Mesures. La troisième édition du Vocabulaire international de métrologie (VIM3) est en vigueur maintenant depuis cinq ans.Avant de nous intéresser à la définition de l'étalonnage, pouvez-vous nous rappeler les principales différences d'avec la deuxième édition?

Le Collège français de métrologie (CFM) a lancé en début d'année l'ouvrage intitulé “Application du nouveau concept d'étalonnage du VIM3”, auquel ont participé des représentants d'Aspa, du CEA/Cesta, du Cetiat, CT2M, de Delta Mu, de l'ENSAM Paris Tech, du LNE, de PSA, de Trescal et de Volvo Powertrain.

Marc Priel. Le principal changement entre le VIM2 et le VIM3 porte sur la notion de concepts. Si, dans la deuxième édition, il était plutôt question d'un dictionnaire terminologique, la troisième édition est bâtie sur un système de concepts avec un ensemble d'organigrammes permettant de passer d'un concept à un autre. LeVIM3 est donc beaucoup plus structuré, du point de vue conceptuel, que le VIM2. Et c'est d'ailleurs pour cette raison que le titre a également changé, de Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie à Vocabulaire international de métrologie - Concepts fondamentaux et généraux et termes associés . Je vois une autre grande différence. De nombreux termes propres à l'instrumentation ont disparu en raison d'une certaine redondance avec la norme CEI 60050. Le document tient par ailleurs compte des évolutions qui avaient eu lieu sur les notions d'incertitude de mesure et de valeur vraie,en essayant d'aboutir à un compromis entre ces deux approches. Depuis 2008, l'année de la publication du VIM3, il y a eu un travail important, comme vous pouvez l'imaginer dans un document de ce volume, pour corriger les coquilles et apporter des corrigenda. Une mise à jour des corrections mineures a d'ailleurs été publiée en 2012. Mine de rien, ce travail a demandé pas mal de temps. Rappelons toutefois que la périodicité entre la publication de deux éditions du VIM est de l'ordre d'une dizaine d'années, en raison notamment du temps de diffusion dans le milieu industriel.

Avec la troisième édition du Vocabulaire international de métrologie (VIM), une nouvelle définition de l'étalonnage a été introduite. Elle se compose d'une partie portant toujours sur la comparaison physique entre étalons et instrument de mesure et, également, d'une deuxième étape qui indique comment utiliser ces informations.

Michèle Désenfant. Pour revenir sur les corrections apportées depuis 2008, il faut préciser que les trois versions disponibles sur le site du Bureau international de métrologie légale (BIML), du Bureau international des poids et mesures (BIPM) et de l' International Organization of Standardization (ISO) n'étaient pas strictement identiques. Comme le vocabulaire était édité par huit organisations internationales différentes, chacune reprend en fin de processus le document et le publie… mais peut-être pas exactement à la même date. Et entre-temps, de petites modifications ont encore été apportées. Cette situation curieuse a été résolue et il n'existe maintenant plus qu'une version unique.

Mesures. Suite à la publication du VIM3, quelle fut la réaction des différents acteurs, et notamment des industriels?

Marc Priel. Je trouve que leur réaction a été assez bonne. Si l'on se fonde par exemple sur les informations remontées des journées techniques du Collège français de métrologie (CFM), il n'y a pas eu de critiques de la part des industriels. Il est certain que la nouvelle définition de l'étalonnage, plus compliquée que celle dans leVIM2 comme on le verra ultérieurement, a très bien répondu aux attentes des industriels.Je pense que c'est plutôt les milieux scientifiques, les laboratoires nationaux, les prestataires d'étalonnage qui ont été plus “perturbés” ou moins contents. La difficulté tient notamment à ce que les termes proposés ne s'éloignent pas de ceux utilisés dans les laboratoires. Il ne sert à rien d'inventer des mots qui ne seront jamais utilisés. Il vaut mieux réutiliser des mots déjà employés et leur donner un sens bien précis. Nous avons d'ailleurs peut-être atteint la limite en termes de complexité…

Michèle Désenfant. Les industriels sont plutôt contents d'avoir un vocabulaire qui, justement, pose les bases. Il y a encore des termes qui sont très, très difficiles à faire évoluer. Je pense à celui de “précision”. Il ne devrait pas être utilisé pour traduire en français le terme anglais precision ; il faudrait utiliser “fidélité”. Une à deux décennies devront encore s'écouler avant que l'idée soit acquise par tout le monde. Mais, globalement, lorsqu'elle est bien expliquée lors de la journée technique organisée par le CFM sur le sujet ou lors des stages de formation du Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE), la nouvelle définition de l'étalonnage n'est pas si compliquée. Une fois la structure du document décryptée, les personnes s'y retrouvent.

