ISO/TS 14253-4:2010
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment — Part 4: Background on functional limits and specification limits in decision rules
Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment — Part 4: Background on functional limits and specification limits in decision rules
ISO 14253-4:2010 outlines the main assumptions behind the theoretically ideal decision rules established in ISO 14253-1. It discusses why these rules have to be the default rules and what considerations should be taken into account before applying different decision rules. ISO 14253-4:2010 applies to all specifications defined in general GPS standards (see ISO/TR 14638), i.e. standards prepared by ISO/TC 213, including workpiece specifications (usually given as specification limits), and measuring equipment specifications (usually given as maximum permissible errors).
Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des équipements de mesure — Partie 4: Informations de base sur les limites fonctionnelles et les limites de spécification dans les règles de décision
L'ISO 14253-4:2010 décrit les grandes lignes des principales hypothèses sous-jacentes aux règles de décision théoriquement idéales établies dans l'ISO 14253-1. Elle expose les raisons pour lesquelles ces règles sont celles à utiliser par défaut, ainsi que les considérations à prendre en compte avant d'appliquer d'autres règles de décision. L'ISO 14253-4:2010 s'applique à toutes les spécifications définies dans les normes GPS générales (voir l'ISO/TR 14638), c'est-à-dire les normes préparées par l'ISO/TC 213, y compris: les spécifications de pièces (généralement exprimées sous forme de limites de spécification), et les spécifications d'équipements de mesure (généralement exprimées en erreurs maximales tolérées).
General Information
Buy Standard
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 14253-4
First edition
2010-05-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Inspection by measurement of
workpieces and measuring equipment —
Part 4:
Background on functional limits and
specification limits in decision rules
Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la
mesure des pièces et des équipements de mesure —
Partie 4: Informations de base sur les limites fonctionnelles et les limites
de spécification dans les règles de décision
Reference number
ISO/TS 14253-4:2010(E)
©
ISO 2010
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2010
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Definitions .1
4 Relationship between functional limits and specification limits.2
4.1 General .2
4.2 The one-sided case .2
4.3 The two-sided case .6
5 How functional limits are determined .9
5.1 Ideal situation .9
5.2 Use of earlier models .9
5.3 Reverse engineering .9
5.4 Trial and error .10
5.5 Method based on a set of working examples.10
6 Specification limits and how specification limits are determined relative to functional
limits .10
6.1 General .10
6.2 Ideal situation .10
6.3 Specification reduced by assumed measurement uncertainty .10
6.4 Specification reduced by an arbitrary amount.11
7 Shape of assumed functional deterioration curve.11
7.1 Ideal situation .11
7.2 Gradual deterioration.11
8 Determining specification limits .12
8.1 Ideal situation .12
8.2 Batch parts made by desired process .12
9 Alternative basis for decision rules.12
9.1 General .12
9.2 Alternative decision rules.12
9.3 Choice of alternative decision rules.13
Annex A (informative) Relation to the GPS matrix model.14
Bibliography.16
© ISO 2010 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of document:
⎯ an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
⎯ an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 14253-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
ISO 14253 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications (GPS) —
Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment:
⎯ Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with specifications
⎯ Part 2: Guidance for the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of measuring
equipment and in product verification
⎯ Part 3: Guidelines for achieving agreements on measurement uncertainty statements
⎯ Part 4: Background on functional limits and specification limits in decision rules [Technical Specification]
iv © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
Introduction
This part of ISO 14253 is a geometrical product specifications (GPS) standard and is to be regarded as a
global GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences the chain links 3, 4, 5 and 6 of all chains of general
GPS standards.
For more detailed information on the relation of this part of ISO 14253 to other standards and the GPS matrix
model, see Annex A.
The decision rules given in ISO 14253-1, which apply unless otherwise specified, are designed to ensure that
workpieces and measuring equipment are within the specification and that disputes over whether workpieces
and measuring equipment are within the specification can be avoided.
In order for the decision rules to work as designed, it is important to first give proof of conformance. In other
words, the user/buyer of the product in question should always require the manufacturer/supplier/seller of the
product to provide proof of conformance with the product.
If subsequent incoming inspection proves nonconformance, uncertainty budgets can be examined according
to ISO 14253-3 for mutual assurance of their validity. If it is concluded that both uncertainty budgets are valid,
the only conclusion is that one or the other or both measurement results are unrepresentative for the
measurement process in question.
If, for some reason, the user of the product does not want the supplier to provide the first proof, but instead
relies on incoming inspection, the user should reduce the functional limits by the measurement uncertainty of
the incoming inspection to arrive at the contractual specification limits that are communicated to, and
negotiated and agreed with, the supplier.
