Page mise à jour le 13/04/2019 (Tous droits réservés - TECHNETEA)
Erreurs de manipulation Erreurs de jugement
Développements Electroniques
Trop souvent des erreurs de manipulation amènent à des erreurs de jugement et des pertes de temps. Qui n'a pas pesté, même pendant la phase de développement d'un équipement, contre un système d'acquisition de températures apparemment non fiable avant de s'apercevoir qu'une des sondes de température se retrouve placée sous la lampe de bureau, ou que le soleil a bougé et éclaire une des sondes ?!!!
En toute occasion, l'expérimentateur ou le technicien de développement doit se poser la question s'il ne laisse pas une brêche dans son mode opératoire qui va fausser son évaluation : un mélange mal homogénéisé, une température insuffisamment régulée, un perturbateur électrique à proximité, etc ...
Exemple 1 : quand l'improvisation amène à l'erreur
L'exemple ci-dessous présente une expérimentation dans laquelle toutes les précautions n'ont apparemment pas été prises par l'expérimentateur. De plus, les points de mesure communiqués ne sont pas accompagnés des habituels commentaires et informations complémentaires, ce qui rend l'interprétation particulièrement difficile et hasardeuse.
L'expérimentation consistait en une sonde placée dans un milieu aqueux maintenu à température constante, dans le but de mesurer la variation lente d'une donnée physique en fonction du temps. Il était dès le départ connu que l'effet ne serait visible que très progressivement et seulement au bout d'un certain temps. Lors de cet essai, plusieurs erreurs ont été faites par l'expérimentateur, qui a lui-même décidé du protocole de test :
- la manipulation a été réalisée sur 3 jours avec arrêt pendant la nuit, alors qu'elle aurait dû être faite sans interruption.
- l'expérimentateur a choisi d'utiliser un mode de relevé manuel à des intervalles irréguliers au lieu d'utiliser un relevé informatique temps réel qui lui aurait fourni une trentaine de données par heure.
En conclusion de l'essai, l'expérimentateur a déclaré avoir vu "une donnée globalement constante" (Ceci est bien sûr une affaire de jugement très personnel !!!), alors qu'il aurait voulu observer une donnée lentement décroissance.
Essayons de comprendre ce qu'il s'est passé. Les points rouges indiquent les points de mesure (bien trop peu nombreux car ils ne permettent pas d'appliquer un lissage pour éliminer le bruit de mesure), tandis que les segments verts représentent seulement la courbe tracée de point à point.
Deux événements sont extrêmement notables : Ev2 et Ev2'. La sonde ne peut revenir à 0 que si elle est retirée du milieu aqueux ou si une énorme bulle est apparue dans l'expérimentation. Aucune explication n'est donnée par l'expérimentateur sur ces deux événements, mais la remontée lente sous la forme typique d'une fonction (1 - e-t/T) lors de Ev2, ne laisse aucun doute sur le fait qu'il s'agit d'un phénomène physique car le temps de réponse de la sonde est inférieur à 3 minutes. Un relevé temps réel aurait mis en évidence cette remontée caractéristique de manière encore plus flagrante.
A noter qu'à chaque fois, la valeur finale tend à dépasser la donnée mesurée avant l'événement. Le passage de 30% à 45% lors de Ev2' ne peut s'expliquer que par une modification profonde du milieu en expérimention ou de la position de la sonde. Seul l'expérimentateur pourrait expliquer ce qu'il s'est passé.
Une expérimentation thermique évolutive doit être conduite sans interruption. Il peut être admis qu'entre le 1er jour et le 2eme jour de l'expérimentation, une seule nuit s'est écoulée. Les petites flêches bleues semblent accréditer le fait que l'évolution de la donnée au début du 2eme jour est la suite de celle observée le 1er jour.
