est un sujet à part entière, et c'est celui sur lequel on se trompe le plus en examen de certification, juste après la confusion entre limites de contrôle et tolérances. J'ai mis ces deux points en bonne place dans beltup, l'outil d'entraînement que j'édite, précisément parce qu'ils séparent ceux qui ont compris la carte de ceux qui l'ont apprise — et je le signale ici parce que j'en suis l'auteur.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre une limite de contrôle et une tolérance ?
La tolérance vient du client : c'est ce qu'il accepte. La limite de contrôle vient du procédé lui-même : c'est ce qu'il produit naturellement quand rien ne le perturbe, calculé à partir de ses propres mesures. Les deux n'ont aucun rapport. Un procédé peut sortir de ses limites de contrôle tout en restant dans la tolérance, et l'inverse est possible aussi.
Si mon Cpk est bon, ai-je besoin d'une carte de contrôle ?
Oui, parce que le Cpk décrit un échantillon pris à un moment, et rien de ce qui s'est passé avant ou après. Un procédé qui dérive lentement peut afficher un excellent Cpk sur les pièces d'un mardi et produire des non-conformités le jeudi. Le Cpk dit si vous êtes capable, la carte dit si vous le restez.
Faut-il un logiciel de maîtrise statistique pour commencer ?
Non. Une première carte se tient sur une feuille quadrillée ou dans un tableur, sur une seule caractéristique. Le logiciel se justifie quand vous suivez plusieurs dizaines de caractéristiques en continu, pas pour apprendre à lire une carte sur la plus critique d'entre elles.
Que faire quand un point sort des limites ?
Chercher ce qui a changé à ce moment précis, et seulement à ce moment : un lot matière, un réglage, un changement d'équipe, une intervention de maintenance. Un point hors limites signale une cause spéciale, c'est-à-dire quelque chose d'identifiable. C'est exactement l'inverse du réflexe habituel, qui est de retoucher le réglage à chaque pièce un peu décalée.
Faut-il recalculer les limites chaque semaine ?
Non, et c'est l'erreur la plus fréquente. Les limites se calculent une fois, sur une période où le procédé est stable, puis se figent. Si on les recalcule en continu, elles suivent la dérive au lieu de la révéler, et la carte ne signale plus rien. On ne les recalcule qu'après une modification volontaire et documentée du procédé.
Ce que je ferais en premier
Reprenez la caractéristique sur laquelle vous avez calculé votre Cpk, et regardez les mêmes mesures dans l'ordre où elles ont été prises. Pas de calcul, pas de limites : juste les points, dans le temps.
Il n'est pas rare que cette seule vue montre quelque chose que le Cpk avait effacé — une dérive, un décrochage à un changement d'équipe, un cycle. Vous saurez alors si votre Cpk décrit un procédé stable, ou s'il a simplement eu la chance d'être mesuré un bon jour.
