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09 juillet 2019

La mesure : panacée ou parapluie

A la fin de la randonnée, certains sortent leur smartphone pour annoncer fièrement qu'ils ont parcouru 18,2 km. D'autres trouvent 19,3 à la surprise de ceux qui font d'habitude aveuglément confiance à la mesure de leur merveilleux compagnon. Même ceux qui savaient et avaient étalonné leur pas avaient oublié qu'il variait avec la pente du chemin. Deux ou trois avaient heureusement utilisé leur GPS mais trouvaient encore des valeurs différentes... Tous ces écarts s'expliquent très bien si on prend la peine de réfléchir à la méthode de mesure.

La foi dans la technique et le pouvoir des nombres se retrouvent malheureusement trop souvent dans des contextes industriels (et je préfère ne pas aborder ici leur usage en politique).

Au cours de longues réunions d'experts auxquelles j'ai été convié en tant qu'auditeur et où étaient confrontés, pour faire court, les points de vue de l'ASN (Autorité de Sûreté Nucléaire) et d'AREVA (1) de très nombreuses mesures ont été prises en considération, mais leurs valeurs exactes très dispersées n'ont aucunement été remises en cause. La dispersion s'explique largement par un aspect "matériau" mais la façon dont les mesures ont été faites n'a été exposée à aucun moment. Et pourtant, l'objet de la mesure, la ténacité (pour ceux qui connaissent) est un concept de mécanique très abstrait. On n'y accède, grâce à des hypothèses simplificatrices, qu'au travers de modèles mathématiques établis dans un contexte idéal. Mais les ingénieurs amenés à fréquemment utiliser les valeurs de ces mesures, comme par exemple dans des calculs numériques, ou pour comparer des matériaux entre eux, finissent par en acquérir une perception intuitive qui confère à cette grandeur une existence réelle et, au bout du compte, qui inspire confiance dans les mesures.

Mon domaine d'expertise est celui des mesures mécaniques les plus basiques de forces et de déplacements, plus particulièrement dans le domaine dynamique (2).

Dans le domaine statique (de la vie quotidienne) on peut facilement mesurer une longueur par simple comparaison avec une grandeur connue (et un déplacement qui se ramène à la différence de deux longueurs). On ne discute pas la taille d'un objet. La mesure d'une force est plus délicate car elle repose toujours sur la mise en œuvre d'une théorie permettant d'ailleurs souvent de se ramener au cas précédent (allongement d'un ressort).

La mesure est plus complexe en dynamique où les théories simples ne suffisent plus. La notion de temps y intervient apportant avec elle celles de vitesse, d'accélération et d'inertie - pour les plus basiques.

Les concepteurs concernés par la dynamique (de la sécurité passive au crash à la perforation de blindages) utilisent prioritairement aujourd'hui des programmes de calcul dans lesquels on prend en compte les effets d'inertie et qui se nourrissent aussi de la "réponse" des matériaux constitutifs à un chargement. Cette "réponse" est modélisée par ce qu'on appelle les "relations de comportement" qui relient des grandeurs mathématiques non accessibles à l'intuition, ni à la mesure directe.

Ces relations sont établies à partir d'essais sur des échantillons (ceux qui ont fait l'objet de mes recherches) pour permettre in fine de calculer la réponse de structures. Comme l'échantillon est lui-même une structure, cette opération n'a rien d'évident. Mais les exigences industrielles ont poussé, dans les années 50, à la mise au point d'une méthode praticable au prix d'hypothèses restrictives, à une époque ou l'acquisition numérique n'existait pas. Cette méthode se ramène à l'utilisation de formules reliant "la" loi de comportement recherchée à certaines mesures directes.

Faute de connaître et de comprendre ces hypothèses, certains utilisateurs appliquent ces formules sans recul. Les valeurs qu'ils en déduisent sont le plus souvent destinées à des industriels qui n'ont pas la compétence pour estimer la qualité des résultats... qui peuvent être très largement erronés dans certains cas. Mon activité consiste à jouer un rôle de médiateur entre les industriels et les laboratoires chargés des mesures.

La principale difficulté que j'y rencontre tient principalement à des aspects psychologiques. Ni les laboratoires à qui sont sous-traités les essais, ni les industriels clients (qui ont parfois leurs propres moyens d'essais) n'envisagent d'admettre que leurs compétences pourraient être insuffisantes (3). C'est en particulier parce qu'il s'agit d'expérimentation car, par opposition, côté industriel, les ingénieurs impliqués dans le processus accepteraient volontiers de reconnaître une certaine méconnaissance des théories (4). Côté laboratoires d'essais, quand ils sont universitaires, ce serait plutôt par fierté (et aussi par manque de temps et de moyens) qu'ils refuseraient d'évaluer certaines faiblesses. Il est donc très difficile de proposer une médiation dont les deux parties pourraient bénéficier, sans apparaître prétentieux.

Mais heureusement, assez peu de catastrophes pourraient découler de mauvaises mesures dans mon domaine. Dans les applications militaires elles passeraient inaperçues et bien d'autres choix approximatifs peuvent menacer la sûreté des voitures, des avions ou des centrales nucléaires. Pour avoir fréquenté de nombreux collègues, en France et dans le monde, et expertisé beaucoup d'articles scientifiques, j'ai acquis la conviction que mon expérience n'est pas unique.

J'ai gardé de bonnes relations avec des anciens étudiants confrontés au contexte industriel qui me confient parfois qu'ils déplorent que des décisions techniques soient souvent prises au nom de raisons managériales par des décisionnaires s'appuyant sur des mesures dont ils ne mettent pas en doute la pertinence.

Une approche insuffisamment critique des aspects techniques et de la mesure en particulier peut donc être parfois la première source de mauvais choix stratégiques. Une des missions auprès des décisionnaires que nous sommes amenés à côtoyer pourrait alors être d'attirer leur attention sur cette question.

Gérard Gary
gerard.gary@polytechnique.edu
linkedin.com/in/gerard/gary

Consulter les autres articles parus dans la Lettre XMP-CONSULT n°4 (juillet 2019)

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