R EVUE DE STATISTIQUE APPLIQUÉE
M. F ORESTIER
Une carte de contrôle simplifiée
Revue de statistique appliquée, tome 8, n
o4 (1960), p. 69-81
<
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UNE CARTE DE CONTROLE SIMPLIFIÉE (1)
par
M. FORESTIER
LIP S.A.
.
I - SITUATION AVANT LA CARTE SIMPLIFIEE -
Depuis
1951jusqu’au
début de1958,
nous avons utilisé lacarte classique
de la moyenne et de l’étendue avec des échantillons de 5
pièces.
Les limites del’étendue
correspondaient
à ladispersion
de lamachine,
que celle-ci soit infé- rieure à l’intervalle de tolérance oulégèrement supérieure
comme cela se ren-contrait
quelquefois.
On cherchait à maintenir constante la variabilité de la ma-chine. Les limites de la moyenne
correspondaient
à ladispersion
de celle-cilorsque
ladispersion
des mesures étaitsupérieure
à l’intervalle de tolérance(i 1,38 c) ; lorsque
ladispersion
des mesures était inférieure à l’intervalle detolérance,
ces limites étaientplacées
defaçon
à admettre lesdéréglages qui
n’entraînaient pas la
production
dedéfectueux,
on les obtenait enportant 1, 71
aà
partir
des limites de tolérance et à l’intérieur de celles-ci.L’ applic ation
se situait dans un atelierqui comprenait
environ 200petites
machines
d’usinage,
manuelles ousemi-automatiques,
enmajorité
destours,
des fraiseuses et concernait les
épaisseurs
laissées par lesfraisages
et lestournages.
Je ne
rappellerai
pas lesavantages
de la carte de la moyenne et de l’éten-due,
ils sont bien connus. Nous avions pu,grâce’à-elle,
améliorer defaçon
ap-préciable
laqualité dimensionnelle
de nosfabrications.
Mais àl’usage
certainsinconvénients étaient apparus :
- la nécessité de noter sur la carte les 5 cotes
mesurées,
de calcu-ler le total,
la moyenne etl’étendue, allongeait
un peutrop
à notregré,
la durée descontrôles.
- les
réglages
des machines étaient effectués soit par desrégleurs spécialisés,
soit par lesopérateurs
eux-mêmes. Il s’est avéré que les notions de moyenne et d’étendue étaient un peutrop
abstraitespour être
comprises
par tous.-
l’apparition
d’unpoint
hors limites nefrappait
passuffisamment
l’attention dupersonnel
pour déclencher une réaction.- il fallait tenir
à jour
un fichierqui
donnait pourchaque
machinel’écart-type
et les limites de contrôlecorrespondantes.
(1) Exposé présenté
aux Journées d’Etude des anciensStagiaires
du Centre de Formation Statistique. Juillet 1959.70
En
résumé,
onpeut
dire que des résultats intéressantsavaient
étéobtenus ,
mais que leprocédé
nous semblait un peu lourd et insuffisammentcompréhensi-
ble par le
personnel
pour êtreadopté
par lui.On
peut
dire que l’efficacitéglobale
d’une carte de contrôle est le résultat d’uneefficacité théorique qui se
caractérise par des courbesd’efficacité,
et d’uneefficacité
pratique qui
fait que les gens des ateliers lacomprennent
etl’utilisent .
Nous nous sommes doncproposés d’augmenter
l’efficacitéglobale
du pro- cédé en améliorant son efficacitépratique, quitte
éventuellement àperdre quel-
que peu du côté de l’efficacité
théorique.
Nous avons donc recherché :- une meilleure
compréhension
par lepersonnel
- la
suppression
de tout calcul dansl’atelier, et,
sipossible,
celledu
fichier.
La carte
simplifiée
queje
vais vousdécrire
a été mise enapplication
enJanvier 1958. Peu
après,
nous avons eu connaissance de l’article d’unItalien, M. Gottardi,
paru dans len° 4
de 1957 de la revue"La Metallurgia Italiana",
oùest décrite une carte de
principe
voisin.Puis,
dans len°
4 de 1958 de la Revue deStatistique Appliquée,
Mme Zaludova a décrit une carte encorebeaucoup plus proche
de la nôtre. Je reviendrai tout-à-l’heure sur ces travaux.II - DESCRIPTION ET UTILISATION DE LA CARTE SIMPLIFIEE
(voir fig. 1) -
Soit à établir la carte de la dimension cotée c ± t. La cote milieu de la to- lérance est c, l’intervalle de tolérance est
égal
à 2 t.La carte
comporte
un axeorigine
tracé en trait mixteO. Chaque
cotemesurée x est
représentée
par unpoint
dont la distance à l’axe@
estégale
à(x - c).