Marc Priel. Si vous me permettez de faire un commentaire… Pour expliquer les choix faits par le groupe de travail du Joint Committee for Guide in Metrology (JCGM), l'un des moyens utilisés a été de mettre en ligne sur le site du BIPM une foire aux questions. Et je peux affirmer que la version française est plus claire que celle de la langue de Shakespeare, pour une fois. Les Anglais ont en effet essayé de respecter des règles de terminologie, qui, au final, alourdissent les termes. Par exemple, ils écrivent stability of measuring instrument , alors que les Français parlent de “stabilité”. Les traducteurs anglais ont également inventé les termes numerical quantity value (en français, “valeur numérique”) et quantity value alors que ce dernier n'est même pas compris par leurs concitoyens. C'est la valeur d'une grandeur ( value of quantity en anglais) qui aurait dû être utilisée.

Michèle Désenfant. C'est une vraie richesse pour la France que le VIM existe en deux langues. Même, si les utilisateurs ne vont pas le lire deA à Z, c'est un document à avoir sur son ordinateur pour le consulter, ne serait-ce que pour employer le bon vocabulaire, rechercher de temps en temps une définition, traduire de la manière la plus juste.

Mesures.Vous évoquiez juste avant la nouvelle définition de l'étalonnage. Ce qui nous amène à parler de l'ouvrage intitulé Application du nouveau concept d'étalonnage du VIM3 édité en début d'année par le CFM.Pouvez-vous revenir sur son origine?

Michèle Désenfant. Tout part de la nouvelle définition de l'étalonnage du VIM3, qui est devenue plus longue mais aussi plus précise. L'étalonnage est « l'opération qui, dans des conditions spécifiées, établit dans une première étape une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise dans une seconde étape cette information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication. » On retrouve toujours la comparaison physique entre étalons et instrument de mesure, mais la grande nouveauté consiste en la présence d'une deuxième étape. Jusque-là, on fournissait en général l'écart entre les valeurs données par l'étalon et l'instrument à étalonner, et après l'utilisateur se débrouillait.

En plus d'une seconde partie, la nouvelle définition de l'étalonnage s'accompagne d'un autre grand changement, voire d'une révolution côté outils mathématiques. Si la traçabilité repose sur la connaissance des incertitudes de mesure des étalons utilisés, les utilisateurs devront également gérer les valeurs et les incertitudes de mesure associées aux indications de ses instruments de mesure.

Marc Priel. C'est pour cela que la nouvelle définition va beaucoup plus dans le sens des industriels. On ne leur dit plus de se débrouiller mais comment ils vont pouvoir utiliser ces informations.

Mesures. Mais n'est-ce pas déjà ce que faisaient les utilisateurs jusque-là?

Michèle Désenfant. Non, pas tout le temps, pas de manière générale en tout cas. Auparavant, vous alliez récupérer des écarts en différents points d'étalonnage. Maintenant, il s'agit de fournir la relation entre la lecture ou l'indication de l'instrument et la grandeur mesurée. On ne part plus de l'étalon, que l'utilisateur n'a d'ailleurs souvent plus à sa disposition, mais bel et bien de l'instrument de mesure. L'idée est de se placer côté utilisateur et, pour y parvenir, on a ajouté le traitement des résultats de mesure associés. En plus de l'existence d'une seconde étape dans la nouvelle définition de l'étalonnage, il y a un autre grand changement, voire une révolution: « une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées. » Désormais, le concept d'incertitude de mesure est vraiment associé aux étalons et aux indications. Si la traçabilité [le raccordement à la chaîne métrologique, NDLR] déjà mise en place repose sur la connaissance des incertitudes de mesure des étalons utilisés, les utilisateurs devront également gérer les valeurs et les incertitudes de mesure associées aux indications de ses instruments de mesure.

Marc Priel. Dans la définition précédente, l'étalonnage était « l'ensemble des opérations établissant,dans des conditions spécifiques, la relation entre les valeurs indiquées par un appareil de mesure et les valeurs connues correspondantes d'une valeur mesurée. »

Mesures.Quelles sont les conséquences de la prise en compte des incertitudes de mesure associées aux indicateurs?

