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Le système impérial et le système métrique dans la fabrication et l’usinage CNC

Demandez à l’Américain moyen d’estimer la longueur d’un objet et il vous répondra probablement en pouces, en pieds ou en yards. En revanche, si vous posez la question à quelqu’un d’autre dans le monde, la réponse sera probablement en millimètres, centimètres ou mètres.

Aujourd’hui, seuls trois pays utilisent presque exclusivement le système impérial britannique : les États-Unis d’Amérique, le Myanmar et le Liberia.

Le système impérial date du XVIIe siècle et se compose d’unités telles que les livres, les pieds et les acres. Il était basé sur l’utilisation de son propre corps pour mesurer. Un pouce correspondait à la largeur du pouce, un mile à mille pas et un pouce cube à une bouchée. Naturellement, les mesures varient considérablement d’une personne à l’autre et il n’existe pas de méthode intuitive pour convertir la plupart des unités. Si ce système était utile il y a des centaines d’années, il l’est moins aujourd’hui.

Le système métrique, ou système international (SI), est presque aussi ancien. Il a été inventé en France en 1795 pour résoudre les problèmes de conversion. Le mètre était initialement basé sur la longueur de 1/10 000 000 d’un quadrant de la circonférence terrestre, soit un dix-millionième de la distance la plus courte entre le pôle Nord et l’équateur en passant par Paris. Toutes les unités du système ont ensuite été dérivées du mètre. Par exemple, un mètre correspond à 100 centimètres (centi signifie 100), et un gramme correspond à un centimètre cube d’eau à sa densité maximale. Avec un tel système, les conversions sont simples.

Alors pourquoi l’Amérique n’est-elle pas passée au système métrique si c’est tellement plus logique ?

Pour répondre à cette question, nous pouvons nous tourner vers les voisins nordiques des États-Unis. À la fin des années 1960, les législateurs canadiens ont commencé à comprendre la nécessité du système métrique pour le commerce international, en particulier dans l’industrie manufacturière. Ils ont publié le « Livre blanc sur la conversion au système métrique au Canada » et ont commencé à abandonner progressivement le système de mesure impérial. Aujourd’hui, le système métrique est utilisé pour les grandes distances, comme les kilomètres, au Canada. Ce changement a nécessité à lui seul des années et des fonds publics considérables. Non seulement les constructeurs automobiles ont dû commencer à fabriquer des odomètres et des compteurs de vitesse mesurant en kilomètres, mais le gouvernement a également dû réécrire tous les textes législatifs concernant la vitesse et la distance, et tous les panneaux de limitation de vitesse ont dû être remplacés.

Bien que beaucoup d’énergie ait été consacrée à la conversion, de nombreux citoyens canadiens utilisent encore les pouces et les pieds pour les mesures les plus courtes. Ils utilisent le système métrique pour la température (degrés Celsius) mais le système impérial pour le poids (livres et onces). Cette tendance se retrouve également aux États-Unis. De nombreuses écoles secondaires, en particulier les écoles de commerce, apprennent à leurs élèves à mesurer avec le système métrique ou enseignent un mélange des deux, en fonction de l’âge de leurs manuels. Toutefois, lorsque ces diplômés des écoles de commerce entrent sur le marché du travail, ils constatent souvent que leurs collègues plus âgés sont plus à l’aise avec le système impérial et l’adoptent naturellement.

Pour de nombreux petits ateliers, cela ne posera guère de problème. Cependant, pour d’autres fabricants, cela fera la différence entre la croissance et la stagnation. Considérez la plus petite valeur programmable d’une machine CNC. Dans de nombreux centres, cette valeur est de 0,001 millimètre en métrique et de 0,0001 pouce. Si vous convertissez ces valeurs, vous constaterez que 0,001 millimètre équivaut à 0,00004 pouce (moins de la moitié de la plus petite valeur impériale programmable) et que 0,001 pouce équivaut à 0,0003 millimètre (trois fois plus que la plus petite valeur métrique programmable). En résumé, la programmation en système métrique permet souvent au machiniste de respecter des tolérances plus strictes.