Les échantillons sont de 5pièces,
et les 5points représentatifs
d’unmême échantillon sont
placés
sur une mêmeverticale.
On trace
quatre
limitesparallèles
à0 :
- limite extérieure
supérieure @
à une distance(+ t)
de(6) .
- limite extérieure inférieure
@
à une distance(- t)
de@ .
- limite intérieure
supérieure @
à une distance(+ 0, 63 t)
de@ .
- limite intérieure inférieure
@
à une distance(- 0, 63 t)
de@ .
Ces limites définissent 5 zones : zones extérieures
supérieure
et inférieure- zones intermédiaires
supérieure
et inférieure - zone centrale.Le critère
d’acceptation
est le suivant :- Aucun
point
dans les zones extérieures- Un
point
auplus
dans la zone intermédiairesupérieure
- Un
point
auplus
dans la zone intermédiaireinférieure.
Les
quatre
seulesdispositions
despoints qui
conduisent àl’acceptation
sont
représentées
sur lafigure
1.En cas de
refus,
les 5points
du relevé sont entourés par unrectangle
rouge dont la dimension verticale estégale
à l’étendue de l’échantillon. Ce cadre per- met fort bien de discriminer aujuger
si c’est ladispersion
ou leréglage
de lamachine
qui
est en cause.Lorsqu’on
est amené à mesurer une même dimension enplusieurs empla- cements,
onreprésente
par dessignes
différents(croix, points, petits cercles)
Revue de Statistique Appliquee. 1960 - Vol. VIII - N 4
CARTE SIMPLIFIEE POUR LA COTE c t t
Fig. 1
72
les cotes relatives à
chaque emplacement (voir figure 1).
Dans le cas d’un défautde forme
inadmissible,
ontrace le cadre rougeindiquant
lerefus,
ainsi que l’une de sesdiagonales.
AVANTAGES :
- Pas de calcul à faire dans l’atelier.
- Pas de fichier
d’écart-type
et de limites de contrôle àtenir, puis-
que les limites de contrôle sont définies par la
tolérance.
Cette carte ne cherche pas à
répondre,
comme le cherche leplus
souventla carte de la moyenne et de
l’étendue,
à laquestion : "La qualité produite
est- ellestable ? " mais plutôt
à celle-ci :"La qualité produite
est-elle conforme auxspécifications?".
- Meilleure
compréhension
de lapart
dupersonnel
ouvrierqui
réa-lise facilement que les
points portés
sur la cartereprésente
lescotes mesurées.
- Mise en évidence de
façon
très nette des fonctionnements défec- tueux au moyen derectangles
rouges, visibles d’assez loin. Lesopérateurs
et lesrégleurs
n’aiment pasbeaucoup
avoir du"rouge"
sur leur carte et cherchent à l’éviter.
La carte
simplifiée
met donc en oeuvre unprocédé beaucoup plus léger
que celle de la moyenne et de l’étendue. Elleprésente
deplus
une bien meilleure ef- ficacitépratique.
PERSONNEL :
Pour tenir les cartes de
contrôle,
trois solutions ont été successivementessayées :
1/
Les contrôleurs volantsremplissent
les cartes.Mais,
pour ces con-trôleurs,
laquestion
del’épaisseur
laissée par lestournages
et lesfraisages
n’est
qu’un aspect
du travail. Il y a aussi les états desurface,
lesbavures,
etles
positions
des diverses creusures que l’on vérifie parprojection.
Aussi ces contrôleurs n’utilisent-ils pas volontiers les cartes.
