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La conception robuste est un concept développé par Taguchi dans les années 1950. Il repose sur le fait qu’un produit doit être fiable même des situations imprévues.

Introduction

Gen’ichi TAGUCHI, né le 1er janvier 1924 à Takamachi au Japon, est un ingénieur en électronique. Il entra en 1949 au laboratoire de Communications électriques de la compagnie Japonaise des téléphones et télégraphes. Jusqu’en 1961, il travaillera à l’optimisation de la productivité et de la qualité. Ce sera durant cette période, qu’il développa une méthodologie de conception, en vue d’utiliser la statistique comme outil pour améliorer la qualité des produits manufacturés.

Il sera le père de ce que l’on appelle la conception robuste :

« Dans le prochain centenaire, la capacité des entreprises a développer des technologies robustes sera essentiel pour leur compétitivité » G. Taguchi

Définition de la robustesse

Le principe de la robustesse est de rendre moins sensible un produit ou service à des facteurs non contrôlés, appelés facteur de bruit. L’idée est d’augmenter la qualité en minimisant les effets dus aux causes que l’on ne sait résoudre. La robustesse se défini ainsi :

« C’est la capacité d’un système à maintenir ses performances, malgré des changements dans les conditions d’utilisation ou la présence d’incertitude liées à ses paramètres ou à ses composants. » G. Taguchi

Dans cet objectif, Taguchi construit une méthode d’expérimentation en 5 étapes.

1 – Définition du système

On va qualifier notre système d’étude. C’est la phase que l’on appelle « Screening » où l’on va élaguer les différents facteurs pour n’avoir que ceux qui ont une réelle influence. On utilisera un plan de Taguchi pour Screening.

On va déterminer 2 types éléments :

  • Le critère qualité : Ce n’est autre que la « réponse » souhaitée de notre plan d’expériences. De préférence, on prendra une réponse directement en lien avec les attentes du client.
  • Les facteurs contrôlables : L’ensemble des facteurs « contrôlables » pendant les expériences, mais aussi en production ou pendant l’usage.

2 – Détermination des paramètres de bruits

On va réaliser le diagramme des paramètres (P-Diagram), qui permet de schématiser notre système et d’identifier les facteurs de bruits. Taguchi les classe en 3 familles :

  • Les bruits externes : température extérieur, altitude…
  • Les bruits internes : détérioration progressive des performances due à l’usure ou un mauvais usage.
  • Bruit entre produit : fluctuation des caractéristiques des pièces fabriquées en série.

Le P-Diagram

Le diagramme P est une schématisation du système en fonction de l’ensemble des paramètres. On notera que les facteurs de contrôle (Signaux) influent sur la moyenne de la réponse alors que les facteurs de bruits influent sur la dispersion autour de la moyenne.

3 – Réalisation de l’expérience principale

Pour effectuer cette étude, on va utiliser le plan produit. Il consiste à croiser le plan principal construit à partir des facteurs Signaux et un autre plan construit à partir des facteurs de bruits.

4 – Détermination des paramètres optimaux

La détermination des paramètres optimaux repose sur l’hypothèse d’additivité des effets. Autrement dit, si l’on recherche le maximum de la valeur, alors on prendra la combinaison des effets dont les expériences ont montré que sur cette position de l’effet, la réponse est au maximum.

5 – Détermination des tolérances

Dernière étape de la méthodologie, la détermination des tolérances via la fonction perte. Taguchi propose une approche « monétaire » de la perte au regard de la non qualité d’un produit. La fonction perte permet d’évaluer quantitativement la perte pour le client due à une dispersion des caractéristiques fonctionnelles. Elle quantifie un coût qui résulte d’un écart par rapport à une cible proportionnellement à cet écart.

Source

R. A. Wysk, B. W. Niebel, P. H. Cohen, T. W. Simpson (2000) – Manufacturing processes : integrated product and process design

G. Taguchi, Y. WU (1985) – Introduction to off-line quality control

G. M. Vigier (1988) – Pratique des plans d’expériences. Méthodologie Taguchi

J. C. Chauveau, J. P. Chassaing (1994) – Introduction à la méthode des plans d’expériences par la méthode Taguchi

Alexis et Alexis (1999) – Pratique industrielle des plans d’expériences

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