Pour les entreprises américaines qui souhaitent se développer sur le marché international, les métriques sont une nécessité.

Les commandes provenant de l’étranger sont presque toujours exprimées en millimètres et non en pouces. Bien qu’il soit possible d’utiliser le système métrique pour les commandes internationales et le système impérial pour les commandes nationales, le fait de passer d’un système à l’autre de cette manière multiplie les risques de perte de temps, de conversions inexactes et d’arrondis imprécis.

Prenons l’exemple de la catastrophe de Mars Orbiter en septembre 1999. Après dix mois de voyage entre la Terre et Mars, la sonde de la NASA, d’un coût de 125 millions de dollars, censée fournir des données précieuses sur la planète rouge, a soudainement brûlé et s’est brisée. Une commission d’examen a trouvé le problème dans le logiciel qui contrôlait les propulseurs de l’orbiteur. Lockheed Martin Astronautics, qui a conçu et construit la palpage, avait utilisé le système impérial pour ce faire et avait fourni les données de force de l’orbiteur en mesures impériales : des livres de force. Le Jet Propulsion Lab de la NASA a supposé que les données avaient déjà été converties en mesures métriques, car l’utilisation du système métrique est une pratique courante dans l’industrie aérospatiale. Résultat : le logiciel du propulseur de l’orbiteur a d’abord calculé en mesures impériales, tandis qu’un autre morceau de code a interprété les calculs en mesures métriques. Cette erreur de communication a poussé l’orbiteur trop près de l’atmosphère de Mars, où il a été rapidement détruit. Cette erreur a coûté à la NASA et à Lockheed Martin des millions de dollars et des mois de travail. Les entreprises métriques sont tout aussi susceptibles d’être mises à mal par des erreurs de conversion si elles utilisent à la fois le système impérial et le système métrique.

Pour des raisons de précision et de commerce international, de plus en plus d’entreprises manufacturières comme IBM, Xerox, Caterpillar, GM et Black & Decker utilisent le système métrique.

Mais quelle est la difficulté de ce changement ? Prenons l’exemple de Ford Motor Company. Selon le numéro de mai/juin 2017 de USMA Metric Today, le premier moteur de production exclusivement métrique de Ford était le moteur de 2,4 L de la Pinto de 1974. Il s’agissait de la première marche notable de l’entreprise vers sa politique d’utilisation du système métrique pour atteindre davantage de clients internationaux, plus précisément en Grande-Bretagne et en Allemagne. À partir des modèles de 1978, les usines Ford d’Amérique du Nord – y compris les usines de tracteurs et d’équipements – se sont toutes jointes à un effort coordonné de conversion officielle, sous prétexte que la métrification se traduirait par des bénéfices à long terme. Leur politique stipule que « toutes les nations industrielles utilisent ou se convertissent au système métrique ; la poursuite de l’utilisation de deux systèmes de mesure dans les opérations multinationales mondiales est incompatible avec les objectifs fondamentaux de Ford. »

Selon les porte-parole de Ford, les problèmes qu’ils avaient anticipés à l’origine avec les métriques ne se sont jamais posés. La formation des travailleurs qualifiés s’est faite sur le tas et beaucoup plus rapidement que prévu. Les coûts de conversion n’ont jamais augmenté plus que prévu. Le plus gros problème, selon eux, a été d’éduquer les fournisseurs, mais il a été facilement résolu en fournissant un manuel des spécifications des outils. Cela indique que, bien que décourageant, le passage d’une entreprise individuelle du système impérial au système métrique n’est peut-être pas aussi coûteux et fastidieux qu’on le craignait.

Si la plupart des Américains ne sont pas près de voir les codes de vitesse affichés en kilomètres ou d’entendre les météorologues donner les prévisions quotidiennes en degrés Celsius, on peut raisonnablement supposer que la plupart des entreprises manufacturières prospères utiliseront le système métrique ou passeront au système métrique dans les années à venir.