2 /
Une contrôleuse dequalification
OS2 estchargée
de toutes les cotes que l’on a décidé de surveiller parcartes,
elle effectue les mesures etremplit
cel- les-ci. Mais elle manque decompétence
etd’autorité
pour obtenir unréglage,
il faut
qu’elle
recourt souvent auresponsable
du contrôle de l’atelier.3/
Un contrôleur dequalification
OP3 estchargé uniquement
du contrôle par carte. Iljouit
d’une certaineinitiative,
il surveille defaçon
continue lespostes
lesplus déficients,
et les autres seulement parsondage,
c’est-à-direqu’il
les surveille defaçon
très suiviependant
deux ou troisjours,
fait les mi-ses au
point qui s’imposent,
établit unpolygone
defréquence,
s’il y alieu, puis
passe à un autre. Ce contrôleur a
également
pour mission dedévelopper
unementalité favorable à la
qualité,
de faire dessuggestions
dans cedomaine,
decontribuer à l’éducation du
personnel.
C’est la formule que nousappliquons
ac-tuellement et c’est celle
qui
nous semble la meilleure.III - EFFICACITE
THEORIQUE
DE LA CARTE DE CONTROLE SIMPLIFIEE - III. 1 - Formulegénérale.
Soient
y1
laprobabilité
d’avoir une cote dans la zone intermédiairesupé-
Revue de Statistique Appliquée. 1960 - Vol. VIII - N 4
rieure,
x laprobabilité
d’avoir une cote dans la zone centrale etY2
laprobabi-
lité d’avoir une cote dans la zone intermédiaire inférieure
(fig. 2).
Fig.
2On admet que les cotes sont distribuées
normalement,
connaissant la moyenne etl’écart-type
de la distribution on calcule facilement yl , x et Y2.Etant donné le critère
d’acceptation
que nous nous sommesfixés,
la pro- babilité de trouver laqualité produite convenable,
est :III. 2 - Position des limites.
Les distances des limites extérieures à l’axe
origine CO représentant
lacote milieu de
la tolérance,
sont fixées à(+ t)
et à(- t) ;
onappelle (+ kt)
et(- kt)
les distances des limites intérieures à ce même axe. On détermine k de
façon
à ce
qu’on
ait laprobabilité 0, 98
de trouver laqualité produite
convenable dansl’hypothèse
d’une distribution des cotesparfaitement
centrée sur l’axeCO
etd’une
dispersion égale à
l’intervalle de tolérance(2
t =6, 18
cr ; on admet0, 2 %
des cotes hors
tolérances).
Le
risque
de refuser une bonnequalité
est donc de 2%.
Dansl’hypothèse
d’une semaine de travail de 48 h et à raison de un contrôle
chaque heure,
cela74
mène en moyenne à une erreur par
semaine,
cequi
estacceptable. Rappelons qu’avec
la carte deX
et de R lerisque
admis n’est habituellement que de0,2 % .
C’est celui de la carte que nous utilisions autrefois et dont les tables sont données dans
l’ouvrage
de M. Mothes.Partant d’une valeur
quelconque
dek,
on détermine facilement dans le ca-dre de notre
hypothèse
x etYI = y2 puit Pa grâce
à la formule duparagraphe
III.1 .Ontrace la courbe
représentative
de la variation dePa
en fonction de k au voisi-nage de
Pa = 0,
98. Parinterpolation,
on trouve la valeurprécise
de kqui
cor-respond
àPa = 0, 98,
on trouve k =0, 63.
Exprimée
enécart-type,
la distance des limites intérieures à l’axe ori-gine O
est :III. 3 - Efficacité lors d’une
augmentation
dedispersion,
la distribution restantparfaitement
centrée sur(Ç) -
Les calculs ne
présentent
pas dedifficultés,
ilspermettent
de tracer la courbe(fig. 3) qui
donne laprobabilité d’accepter
lelot
en fonction durapport :
On a tracé sur la même
figure
la courbe d’efficacitécorrespondante
de lacarte de R que nous utilisions
autrefois,
relevée dansl’ouvrage
de M. Mothes.(En supposant
les limites de contrôle calculées pour unedispersion égale
à l’in-tervalle de
tolérance).
Lerisque
est pour elle de0, 1 %.
On a tracéégalement
la courbe d’efficacité de la carte de R pour le
risque
de 2%.
On voit que si la cartesimplifiée
accroîtlégèrement
laprobabilité
de refus dans un cas où la qua- lité est convenable(dispersion
=tolérance)
elle est par contre nettementplus
sensible aux
augmentations
dedispersion
que la carteprécédemment
utilisée(risque 0,
1%).