Michèle Désenfant. Quand je parlais de révolution, c'était en particulier côté outils mathématiques.Tout un chacun sait réaliser des modélisations, faire des calculs de type droites de régression, que l'on appelle également méthode des moindres carrés ordinaires (MCO). Mais modéliserY en fonction de X par MCO n'est valable que si aucune incertitude n'est associée à X… ce qui est précisément ce qu'impose la nouvelle définition de l'étalonnage. D'où l'utilisation d'outils mathématiques différents de la méthode des moindres carrés ordinaires, comme par exemple des méthodes de moindres carrés généralisés pour propager non seulement les valeurs mais aussi les incertitudes sur les valeurs. Comme les métrologues trouvaient que l'étalonnage devenait très compliqué entre la modélisation, la maîtrise de la formulation mathématique du modèle, la gestion de la traçabilité des incertitudes de mesure, d'éventuelles covariances entre étalons, etc., le groupe de travail a eu pour objectif justement d'essayer de décortiquer cette nouvelle définition.

Marc Priel. Il s'agissait de l'expliquer, de montrer les méthodes statistiques qui pourraient être utilisées afin d'appliquer la deuxième partie de la définition de l'étalonnage.

Michèle Désenfant. Nous sommes quand même entrés dans les détails, peut-être pas au niveau des calculs, mais plutôt au niveau de la description des différents modèles, des estimations obtenues avec la méthode des moindres carrés ordinaires, avec celle des moindres carrés pondérés ou encore avec des erreurs corrélées sur les variables. Plusieurs étapes sont proposées: bâtir un tableau donnant les valeurs et les incertitudes des étalons, les indications de l'instrument étalonné et les incertitudes sur ces indications; créer bien sûr un graphique pour visualiser les informations ; déterminer la fonction de mesure, estimer les matrices de variances concernant les incertitudes de mesure ; valider le modèle d'étalonnage ; déterminer la pertinence d'appliquer ou non une correction en fonction du résultat du modèle; présenter une proposition de livrable d'un étalonnage via des exemples… Nous n'avons toutefois jamais écrit qu'il fallait faire comme cela ou comme ceci. Ce n'était d'ailleurs pas le but du CFM. Et nous sommes même allés un peu plus loin que la proposition d'étapes. Nous avons en effet mis en place des outils permettant aux métrologues d'appliquer la méthode des moindres carrés généralisés ou d'autres méthodes de type GGMR [ Generalised Gauss-Markov Regression , NDLR]. Côté mathématique, un projet subventionné aussi par la Direction générale de la compétitivité, de l'industrie et des services (DGCIS) a donné naissance à un logiciel disponible gratuitement depuis le début de l'année.

Marc Priel. Mais le guide n'est en aucun cas le mode d'emploi du logiciel…

Michèle Désenfant. Au LNE, nous avons également développé un logiciel interne, pour l'instant encore, mais que nous envisagerons de mettre à disposition gratuitement sur le site internet du LNE, comme l'on fait les Anglais du National Physical Laboratory (NPL). D'autres outils mathématiques se mettent peu à peu en place.

Mesures.Il existe donc un certain nombre d'outils disponibles pour les métrologues afin de les aider à bien mettre en place les étalonnages selon la nouvelle définition. Mais, en ce qui concerne la seconde partie de la définition, qui doit la prendre en compte ?

Marc Priel. Nous sommes restés très prudents sur ce point dans le guide. Il est seulement précisé ce qu'est l'étalonnage selon la nouvelle définition, et que la répartition de chacune de deux parties doit être discutée entre le client et son prestataire. Les laboratoires sont d'emblée montés au créneau en disant: « Vous vous rendez compte, s'il faut changer tous les certificats d'étalonnage distribués sur le marché,cela va être très difficile ! » Si le Cofrac prenait une position en décrétant que c'est le rôle du laboratoire d'étalonnage, ou de l'industriel, la situation pourrait avancer plus vite…

Entre le choix de la prise en compte de la seconde partie de l'étalonnage par le client ou son prestataire, la montée au créneau des laboratoires, la situation pourrait avancer plus vite si le Cofrac prenait position ou si une société comme A+ Métrologie ou Trescal décidait d'appliquer la nouvelle définition de l'étalonnage à tous ses certificats.

Michèle Désenfant. Malgré la complexité du sujet et les freins à sa mise en place, je suis persuadée de son utilité pour les industriels. Quand on voit que les certificats d'étalonnage ne sont souvent même pas lus et qu'ils sont simplement archivés pour les montrer lors d'un audit, de là à ce que les industriels décident de mettre en œuvre une étape de confirmation métrologique, c'est-à-dire de décider si l'écart constaté avec l'étalon convient ou non et, dans la négative, s'il faut utiliser les erreurs pour corriger les indications.

Marc Priel. A moins qu'apparaissent des effets d'entraînement. Imaginons que la société A+ Métrologie ou Trescal, par exemple, décide d'appliquer la nouvelle définition de l'étalonnage à tous ses certificats pour se différencier commercialement de ses concurrents. Cela pourrait faire bouger les choses.