A separate problem is that of the reseller, who purchases product from a manufacturer and resells it to the
user. The decision rules given in ISO 14253-1 will function correctly if the reseller requires the manufacturer of
the product to provide proof of conformance and subsequently provides that proof to the user. If the reseller
for some reason decides to prove conformance to the user independently, there will be cases where neither
conformance nor nonconformance can be proven, so the reseller can neither return nor resell the product
based on the original specification. Consequently, this approach is not recommended.
The decision rules in ISO 14253-1 are also based on a number of assumptions. When these assumptions are
not true, these decision rules may not be economically optimal. This part of ISO 14253 outlines these
assumptions and discusses why they are the theoretically ideal assumptions.
For workpieces, only the creator of the specification (the designer) can be expected to know whether the
assumptions are true. Therefore, any deviations from the ISO 14253-1 decision rules can only be initiated and
documented by the specification owner.
For measuring equipment, a specification may be based on a standard, written unilaterally by the
manufacturer or purchaser of the equipment or written in cooperation between the manufacturer and the
purchaser of the equipment. If the specification is based on an ISO standard, and the standard does not
indicate other decision rules, the rules of ISO 14253-1 apply. In other cases, the decision rules can only be
documented by the specification author(s).
It must be recognized that the decision rules, whether they are given implicitly or explicitly, are part of the
specification.
It must further be recognized that the issues involved in choosing the optimal set of decision rules are
complicated and that it is unrealistic to expect that simple rules can suit every circumstance. Parties should
ensure access to competent technical resources before deviating from the ISO 14253-1 decision rules.
© ISO 2010 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
In this case, the specification owner must explicitly recognize that decision rules other than those defined in
ISO 14253-1 apply, and that documentation of this policy needs to be prepared and be made available to
trading partners (customers and/or suppliers) and be referenced in the technical product documentation.
vi © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 14253-4:2010(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by
measurement of workpieces and measuring equipment —
Part 4:
Background on functional limits and specification limits in
decision rules
1 Scope
This part of ISO 14253 outlines the main assumptions behind the theoretically ideal decision rules established
in ISO 14253-1. It discusses why these rules have to be the default rules and what considerations should be
taken into account before applying different decision rules.
This part of ISO 14253 applies to all specifications defined in general GPS standards (see ISO/TR 14638),
i.e. standards prepared by ISO/TC 213, including
⎯ workpiece specifications (usually given as specification limits), and
⎯ measuring equipment specifications (usually given as maximum permissible errors).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 14253-1:1998, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces
and measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
3 Definitions
3.1
reverse engineering
design process that consists in analysing the shape, dimensions and function of a finished part or prototype
and using this information to produce a similar product
3.2
product functional level
how well the product functions overall
3.3
product attribute functional level
how well the product functions with regard to a particular attribute
NOTE The overall product functional level depends on the product attribute functional levels for all the product
attributes.
© ISO 2010 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
3.4
workpiece functional level
how well a product made up of the workpiece in question and a set of acceptable workpieces functions overall
3.5
workpiece characteristic functional level
how well a product made up of the workpiece in question and a set of acceptable workpieces functions with
regard to the attributes influenced by the characteristic in question
NOTE The overall workpiece functional level depends on the workpiece characteristic functional levels for all the
workpiece characteristics.
3.6
functional level of metrological characteristic
how well a measuring equipment with the metrological characteristic in question and a set of acceptable
metrological characteristics functions with regard to the attributes influenced by the characteristic in question
3.7
functional deterioration curve
graphical representation of the relationship between the product (attribute) functional level and the value of a
geometrical characteristic, a combination of geometrical characteristics or a metrological characteristic
NOTE In general, the translation from product attribute functional level to derived functional limits for geometrical
characteristics or metrological characteristics is not perfect. Correlation uncertainty (see ISO/TS 17450-2) quantifies this
imperfection.
4 Relationship between functional limits and specification limits
4.1 General
The management policy for determining specification limits (the specification limit operator) determines the
relationship between the functional limits and the specification limits that are specified on the drawing.
In many cases, several workpieces and several features and characteristics of those features on each
workpiece contribute to a given function.
Choosing the right characteristics of the right features for the specification is crucial for ensuring that the
specification is functionally relevant. It is the responsibility of the specification creator to select the functionally
relevant characteristics for the specification.
Most functions depend on a one-sided specification limit. For example, the ability of a shaft to fit into a given
hole depends on its diameter not being too large. There is no lower limit on the range of diameters that can fit
into the hole. The lower limit of the specification for the diameter of such a shaft serves an entirely different
function, e.g. that the shaft may not fit too loosely, the interface may not leak, or the shaft may not be too
weak.