Elleprésente
aussi un trèsléger avantage
sur la carte de l’éten- duequi
a le mêmerisque qu’elle (2 %),
celas’explique
par lejeu
des limites intermédiaires.Précisons que les
risques
dont il estquestion
ci-dessus sont lesrisques
de conclure que la
dispersion
estplus grande
que latolérance,
alorsqu’elle
estrestée
égale
à la tolérance. Nous n’avons pas fait intervenir lerisque opposé
celui de conclure à tort que la
dispersion
a diminué.III. 4 - Efficacité lors d’un
déréglage,
ladispersion
restantégale
à latolérance
(voir figure 4).
Bien
entendu,
nousappelons déréglage :
0394M =
(cote moyenne (C : cote milieu de ) (de
ladistribution) ( la tolérance )
La
figure
4 donne laprobabilité d’accepter
laqualité produite
en fonctiondu
rapport :
à la fois pour la carte
simplifiée,
pour la carte de X(pour laquelle
nous avonségalement
fait le calculsupposant toujours
les limites de contrôle calculées pourRevue de Statistique Appliquée. 1960 - Vol. VIII - N 4
Fig. 3
w :
Pourcentage
de défectueux76 Fig.4
Revue de Statistique Appliquée. 1960 - Vol. VIII - N 4
une
dispersion égale
à l’intervalle detolérance), correspondant
aurisque
de0, 2 %,
et pour la cartede Xcorrespondant
aurisque
de 2%.
On voit
apparaltre
lerisque supplémentaire
que donne la cartesimplifiée
pour un
déréglage
nul. C ela mis àpart,
onpeut
considérer que l’efficacité de la cartesimplifiée
estéquivalente
à celle de la carteprécédemment
utilisée(ris-
que
0, 2 %).
Elle est parcontre,
nettement inférieure à celle de la carte dela
moyenne pour le même
risque
de 2% ;
celas’explique
parcequ’ici
la moyenneest une meilleure
exploitation
de l’information recueillie que la ventilation des cotes en 5 classes.III. 5 - Efficacité lors d’un
déréglage,
ladispersion
étantégale
à la demi-tolérance.
La courbe d’efficacité de la carte sans calculs est donnée
figure
5.On voit que le
déréglage
maximumadmis,
c’est-à-dire celuiqui
ne fait pasapparaître
de refus sur la carte est nettementplus important
que dans le caspré-
cédent(0, 40
t contre0,
12 t ennégligeant
laprobabilité 0, 05).
On voit aussi que ledéréglage
maximumpossible
est de0,70
t dans les deux cas(toujours
en né-gligeant
laprobabilité 0, 05).
Mais lepourcentage
de défectueux est icibeaucoup plus
faible(3, 2
contre17, 6). Ainsi; plus
faible est ladispersion
moins on de-mande l’intervention du
régleur
et meilleure est laqualité.
Il ne
s’agit
pas làd’avantages particuliers
à la cartesimplifiée,
la cartede
X
dont les limites sont obtenues enportant 1,71
a à l’intérieur des limites de tolérances procure desavantages analogues.
Par
contre,
cette dernière carte admet desdéréglages jusqu’à (+ t)
et(- t) lorsque
ladispersion
devient trèspetite,
alors que la cartesimplifiée
les limi-tes alors à
(+ 0, 63 t)
et(- 0, 63 t).
Nous considérons cette situation comme fa- vorable à une bonnequalité générale,
enparticulier lorsque
les cotes surveillées sont des cotesd’ajustement.
TV - IV. 1 - Carte
présentée
par Mme Zaludova(voir
Revue deStatistique Appli- quée n° 4 - 1958).
Cette carte
présente également quatre
limitessymétriques
deux par deux parrapport
à la cote milieu de la tolérance. Les ordonnées despoints
corres-pondent
aux mesuresfaites,
et lespoints représentatifs
d’un même échantillonse trouvent sur une même verticale. Le critère
d’acceptation
est le même que celui de la carte que nous venons de décrire : Aucune mesure dans les zonesextérieures - Une mesure au maximum dans chacune des zones
intermédiaires.
