Atténuer les risques lors de la conversion des tableaux de tolérances standard en métrique

Les complexités surprenantes de la conversion

L'un des fondamentaux de l'approvisionnement en petites pièces est la capacité à convertir entre différentes unités de mesure — par exemple, créer un tableau de tolérances métrique en convertissant des chiffres de tolérance entre millimètres et pouces.

C'est une tâche qui n'est pas du tout aussi simple que vous pourriez penser. En fait, les risques de passer d'un système de mesure standard à métrique (et vice versa) sont la substance de légendes, ayant souvent des résultats désastreux.

Quelques scénarios du pire cas

En 1983, un Boeing 767 d'Air Canada volant de Montréal à Edmonton a manqué de carburant environ une heure dans son vol et a dû (littéralement) planer pour un atterrissage d'urgence. Miraculeusement, seulement deux passagers ont subi des blessures mineures — et c'était en évacuant l'avion.

Pourquoi est-ce arrivé ?

Quand le système d'indication de quantité de carburant de l'avion a échoué avant le décollage, les équipes de vol et au sol ont décidé de calculer manuellement la quantité de carburant requise. Calculant que l'avion avait besoin de 8 703 kg de carburant, ils ont divisé cela par 1,77 — la densité du carburant selon la documentation de la compagnie de ravitaillement — pour convertir les kilogrammes en 4 916 L. Cette quantité de carburant a alors été pompée dans l'avion.

Le problème est que, tandis que l'avion 767 mesurait le carburant en kilogrammes par litre (kg/L), les chiffres de densité dans le guide de ravitaillement utilisaient des livres par litre (lb/L). En conséquence, l'avion avait moins de la moitié de la quantité requise de carburant à bord.

Il y a plein d'autres exemples :

• En 1999, la NASA a perdu son orbiteur climatique martien (MCO) de 125 millions de dollars, le premier satellite météorologique interplanétaire, parce que les ingénieurs du vaisseau spatial ont échoué à convertir de standard à métrique. Avec sa trajectoire calculée en livre-secondes confondues pour l'unité métrique de force (newton-secondes), le MCO a échoué à entrer en orbite et s'est écrasé sur la planète Mars.
• En 2003, le Space Mountain à Tokyo Disneyland a déraillé en raison d'un essieu plus petit que les exigences de conception, causant un écart de plus de 1,0 mm (au lieu de 0,2 mm) entre le roulement et l'essieu. Les specs avaient été converties en unités métriques en 1995, mais en 2002 les specs d'unités standard antérieures ont été utilisées pour commander de nouveaux essieux — qui se sont avérés mesurer 44,14 mm au lieu des 45 mm nécessaires.
• L'utilisation d'unités standard par Boeing a pu entraver la sous-traitance de certains travaux de précision à des fournisseurs étrangers, ajoutant aux retards dans la fabrication du Boeing 787 Dreamliner. Originellement dû en mai 2008, l'avion n'est pas entré en service commercial avant octobre 2011.

Vous avez l'image. L'utilisation d'unités différentes, l'erreur humaine et les conversions métrique-standard inexactes (et vice versa) peuvent avoir de sérieuses implications pour non seulement la qualité et la performance, mais aussi la sécurité.

La technologie de conversion à la rescousse ?

Notamment, il est vrai que la technologie d'aujourd'hui fournit des outils de conversion plus fiables et aide à réduire le risque d'erreur humaine. Les commandes numériques par ordinateur (CNC) sur les machines permettent aux conversions d'être calculées en interne pour toutes les valeurs dans le contrôle d'une machine.

Sur le plancher d'atelier, le personnel peut être équipé d'une variété de micromètres numériques portables pour convertir sur le tas. Par exemple, l'affichage sur un micromètre numérique moderne permet aux utilisateurs de basculer entre unités métriques et pouces par la pression d'un bouton.

Cependant, la conversion standard-métrique (et retour) n'est pas une proposition simple, et il y a encore des choses à considérer lors du changement de systèmes de mesure.

La plupart des machines sont calibrées dans l'unité qui a le plus de sens pour son utilisation principale. Par exemple, un outil qui fait des pièces pour une utilisation en menuiserie peut être calibré en pouces standard et ses fractions.

Mais tandis que les fractions sont bien adaptées aux marquages sur un ruban à mesurer, elles ne sont pas faciles à transposer quand elles sont entrées dans une machine. De plus, les mesures utilisées en menuiserie, bien qu'elles soient bonnes pour le travail du bois, sont dix à cent fois plus grandes que les mesures utilisées pour les dispositifs médicaux.