4.2 The one-sided case
The theoretically ideal assumption that is used for defining fundamental rules in GPS, including the decision
rules defined in ISO 14253-1, is that the specification limits are equal to the functional limits and that the
function of the workpiece is 100 % when the specification limit is not exceeded and 0 % when it is exceeded
(see Figure 1).
2 © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
A
100 %
C
0 %
SL
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
C workpiece conforms
SL specification limit
NOTE For an upper specification limit, the workpiece function is 100 % (full functionality) when the specified
characteristic value is below the specification limit (SL) and 0 % when the specified characteristic value is above the
specification limit (SL). The situation is similar, but reversed, for a lower specification limit.
Figure 1 — One-sided case with specification limit equal to functional limit
The workpiece functional level deterioration curve generally has a different shape from that shown in Figure 1
(see Figure 2). This functional level curve may represent the diameter of a shaft whose function it is to fit into
a hole. As the diameter becomes too large, the functional level deteriorates rapidly because the shaft no
longer fits into the hole.
A
100 %
0 %
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
NOTE 1 The abore is an example of an upper functional limit where the workpiece function deteriorates gradually as
the specified characteristic value is increased beyond the range where it is 100 %. The situation is similar, but reversed,
for a lower specification limit.
NOTE 2 The “tail” can either represent the situation where a press fit still allows assembly with a perfect counterpart, or
the situation where variation in the counterpart still allows assembly, as the function of fit is dependent on the difference
between the two sizes rather than on the one size only.
Figure 2 — One-sided case with deteriorating functional level of workpiece
© ISO 2010 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
The functional level deterioration curve has different shapes and deteriorate at different rates for different
functions (see Figure 3).
A
100 %
0 %
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
NOTE For different functions, the workpiece function degrades gradually at different rates as the specified
characteristic value is increased beyond the range where it is 100 %.
Figure 3 — One-sided case with different deteriorating functional levels of workpiece
In the cases shown in Figures 2 and 3, it is necessary to define a minimum acceptable functional level before
functional limits can be considered meaningful (see Figure 4).
An example of this situation is the vibration of a turbine shaft. Vibration is caused by imbalances in the turbine
due to, for example, straightness deviations in the axis of the turbine shaft, roundness deviations of the turbine
shaft and variation in the weight of the fan blades. As the vibration level increases, the noise increases and
the life of the turbine decreases. The design criteria for the turbine include a requirement for minimum life. It is
impossible to manufacture a turbine with no vibration and the manufacturing cost generally goes up as
tolerances are reduced to limit vibration, so the design is based on an acceptable level of vibration that leads
to an acceptable life span. This acceptable level of vibration defines the X % workpiece functional level in
Figure 4. Specifications for the workpieces that make up the turbine can be derived from this minimum
acceptable functional level.
A
100 %
X %
C
0 %
LFL UFL
B
Key
A workpiece characteristic functional level LFL lower functional limit
B characteristic value UFL upper functional limit
C workpiece conforms
NOTE A minimum functional level of X % is determined and the functional limit is determined as the point where the
function degrades beyond this value.
Figure 4 — One-sided case with defined minimum acceptable functional level
4 © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
A
I
II
100 %
III
F1 %
F2 %
F3 %
C
0 %
B
FL=UFL2 UFL1 UFL3
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
C workpiece conforms
I function 1
II function 2
III function 3
FL functional limit
UFL upper functional limit
Figure 5 — A characteristic value determines the functional level for three functions
Figure 5 shows the situation where one characteristic value determines the functional level for three functions.
Each function has a minimum acceptable functional level F1, F2 or F3. These minimum acceptable functional
levels each determine an upper functional limit for the characteristic value UFL1, UFL2 or UFL3. The
functional limit (FL) is the most restrictive of these upper functional limits, in this case UFL2.
Once the functional limit (FL) is determined as in Figure 4 or Figure 5, the specification limit (SL) may,
optionally, be placed before the functional limit as in Figure 6. In principle, it could also be placed after the
functional limit, but it is hard to find a case where it would be meaningful to do this on purpose.
In many cases, companies have a (written or unwritten) management policy that dictates the relationship
between specification limits and functional limits.
© ISO 2010 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
A
100 %
C
0 %
SL FL
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
C workpiece conforms
FL functional limit
SL specification limit
NOTE For an upper functional limit (UFL), the workpiece function is 100 % (full functionality) when the specified
characteristic value is below the functional limit (FL) and 0 % when the specified characteristic value is above the
functional limit (FL). However, the specification limit (SL) is placed before the functional limit. The situation is similar, but
reversed, for a lower specification limit.