Dans
l’exemple cité,
les fonctionnements défectueuxmis
en évidence par la carte sont visés par le contremaîtreresponsable.
La
position
des limites de contrôle est déterminée enpartant
d’une distri-bution
parfaitement
centrée sur la cote milieu de latolérance,
d’unpourcentage
P admis de
pièces
horstolérances,
d’unrisque
a de refuser ladistribution
ainsidéfinie,
et de la taille n del’échantillon.
Les limites extérieures ne cotncident pas en
général
avec les limites detolérances,
ellespeuvent
se trouver soit endedans,
soit endehors,
cequi
per-met, en jouant
surP,
a et n de construire ungrand
nombre de c artes dont celle que nous avons décrite n’estqu’un
casparticulier correspondant
à :78 Figa 5
Revue de Statistique Appliquée. 1960 - Vol. VIII - N 4
Mme Zaludova fournit une table
qui
donne lespositions
des limites de con-trôle pour a = 5
%,
Pégal
à0,27 % - 0, 5 % -
1%
ou 2%,
des tailles d’échantil- lons négales à 3,4
... 9 ou 10.On voit que, ici encore, le but est de
répondre
à laquestion : "la qualité produite
est-ellecompatible
avec les tolérancesprescrites ? "
et non pas à celle-ci:"La qualité produite
est-ellestable ? ".
Mme Zaludova
donne
troisexemples
de courbes d’efficacitécomparées
desa carte avec celle de
X
pour les mêmes valeurs deP,
a, n, et pour ledéréglage
seulement. Il y
apparaît
unelégère supériorité
de la carte de X. Ici encore ledéréglage
maximumpossible
est défini par les limites intérieures.IV. 2 - Carte
présentée par M.
Gottardi(La Metallurgia Italiana -
Avril1957)
Cette carte utilise encore
quatre
limites : limites extérieures à ± 3 0, li- mites intérieures à± 1, 65
o , le o enquestion
estl’écart-type
d’une distribution normale centrée sur la cote milieu de latolérance,
l’intervalle de tolérance étantégal
à 6 c. C’est-à-dire que l’on cherche encore àrépondre
à laquestion:
"Tient-on
latolérance ? ".
Les
pièces
de l’échantillon ne sontplus représentées
par despoints
dontles ordonnées sont
égales
aux mesuresfaites,
mais pardes
bâtons tracés dans chacune des 5 zones, une colonne étant affectée àchaque
échantillon. Les zonesextérieures sont rouges, les zones intermédiaires
jaunes,
et la zone centraleverte.
Le critère
d’acceptation
fait non seulement intervenir les échantillonspris individuellement,
mais encore les échantillonssuccessifs.
Parexemple,
pourun échantillon de 5
pièces,
on décide le refus dans les cas suivants :- 1 mesure ou
plus
dans l’une des deux zones extérieures rouges.- 3 mesures ou
plus
dans l’ensemble des deux zones intermédiairesjaunes
d’un même échantillon.- 2 mesures
ou plus
dans la zone intermédiairesupérieure jaune
dechacun des deux échantillons
consécutifs.
Idem pour la zone inter- médiaireinférieure.
- 1 mesure ou
plus
dans la zone intermédiairesupérieure jaune
dechacun des 4 échantillons consécutifs - Idem pour la zone inter- médiaire
inférieure.
En
jouant
ainsi sur le critère derefus,
on arrive à conserver les mêmeslimites,
pour des échantillons de taillesdifférentes.
C’est unavantage.
Par con-tre,
ces critèresparaissent
un peucompliqués
pour être utilisés par les gens desateliers ;
ils nécessitent deplus
que les échantillons successifs considérés aient étéprélevés
dans un espace detemps
suffisammentpetit.
Aucun
signe particulier
ne met enévidence les situations de refus.En
partant
del’hypothèse
énoncée(distribution
centrée sur la cote milieu de la toléranceégale
à 6a)
on considère comme situationsdéfectueuses,
toutescelles dont la
probabilité
estinférieure
à0, 3 %,
mais lerisque
total encourun’est pas
indiqué.
M. Gottardi ne donne pas dans son article les courbes d’efficacité mais il
signale qu’il
a fait de nombreux essaispratiques
decomparaison
avec la cartede
X
et de R. Il a testél’homogénéité
des résultats des deux cartesqui
s’estavérée excellente.