Par contre entre le 2eme et le 3eme jour est suspectée une durée d'un week-end complet. En effet il est possible de remarquer une montée de la donnée lors du début du 3eme jour (Ev1') identique à ce qui est déjà observable en début d'expérimentation le premier jour (Ev1). Cela pourrait être dû à une réorganisation du milieu d'expérimentation due à la remise en chauffe, mais malheureusement les points de température n'ont pas été relevés ou du moins pas été communiqués par l'expérimentateur. La courbe fléchée en arc montre bien une correspondance entre la fin du 2eme jour et le point après cette montée au début du 3eme jour.
En fin d'expérimentation (Ev3), le bruit soudain devenu très excessif n'est pas explicable avec les seules données transmises. Y avait-il sur les lieux de l'expérimentation un équipement qui aurait pu perturber la sonde ou le milieu expérimental ? Y avait-il un problème de stabilisation de la température ? Un phénomène a-t-il été observé visuellement ? L'expérimentateur n'a pas jugé utile de commenter cette phase du test, mais malgré ce bruit anormal la donnée apparait clairement décroissante.
Conclusion
De graves aléas de manipulation entachent les résultats, mais la donnée mesurée tend à être décroissante comme attendue. Il est bien évident que l'expérimentation doit être refaite de manière beaucoup plus rigoureuse en s'interrogeant sur les causes qui amènent à de telles anomalies.
Relever des points de mesure n'est pas une fin en soi. Savoir préparer son expérimentation et savoir analyser ses résultats d'un point de vue critique sont deux phases essentielles de la validation technique ou scientifique.
Enfin, transmettre de tels résultats de mesure, de plus sans commentaires sur les événements remarquables, est un non-sens total.
Exemple 2 : quand l'informatique cache la réalité
L'exemple ci-dessous représente le résultat d'une expérimentation chimique. La difficulté réside dans le fait que l'essai demande des prises d'échantillonnages chimiques rapides. Elles sont suivies d'un titrage manuel pour aboutir à des valeurs calculées, qui sont par la suite entrées dans un traitement informatique pour appliquer une méthode de lissage sur les données.
Seule la courbe lissée (en rouge) est transmise comme résultat de l'expérimentation, mais elle fait apparaitre une erreur de grandeur par rapport à ce qui était attendu.
L'examen postérieur des points calculés reportés sur la même figure fait apparaitre immédiatement que les points sont répartis très régulièrement de part et d'autre de la courbe issue de l'informatique. Trop régulièrement même ... Et ceci est parfaitement visible au niveau de la partie asymptotique de la courbe.
Apprendre ensuite qu'en raison de la vitesse d'éxécution nécessaire pour réaliser l'analyse, la courbe est en fait le résultat d'échantillonnages effectués alternativement par deux opérateurs fonctionnant en binome apporte enfin l'explication. Les deux ne reproduisent pas exactement le même mode opératoire pour le titrage. Il s'en suit que la courbe informatique transmise est la moyenne entre les résultats de l'opérateur A (points du haut) et de l'opérateur B (points du bas).
Conclusion
Il y a bien souvent beaucoup d'informations cachées dans les données brutes. Un traitement informatique délivre toujours une information ... mais parfois fausse !
Exemple 3 : quand l'expérimentateur ne va pas au bout de l'analyse
Il arrive malheureusement que l'expérimentateur ne comprenne pas tout l'intérêt du test qu'il effectue, comme dans l'exemple ci-dessous où est testé un nouveau moyen électronique pour mesurer la quantité d'eau dans un mélange pâteux lors du séchage de ce mélange. Comme il s'agit du tout premier essai, personne ne sait à partir de quelle concentration d'eau la sonde va commencer à réagir.
Le séchage est en principe extrèmement long, mais l'expérimentateur imagine un système de séchage forcé qui réduit le test à 24 heures. Il imagine une méthode expérimentale qui l'oblige à faire chaque relevé manuellement aussi bien pour la lecture de la donnée de la sonde en test que pour l'évaluation de la concentration d'eau du mélange qui sert de référence au comparatif avec les données de la sonde. Il s'en suit tout naturellement que l'expérimentation et le séchage forcé doivent être interrompus pendant la nuit.