Figure 6 — One-sided case with specification limit placed before the functional limit
4.3 The two-sided case
In some cases, the characteristic value has to be within an interval for the workpiece function to be acceptable.
In such a case, the workpiece function may be 100 % when the characteristic value is between the
specification limits and 0 % when it is outside those limits (see Figure 7).
A
100 %
C
0 %
LSL USL
B
Key
A workpiece characteristic functional level LSL lower specification limit
B characteristic value USL upper specification limit
C workpiece conforms
NOTE The workpiece function is 100 % (full functionality) when the specified characteristic value is between the
lower specification limit (LSL) and the upper specification limit (USL) and 0 % when the specified characteristic value is
outside this interval.
Figure 7 — Two-sided case with specification limits equal to functional limits
6 © ISO 2010 – All rights reserved
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
The workpiece functional level deterioration curve generally has a different shape from that shown in Figure 7
(see Figure 8). In general, the shape of the curve is different at the two ends.
A
100 %
0 %
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
NOTE The workpiece function degrades gradually as the specified characteristic value falls beyond the range where
it is 100 %. The rate of degradation is different at the two ends of the range.
Figure 8 — Two-sided case with deteriorating functional levels of workpiece
In the case shown in Figure 8, it is necessary to define a minimum acceptable function level before functional
limits can be considered meaningful (see Figure 9).
A
100 %
X %
C
0 %
LFL UFL
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
C workpiece conforms
LFL lower functional limit
UFL upper functional limit
NOTE A minimum function level of X % is determined and the functional limits are determined as the points where
the function degrades beyond this value.
Figure 9 — Two-sided case with defined minimum acceptable functional levels
© ISO 2010 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(E)
A characteristic value may determine the functional level for several functions. In this situation, as in the one-
sided case, the overall functional limits are determined by the most restrictive amongst the upper functional
limits and lower functional limits.
Once the functional limits are determined as in Figure 9, the specification limits may, optionally, be placed
inside the functional limit as in Figure 10. In principle, they could also be placed beyond the functional limits,
but it is hard to find a case where it would be meaningful to do this on purpose.
As for the case described in Figure 6, companies may have a (written or unwritten) management policy that
dictates that specification limits have a different relationship to the functional limits (see Figure 10). The
specification limits are not necessarily placed at the same distance from the functional limits.
A
100 %
C
0 %
LFL LSL USL UFL
B
Key
A workpiece characteristic functional level
B characteristic value
C workpiece conforms
LFL lower functional limit
UFL upper functional limit
LSL lower specification limit
USL upper specification limit
NOTE The workpiece function is 100 % (full functionality) when the specified characteristic value is between the
lower functional limit (LFL) and the upper functional limit (UFL) and 0 % when the specified characteristic value is outside
this interval. However, the lower specification limit (LSL) and the upper specification limit (USL) are placed inside the
functional limits.
Figure 10 — Two-sided case with specification limits placed inside the functional limits
The above discussion covers the situation where one characteristic value governs one workpiece function.
The common situation where one function is impeded if a characteristic value is too large and another function
is impeded if it is too small is not addressed in Figures 7 to 10. Rather, these should be considered two
separate incidents of the situation addressed in Figures 1 to 6 (one for the upper limit and one for the lower
limit). In particular, this means that the minimum acceptable function level may be different for the two limits.