80
V - CONCLUSION -Nous pouvons maintenant
dégager
lesprincipaux
caractères des cartes dé- crites et les comparer à celles deX
et de R.1/
La carte de la moyenne et de l’étendue est une carteanalytique qui
sur-veille
séparément
moyenne etdispersion.
La carte
simplifiée
est une carteglobale qui
surveille que la moyenne et ladispersion
dans leur ensemble conduisent à unequalité
convenable. Lors-qu’elle
n’est pasconvenable,
il faut en déterminer la cause ; celapeut
se fairesans difficulté
au juger quand
les ordonnées despoints portés
sur la carterepré-
sentent les mesures
faites.
2/
La cartesimplifiée
élimine toutcalcul,
elle utilise deux séries de li- mites et le critèred’acceptation
est basé sur lespositions
despoints représen-
tant les mesures par
rapport
à ces limites. Ces critèrespeuvent
ne concernerqu’un
échantillon à lafois,
soitplusieurs
échantillonssuccessifs,
comme dans la carte de M. Gottardi. Ce secondprocédé
est un peucompliqué
à notre avispour être
utilisé
par les gens desateliers,
mais ilcorrespond
tout de même àquelque
chose de réel : oninterrompt
rarement laproduction
pour une seule situationlégèrement défectueuse,
mais onl’interrompt lorsqu’on
constateplu-
sieurs situations
légèrement
défectueuses successives dansl’espace
d’une ou dequelques heures.
3/
Avec la carteclassique
de la moyenne et del’étendue,
on cherche habi- tuellement àrépondre
à laquestion: "La qualité produite
est-ellestable ? "
Les limites de contrôle sont déterminées àpartir
descaractéristiques
de la distri- butionconstatée.
Avec les cartes
simplifiées
que nous avonsdécrites,
on cherche àrépon-
dre à cette autre
question: "La qualité produite
est-elle convenable ? " Lesposi-
tions des limites de contrôle sont déterminées
d’après
celles des limites de to-lérance.
Bien sûr chacun des deux
types
de cartepeut répondre
à chacune des deuxquestions,
mais dans lestextes,
comme dans lesapplications pratiques,
on a leplus
souventadopté
cespoints
de vue.4/
Onpeut
comparer les efficacitésthéoriques
des deux cartes en les cons-truisant toutes deux pour
répondre
à laquestion : "La qualité
est-elle conve-nable ?
".
Les résultats obtenus par Mme Zaludova comme par nous-même montrent que pour une même taille d’échantillons les efficacités
théoriques
sont compa- rables.Si l’on convient
d’appeler
efficacitépratique
d’une carte de contrôle statis-tique,
sa facilité à êtrecomprise
et utilisée par les gens desateliers,
onpeut
dire que l’efficacitépratique
de la cartesimplifiée
est nettementsupérieure
àcelle de la moyenne et de l’étendue.
6/
Lepersonnel
d’ateliers’imagine
souvent que l’essentiel dupoint
de vueQualité
est que les cotesproduites
se situent dans l’intervalle detolérance,
maisil ne réalise pas que le
groupement
de l’ensemble descotes,
soit vers la limitemaximum,
soit vers la limiteminimum,
est un élémentdéfavorable.
Cette mentalité est d’ailleurs celle
qui
aprécisé
à la normalisation desajustements
etqu’a
favorisél’usage
des calibres à limites.Revue de Statistique Appliquée. 1960 - Vol. VIII - N 4
La carte
simplifiée
al’avantage
de réformer peu à peu cetteconception
quenous considérons erronée et d’amener
peu à
peu lepersonnel
d’atelier à admet- trequ’il
lui fautproduire
le maximum de cotes entre les limites intérieures et seulement unpetit pourcentage
entre les limites intérieures et les limites exté- rieures.D’ailleurs,
nousportons
actuellement sur nosplans
defabrication,
àcôté des limites de
tolérances,
celles des limitesintérieures.
Parexemple
oncotera une
épaisseur :
2 550 ± 20(
±13)
en utilisant le micron commeunité.
Pour
qu’une
tellepolitique porte
desfruits,
il est souhaitable que lesposi-
tions relatives des limites intérieures et extérieures soient les mêmes dans tous les cas.