En final l'expérimentateur dispose de deux courbes en fonction du temps, mais n'a pas l'idée de tracer la courbe de correspondance entre les deux séries de données comme c'est le cas sur la courbe ci-dessous, où les points noirs représentent tous les points de mesure communiqués. En ordonnée se trouve la valeur fournie par la sonde, et en abscisse la concentration d'eau estimée du mélange.
Pour une concentration supérieure à 40% d'eau la sonde est en saturation. Le premier point qui retient l'attention est le point P1. Pourquoi un point si bas, alors que les points suivants sont de valeurs plus élevées ? L'expérimentateur signale dans sa communication finale que la pâte se décolle de la sonde au point P1, mais ne transmet pas de photo. Par principe la sonde réagit à son environnement physique sans contact, et un décollement de la pâte n'a pas de réelle influence.
Est-ce que les deux points P2 sont déjà l'amorce de la descente comme peut l'interprèter la courbe en tirets bleus ? Aucune réponse ne peut être apportée car malheureusement à ce moment là l'expérimentation est justement arrêtée pour la nuit.
Lorque le test est repris, les points suivants remontent, comme si la distribution d'eau s'était réorganisée pendant la période de repos. Ceci prouve que la méthode de séchage forcé est trop rapide, et introduit une non-homogénéité dans le mélange. La pâte n'a pas recollé à la sonde pendant cette période de repos, l'expérimentateur l'aurait signalé. Les points P1 et P2 sont retirés de la courbe, et aucune explication ne peut être fournie quant à leurs valeurs.
Etant donné le doute réeel sur l'homogénéité de la distribution d'eau, il n'est pas possible d'assurer connaître la concentration d'eau au point précis où est installée la sonde, car la méthode d'évaluation imaginée par l'expérimentateur pour fixer la référence suppose une homogénéité parfaite du mélange. Il est donc impossible de savoir si pour la valeur 80 délivrée par la sonde (voir horizontale 80), la concentration d'eau au niveau de la sonde est de 18% ou de 32%.
Sur la descente finale, le point P3 a été arbitrairement retiré de la courbe car il semble très légèrement douteux ; une valeur à 40 l'aurait fait intégrer sans hésitation. Il faut constater que le manque de points d'échantillonnage supplémentaires dans cette zone ne permet pas du tout de se faire une idée précise du comportement de la sonde, bien que ce soit la partie la plus intéressante.
Cela pourrait d'ailleurs tout aussi bien être le point juste après P3, qui pourrait être qualifié de douteux, une valeur plus faible aurait été plus satisfaisante. Quoi qu'il en soit, ces deux points consécutifs ne s'insèrent pas correctement dans une courbe naturelle.
Conclusion
Si l'objectif était d'évaluer la sonde pour une concentration d'eau supérieure à 40%, le test est concluant et la sonde n'est pas adaptée. Par contre pour les valeurs de concentration inférieures à 25%, la sonde réagit mais ne peut pas être caractérisée correctement par le mode opératoire mis en oeuvre à cause des doutes qu'il introduit. Il est dommage que l'expérimentateur s'acharne à faire autant de points de mesure quand il n'y a rien à voir, mais néglige malheureusement le moment où cela devient intéressant.
Dans toute manipulation :
- il ne faut jamais hésiter à réévaluer un point s'il semble douteux. Pour cela il est nécessaire de "sentir" la courbe de réponse en traçant les points progressivement et non pas seulement en fin d'expérimentation lorsqu'il est trop tard.
- quand la donnée évolue rapidement, il est conseillé de réduire la période d'échantillonnage de manière à disposer de suffisamment de points de mesure pour pouvoir éventuellement appliquer un lissage par la suite.
- d'une manière générale, il faut imaginer les modes opératoires de manière à privilégier la prise de donnée automatique par une informatique.
- se méfier du mode opératoire à chaque fois qu'il peut générer une non-uniformité du milieu en étude.
- ne jamais interrompre une expérimentation dont les résultats pourraient être faussés par l'interruption.