In other cases, two different characteristic values
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 14253-4
Première édition
2010-05-15
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Vérification par la mesure des
pièces et des équipements de mesure —
Partie 4:
Informations de base sur les limites
fonctionnelles et les limites de
spécification dans les règles de décision
Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by
measurement of workpieces and measuring equipment —
Part 4: Background on functional limits and specification limits in
decision rules
Numéro de référence
ISO/TS 14253-4:2010(F)
©
ISO 2010
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2010
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Définitions .1
4 Relation entre les limites fonctionnelles et les limites de spécification .2
4.1 Généralités .2
4.2 Cas unilatéral .2
4.3 Cas bilatéral .6
5 Méthode de détermination des limites fonctionnelles .10
5.1 Situation idéale .10
5.2 Utilisation de modèles antérieurs.10
5.3 Rétro-ingénierie .10
5.4 Expérimentation systématique .10
5.5 Méthode fondée sur un groupe d'exemples de travail .11
6 Limites de spécification et méthode de détermination des limites de spécification par
rapport aux limites fonctionnelles.11
6.1 Généralités .11
6.2 Situation idéale .11
6.3 Spécification réduite par l'incertitude de mesure supposée .11
6.4 Spécification réduite d'une quantité arbitraire.12
7 Forme de la courbe de dégradation fonctionnelle supposée.12
7.1 Situation idéale .12
7.2 Dégradation progressive .12
8 Détermination des limites de spécification .13
8.1 Situation idéale .13
8.2 Lot de pièces fabriquées par le processus désiré.13
9 Base alternative pour les règles de décision .13
9.1 Généralités .13
9.2 Règles de décision alternatives.14
9.3 Choix de règles de décision alternatives.14
Annexe A (informative) Relation avec la matrice GPS .15
Bibliographie.17
© ISO 2010 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents:
— une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
— une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TS 14253-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
L'ISO 14253 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique des
produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des équipements de mesure:
⎯ Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la spécification
⎯ Partie 2: Lignes directrices pour l'estimation de l'incertitude dans les mesures GPS, dans l'étalonnage des
équipements de mesure et dans la vérification des produits
⎯ Partie 3: Lignes directrices pour l'obtention d'accords sur la déclaration des incertitudes de mesure
⎯ Partie 4: Informations de base sur les limites fonctionnelles et les limites de spécification dans les règles
de décision [Spécification technique]
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 14253 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits (GPS)
et doit être considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence les maillons 3, 4,
5 et 6 de toutes les chaînes de normes GPS générales.
Pour de plus amples informations sur la relation de la présente partie de l'ISO 14253 avec les autres normes
et la matrice GPS, voir l'Annexe A.
Les règles de décision exposées dans l'ISO 14253-1 et qui, sauf indication contraire, s'appliquent, sont
destinées à garantir que les pièces et équipements de mesure sont dans la spécification et à éviter toute
contestation liée au respect ou non-respect de la spécification par les pièces et équipements de mesure
concernés.
Pour assurer la bonne application des règles de décision, il est important de commencer par apporter la
preuve de la conformité. En d'autres termes, il est toujours recommandé à l'utilisateur/acheteur du produit en
question d'exiger que le fabricant/fournisseur/vendeur apporte la preuve de la conformité du produit.
Si une vérification ultérieure démontre la non-conformité, les budgets d'incertitude pourront être examinés
conformément à l'ISO 14253-3 afin de donner l'assurance mutuelle de leur validité. Si les deux budgets
d'incertitude sont jugés valables, la seule conclusion est que l'un ou l'autre des résultats (voire les deux) n'est
pas représentatif du processus de mesurage en question.
Si, pour une raison quelconque, l'utilisateur du produit ne souhaite pas que le fournisseur lui apporte la
première preuve et qu'il se fonde sur la phase de vérification, il est recommandé à l'utilisateur de réduire les
limites fonctionnelles par l'incertitude de mesure de la vérification à venir afin d'aboutir aux limites de
spécification contractuelles qui sont communiquées, négociées et convenues avec le fournisseur.
Un problème distinct est celui du revendeur qui achète un produit auprès d'un fabricant et qui le revend à
l'utilisateur. Les règles de décision exposées dans l'ISO 14253-1 fonctionneront correctement si le revendeur
exige du fabricant du produit qu'il lui fournisse la preuve de la conformité et, de ce fait, qu'il fournisse cette
preuve à l'utilisateur. Si le revendeur décide, pour une raison quelconque, de prouver la conformité à
l'utilisateur de manière indépendante, il apparaîtra des cas où ni la conformité ni la non-conformité ne
pourront être prouvées, si bien que le revendeur ne pourra ni retourner ni revendre le produit sur la base de la
spécification d'origine. Cette approche n'est donc pas recommandée.
Les règles de décision de l'ISO 14253-1 sont également fondées sur un certain nombre d'hypothèses.
Lorsque ces hypothèses ne sont pas vraies, ces règles peuvent ne pas être optimales d'un point de vue
économique. La présente partie de l'ISO 14253 décrit ces hypothèses dans les grandes lignes et explique les
raisons pour lesquelles elles sont théoriquement idéales.
Pour les pièces, seul le créateur de la spécification (le concepteur) serait à même de savoir si les hypothèses
sont vraies. Par conséquent, tout écart par rapport aux règles de décision de l'ISO 14253-1 peut être admis et
documenté uniquement par le propriétaire de la spécification.
Pour les équipements de mesure, une spécification peut être fondée sur une norme, rédigée unilatéralement
par le fabricant ou l'acheteur de l'équipement ou écrite conjointement entre le fabricant et l'acheteur. Si la
spécification se fonde sur une Norme internationale et que cette dernière n'indique pas d'autres règles de
décision, les règles de l'ISO 14253-1 s'appliquent. Dans les autres cas, les règles de décision peuvent être
documentées par l'auteur ou les auteurs de la spécification.