Convertir des chiffres pour un tableau de tolérances métrique

De plus, vous pourriez utiliser des pièces de nombreux sous-traitants, certains nationaux et certains dans des pays où le système métrique est prévalent. Ces pièces peuvent devoir se connecter et interagir avec d'autres systèmes qui ne sont pas basés sur le métrique.

Cela signifie que quand vous calculez manuellement les conversions aller-retour entre standard et métrique, vous devez aussi prendre les tolérances des pièces en compte. C'est parce que faire des pièces au haut de la plage de tolérance mesurée dans le système métrique peut ne pas s'adapter avec un autre composant au bas de la plage de tolérance comme mesuré dans un système standard.

Par exemple, le tableau de tolérances métrique inclus ici montre les conversions entre pouces et millimètres (et vice versa) pour la gamme typique de tolérances que les clients demandent chez Metal Cutting.

Cependant, nous considérons aussi les limites de spécification supérieures et inférieures — ajustant les tolérances au besoin pour s'assurer que quand les chiffres sont convertis et arrondis, l'unité de mesure convertie n'est pas en dehors de la limite supérieure ou inférieure. Pour illustrer :

• Une dimension de 20 mm ±2 mm
• Convertit à 0,79" ±0,08"
• Ce qui fait la limite de spécification supérieure 0,87" et la limite de spécification inférieure 0,71"
• Qui convertissent en retour à des limites de spécification supérieure et inférieure de 22,098 mm et 18,034 mm

Dans l'unité de mesure originale, les limites de spécification supérieure et inférieure sont 22 mm et 18 mm — et comme vous pouvez le voir, la limite supérieure convertie est en dehors de cette plage. Donc pour s'assurer que la pièce n'est pas en dehors des limites de spécification originales, nous pourrions ajuster la tolérance convertie à 0,79" +0,07"/-0,08".

Les effets de l'arrondi sur les tolérances

L'arrondi peut aussi mener à des erreurs et des conversions qui sont en dehors de la plage acceptée de tolérances. Par conséquent, vous devez soigneusement considérer combien de décimales étendre une conversion.

Par exemple, vous pourriez dire que 1,0 mm convertit à 0,04 pouces ; cependant, ce calcul arrondit le chiffre de 0,0393700787 à seulement la deuxième décimale. Dans un monde exigeant des tolérances à au moins la troisième ou quatrième décimale, 0,04 pouces est-il assez précis ?

Même les outils sur lesquels nous comptons pour les conversions apportent l'arrondi dans l'équation. La plupart des machines CNC sont calibrées dans une unité et convertissent — et arrondissent — vers l'autre. Un micromètre numérique moderne, qui a été conçu en métrique, opérera et calculera les dimensions de lecture en unités métriques.

Cependant, quand les utilisateurs basculent un simple bouton de métrique à standard, ils n'obtiennent pas un calcul entièrement nouveau. Au lieu de cela, ils obtiennent une conversion vers standard, y compris le facteur d'arrondi ou l'erreur qui est nécessaire pour les décimales prévues pour la lecture. Cette inexactitude potentielle est rarement considérée et pourtant peut, à l'occasion, sérieusement importer.

De plus, les effets de l'arrondi sont composés, non seulement parmi plusieurs pièces interactives mais aussi à travers les dimensions et tolérances. Heureusement, ces variations peuvent être surmontées en arrondissant méthodiquement et en ajustant les nominaux et les limites de spécification supérieures/inférieures au besoin pour s'assurer que toutes les dimensions seront dans (ou plus serrées que) les tolérances acceptées.

Impact sur la qualité, la sécurité et les coûts

Clairement, la conversion de mesure standard-métrique a d'importantes implications dans tout, des applications aérospatiales aux dispositifs médicaux et machines de soudage automobile. Bien que dans la plupart des situations un mauvais ajustement peut ne pas avoir de répercussions changeant la vie, dans d'autres instances l'échec d'une pièce peut être catastrophique.

La bonne nouvelle est qu'en investissant du temps et du soin dans vos conversions entre différents systèmes de mesure — et comment les tolérances et l'accouplement des diverses pièces seront affectés — vous et votre fournisseur pouvez aider à maintenir la qualité, la sécurité et le contrôle des coûts.

(Pour en savoir plus sur comment tenir compte des tolérances, consultez notre blog connexe sur comment les tolérances s'empilent.)