Il est admis que les règles de décision, qu'elles soient formulées de manière implicite ou explicite, font partie
intégrante de la spécification.
© ISO 2010 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
Il est également admis que les problèmes posés lors du choix de l'ensemble de règles de décision optimal
sont complexes et qu'il semble peu réaliste que des règles simples soient applicables dans chaque cas. Les
parties sont encouragées à assurer l'accès à des ressources techniques compétentes avant de s'écarter des
règles de décision de l'ISO 14253-1.
Dans ce cas, le propriétaire de la spécification reconnaît explicitement que des règles de décision différentes
de celles définies dans l'ISO 14253-1 s'appliquent et qu'il est nécessaire d'élaborer une documentation
relative à cette politique, puis de la mettre à la disposition des partenaires commerciaux (clients et/ou
fournisseurs) et de la référencer dans la documentation technique du produit.
vi © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 14253-4:2010(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification
par la mesure des pièces et des équipements de mesure —
Partie 4:
Informations de base sur les limites fonctionnelles et les limites
de spécification dans les règles de décision
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 14253 décrit les grandes lignes des principales hypothèses sous-jacentes aux
règles de décision théoriquement idéales établies dans l'ISO 14253-1. Elle expose les raisons pour lesquelles
ces règles sont celles à utiliser par défaut, ainsi que les considérations à prendre en compte avant d'appliquer
d'autres règles de décision.
La présente partie de l'ISO 14253 s'applique à toutes les spécifications définies dans les normes GPS
générales (voir l'ISO/TR 14638), c'est-à-dire les normes préparées par l'ISO/TC 213, y compris:
⎯ les spécifications de pièces (généralement exprimées sous forme de limites de spécification), et
⎯ les spécifications d'équipements de mesure (généralement exprimées en erreurs maximales tolérées).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 14253-1:1998, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et
des équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité
à la spécification
3 Définitions
3.1
rétro-ingénierie
processus de conception consistant à analyser la forme, les dimensions et la fonction d'une pièce finie ou d'un
prototype, puis à exploiter ces informations afin d'obtenir un produit similaire
3.2
niveau fonctionnel d'un produit
niveau de fonctionnalité globale du produit
3.3
niveau fonctionnel d'un produit par rapport à un attribut
niveau de fonctionnalité du produit par rapport à un attribut spécifique
NOTE Le niveau fonctionnel global du produit dépend des niveaux fonctionnels par rapport à tous les attributs de ce
produit.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
3.4
niveau fonctionnel d'une pièce
niveau de fonctionnalité globale d'un produit constitué de la pièce en question et d'un ensemble de pièces
acceptables
3.5
niveau fonctionnel d'une pièce par rapport à une caractéristique
niveau de fonctionnalité d'un produit constitué de la pièce en question et d'un ensemble de pièces
acceptables par rapport aux attributs influencés par la caractéristique en question
NOTE Le niveau de fonctionnalité globale dépend des niveaux de fonctionnalité par rapport à toutes les
caractéristiques de la pièce.
3.6
niveau fonctionnel d'une caractéristique métrologique
niveau de fonctionnalité d'un équipement de mesure par rapport à la caractéristique métrologique en question,
et d'un ensemble de caractéristiques métrologiques acceptables par rapport aux attributs influencés par la
caractéristique en question
3.7
courbe de dégradation fonctionnelle
représentation graphique de la relation entre le niveau fonctionnel (attribut) du produit et la valeur d'une
caractéristique géométrique, d'une combinaison de caractéristiques géométriques ou d'une caractéristique
métrologique
NOTE En général, la conversion du niveau fonctionnel du produit par rapport à un attribut en limites fonctionnelles
dérivées pour des caractéristiques géométriques ou métrologiques n'est pas parfaite. L'incertitude sur la corrélation (voir
l'ISO/TS 17450-2) quantifie cette imperfection.
4 Relation entre les limites fonctionnelles et les limites de spécification
4.1 Généralités
La politique de management des limites de spécification (l'opérateur de limites de spécification) détermine la
relation entre les limites fonctionnelles et les limites de spécification indiquées sur le dessin.
Dans de nombreux cas, plusieurs pièces et éléments, ainsi que leurs caractéristiques sur chaque pièce,
contribuent à une fonction donnée.
Le choix de caractéristiques parfaitement adaptées aux éléments pour la spécification est crucial pour
s'assurer que la spécification est pertinente du point de vue fonctionnel. Le créateur de la spécification est
tenu de choisir les caractéristiques fonctionnellement pertinentes de la spécification.
La plupart des fonctions dépendent d'une limite de spécification unilatérale. Par exemple, la capacité
d'ajustement d'un arbre dans un trou donné dépend de son diamètre qui ne doit pas être trop grand. Il n'y a
aucune limite inférieure pour la plage des diamètres qui peuvent rentrer dans le trou. La limite inférieure de la
spécification du diamètre de cet arbre a une fonction totalement différente: elle permet par exemple de
préciser que l'arbre ne doit pas être ajusté avec un jeu trop important, que l'interface ne doit présenter aucune
fuite ou que l'arbre ne doit pas être affaibli.
4.2 Cas unilatéral
L'hypothèse théoriquement idéale qui sert à définir les règles fondamentales en GPS, y compris les règles de
décision de l'ISO 14253-1, est que les limites de spécification sont égales aux limites fonctionnelles et que la
fonctionnalité de la pièce est de 100 % lorsque la limite de spécification n'est pas dépassée et de 0 %
lorsqu'elle l'est (voir Figure 1).
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
A
100 %
C
0 %
SL
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce C pièce conforme
B valeur caractéristique SL limite de spécification
NOTE Pour une limite de spécification supérieure, la fonctionnalité d'une pièce est de 100 % (fonctionnalité totale)
lorsque la valeur caractéristique spécifiée est inférieure à la limite de spécification (SL), et de 0 % lorsqu'elle est
supérieure à cette limite. Pour une limite de spécification inférieure, la situation est similaire mais opposée.
Figure 1 — Cas unilatéral avec limite de spécification et limite fonctionnelle identiques
La courbe de dégradation du niveau fonctionnel d'une pièce a généralement une forme différente de celle de
la Figure 1 (voir Figure 2). Cette courbe de niveau fonctionnel peut représenter le diamètre d'un arbre dont la
fonction est d'être ajusté dans un trou. Lorsque le diamètre devient trop important, le niveau fonctionnel se
dégrade rapidement car l'arbre ne rentre plus dans le trou.
A
100 %
0 %
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
NOTE 1 Exemple de limite fonctionnelle supérieure où la fonction d'une pièce se dégrade progressivement lorsque la
valeur caractéristique spécifiée augmente au-delà de la plage où elle est de 100 %. Pour une limite de spécification
inférieure, la situation est similaire mais opposée.
NOTE 2 La «queue» de la courbe peut représenter soit la situation où un ajustement serré permet encore un
assemblage avec une pièce complémentaire parfaite, soit la situation où une variation de la pièce complémentaire permet
encore un assemblage, étant donné que la fonction d'ajustement dépend davantage de la différence entre les deux
dimensions que d'une seule dimension.
Figure 2 — Cas unilatéral avec dégradation progressive du niveau fonctionnel d'une pièce
© ISO 2010 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
La courbe de dégradation du niveau fonctionnel présente différentes formes et se dégrade à différentes
vitesses pour différentes fonctions (voir Figure 3).
A
100 %
0 %
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
NOTE Pour différentes fonctions, la fonction d'une pièce se dégrade progressivement à différentes vitesses dès que
la valeur caractéristique spécifiée augmente au-delà de la plage où elle est de 100 %.
Figure 3 — Cas unilatéral avec différentes dégradations du niveau fonctionnel d'une pièce
Dans les cas représentés aux Figures 2 et 3, il est nécessaire de définir un niveau fonctionnel minimal
acceptable avant que les limites fonctionnelles puissent être prises en compte de manière significative (voir
Figure 4).
Un exemple de cette situation est la vibration d'un arbre de turbine. Les vibrations sont dues à des
déséquilibres de la turbine causés, par exemple, par des écarts de rectitude dans l'axe de l'arbre de turbine,
des écarts de circularité de l'arbre de turbine et une variation du poids des pales de ventilateur. Lorsque le
niveau vibratoire augmente, le bruit s'intensifie et la durée de vie de la turbine diminue. Les critères de
conception de la turbine incluent l'exigence d'une durée de vie minimale. Il est impossible de fabriquer une
turbine dépourvue de vibrations et le coût de fabrication croît généralement dès que les tolérances sont
réduites afin de limiter les vibrations. La conception est donc fondée sur un niveau vibratoire acceptable qui
conduit à une durée de vie acceptable. Ce niveau vibratoire acceptable définit le niveau fonctionnel à X % de
la pièce de la Figure 4. Les spécifications des pièces qui constituent la turbine peuvent dériver de ce niveau
fonctionnel minimal acceptable.
4 © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
A
100 %
X %
C
0 %
LFL UFL
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
C pièce conforme
LFL limite fonctionnelle inférieure
UFL limite fonctionnelle supérieure
NOTE Un niveau fonctionnel minimal de X % et la limite fonctionnelle sont déterminés au point où la fonction se
dégrade au-delà de cette valeur.
Figure 4 — Cas unilatéral avec définition du niveau fonctionnel minimal acceptable
A
I
II
100 %
III
F1 %
F2 %
F3 %
C
0 %
B
FL=UFL2 UFL1 UFL3
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
C pièce conforme
I fonction 1
II fonction 2
III fonction 3
FL limite fonctionnelle
UFL limite fonctionnelle supérieure
Figure 5 — Détermination du niveau fonctionnel pour trois fonctions à partir
d'une valeur caractéristique
© ISO 2010 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
La Figure 5 représente la situation où une seule valeur caractéristique détermine le niveau fonctionnel pour
trois fonctions. Chaque fonction a un niveau fonctionnel minimal acceptable F1, F2 ou F3. Ces niveaux
fonctionnels minimaux acceptables déterminent chacun une limite fonctionnelle supérieure pour la valeur
caractéristique UFL1, UFL2 ou UFL3. La limite fonctionnelle (FL) est la plus restrictive de ces limites
fonctionnelles supérieures (UFL2 dans ce cas).
Une fois la limite fonctionnelle (FL) déterminée à l'aide de la Figure 4 ou 5, la limite de spécification (SL) peut
facultativement être placée avant la limite fonctionnelle (voir Figure 6). En principe, elle pourrait tout aussi
bien être placée après la limite fonctionnelle, mais il est difficile de trouver un cas où il serait judicieux de le
faire.
Dans de nombreux cas, les entreprises ont une politique de management (explicite ou implicite) qui impose la
relation entre les limites de spécification et les limites fonctionnelles.
A
100 %
C
0 %
SL FL
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
C pièce conforme
FL limite fonctionnelle
SL limite de spécification
NOTE Pour une limite fonctionnelle supérieure (UFL), la fonction d'une pièce est de 100 % (fonctionnalité totale)
lorsque la valeur caractéristique spécifiée est inférieure à la limite fonctionnelle (FL), et de 0 % lorsqu'elle est supérieure à
cette limite. Cependant, la limite de spécification (SL) est placée avant la limite fonctionnelle. Pour une limite de
spécification inférieure, la situation est similaire mais opposée.
Figure 6 — Cas unilatéral avec limite de spécification placée avant la limite fonctionnelle
4.3 Cas bilatéral
Dans certains cas, la valeur caractéristique doit être comprise dans un intervalle pour que la fonction d'une
pièce soit acceptable. Dans ce cas, la fonction de la pièce peut être de 100 % lorsque la valeur caractéristique
se situe entre les limites de spécification et de 0 % lorsqu'elle est en dehors de ces limites (voir Figure 7).
6 © ISO 2010 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
A
100 %
C
0 %
LSL USL
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
C pièce conforme
LSL limite de spécification inférieure
USL limite de spécification supérieure
NOTE La fonction de la pièce est de 100 % (fonctionnalité totale) lorsque la valeur caractéristique spécifiée se situe
entre les limites de spécification inférieure (LSL) et supérieure (USL), et de 0 % lorsqu'elle est en dehors de cet intervalle.
Figure 7 — Cas bilatéral avec limites de spécification et limites fonctionnelles identiques
La courbe de dégradation du niveau fonctionnel d'une pièce a généralement une autre forme que celle de la
Figure 7 (voir Figure 8). Dans le cas général, la forme de la courbe diffère aux deux extrémités.
A
100 %
0 %
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
NOTE La fonction d'une pièce se dégrade progressivement dès que la valeur caractéristique spécifiée chute au-delà
de la plage où elle est de 100 %. La vitesse de dégradation est différente aux deux extrémités de la plage.
Figure 8 — Cas bilatéral avec dégradation des niveaux fonctionnels d'une pièce
© ISO 2010 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO/TS 14253-4:2010(F)
Dans le cas représenté à la Figure 8, il est nécessaire de définir un niveau fonctionnel minimal acceptable
avant que les limites fonctionnelles puissent être prises en compte de manière significative (voir Figure 9).
A
100 %
X %
C
0 %
LFL UFL
B
Légende
A niveau fonctionnel caractéristique d'une pièce
B valeur caractéristique
C pièce conforme
LFL limite fonc
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.