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Vers un système de gestion global

Mirel Scherer

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- Le concept d'usine numérique évolue vers la mise en place d'un système capable de dialoguer en amont avec la CAO et en aval avec la gestion intégrée. Les outils de production seront validés virtuellement avant d'être installés.

CAO, CFAO, simulation..., de nombreux outils ont vu le jour dans l'industrie pour améliorer les processus de conception et de fabrication et pour éviter les échecs toujours coûteux en temps et en argent. Aujourd'hui cependant, de nouvelles contraintes suscitent à leur tour l'évolution des outils informatiques. Ces problématiques obligent les utilisateurs à envisager une stratégie plus globale : celle de l'usine numérique. En clair, la possibilité de valider virtuellement toutes les étapes de conception et de production d'un produit.

Équilibrer diversité et standardisation

Les services méthodes-industrialisation se trouvent donc confrontés à de nouveaux enjeux dont, en priorité, la réduction du cycle de conception des lignes de fabrication. « Si les entreprises sont très avancées dans la méthodologie de conception des produits, celle des processus de fabrication doit encore beaucoup progresser », constate Édouard Hibon, responsable PLM chez Vinci Consulting. Pour ce spécialiste, « il faut s'inspirer des bonnes pratiques qui ont fait merveille au bureau d'études dans la conception des produits ». L'objectif ultime étant de concevoir en même temps produit et process. « La personnalisation des produits pour répondre au mieux aux besoins pose le problème du degré de flexibilité des moyens de fabrication. Ces derniers, caractérisés par une période d'amortissement importante, ne peuvent pas être modifiés en permanence, remarque Édouard Hibon. Comment concilier cette diversité de produits avec la nécessaire standardisation des processus, garante de la réduction des coûts que recherchent les industriels utilisateurs ? Il faut trouver un savant équilibre entre diversité et standardisation. »

Le salut consiste à recourir aux outils et aux méthodes MPM (manufacturing process management ou gestion du process de fabrication) qui permettent aux entreprises grandes et petites de numériser l'ensemble de leurs usines et process de fabrication. L'objectif de ce concept, encore appelé usine numérique, c'est de concevoir plus vite des process de fabrication réactifs, adaptatifs, flexibles et capables de prendre en compte des familles de produits évolutives et diversifiées. Des démarches aptes à trouver le degré le plus juste de flexibilité et de modularité des moyens de fabrication, améliorant ainsi leur capacité d'adaptation à des besoins qui varient sans cesse.

L'objectif n'a rien d'anodin car les gisements de profits sont considérables et facilement mesurables. « Aujourd'hui, les industriels conçoivent leur process de fabrication à capacité nominale sans prendre en compte la période de montée en cadence ni celle de décroissance de la production en fin de vie du produit », remarque l'expert de Vinci Consulting. Ce qui coûte très cher. Et ce n'est pas tout. Dans une bonne démarche, il faut prendre en compte la réflexion sur les process de fabrication très en amont : dès que la R&D sur un nouveau produit est lancé. « Le MPM se situe au croisement de deux axes », souligne, quant à lui, Christophe Marée, directeur marketing France de Tecnomatix. Le premier concerne le "développement produit/process" qui couvre les phases méthodes (ou préproduction) et production. Le second est celui des "prises de commandes/livraisons" qui couvre la phase d'exécution et de supervision de la fabrication.

L'aéronautique toujours à l'avant-garde

Les solutions MPM s'adressent à des secteurs aussi divers que l'automobile, l'électronique, l'aéronautique, les industries de services (transport, services publics) ou les industries de process continu (agroalimentaire, pharmacie, sidérurgie). Bien entendu, les industries automobiles et aéronautiques sont comme toujours à l'avant-garde et utilisent déjà les bienfaits de ces outils MPM. Les constructeurs d'automobiles ont ainsi pu diviser par trois le nombre de prototypes physiques nécessaires au développement d'un nouveau modèle. Et les démarches se précisent : l'usine DaimlerChrysler de Toledo aux États-Unis, par exemple, ne produira aucun nouveau véhicule - à partir de 2005 - qui ne soit auparavant passé par les fourches caudines de la simulation. Une approche qui réduira, selon les responsables de l'usine, le temps de planification de la production d'un nouveau modèle de 40 %. Sans parler de l'amélioration de la qualité grâce à l'adoption généralisée de bonnes pratiques. Et l'usine du même constructeur, située à Sindelfingen en Allemagne, annonce elle aussi des résultats encourageants : l'adoption du MPM et la standardisation auraient assuré une réduction de 30 % des coûts dans certains domaines de la production des automobiles Mercedes-Benz. Les sous-traitants automobiles participent activement à ce mouvement, à l'instar de Bosch qui a adopté le logiciel de Delmia.

Les usines aéronautiques figurent aussi parmi les pionniers de cette approche. Comment d'ailleurs concevoir et réaliser "du premier coup", les chaînes d'assemblage d'un avion aussi complexe que l'A380 sans l'apport d'un tel outil, en l'occurrence celui de Delmia ? Ou celles du futur avion 7E7 de Boeing, conçues avec le même outil. Un choix par ailleurs logique puisque l'avionneur américain a choisi le logiciel de CAO Catia de Dassault Systèmes, dont Delmia est une filiale. Pour appuyer sa démarche d'intégration, Airbus a lancé un projet baptisé Airbus Concurrent Engineering qui comporte, entre autres, un volet consacré à la mise en place de l'usine numérique. L'objectif étant d'harmoniser les processus industriels à travers les différents sites de production, les modèles industriels utilisés par ces sites, les outils logiciels qui pilotent les installations et l'accès aux informations.

D'autres secteurs industriels sont moins avancés, mais chacun peut trouver chaussure à son pied dans l'offre du marché qui, pour l'essentiel, s'articule autour de deux solutions historiques. À savoir, les logiciels eMPower de Tecnomatix et ceux organisés autour du modèle de données unique PPR Hub de Delmia, les deux permettant aux utilisateurs situés dans les différents départements d'une entreprise (à distance ou non) et effectuant divers métiers, d'accéder et de manipuler les informations concernant le process de fabrication. Planification du processus, analyses de coût et de productivité, étude des équipements de production (ergonomie, robotisation, machines-outils plus ou moins agiles, machines à mesurer 3D, automatisation adaptée, etc.), simulation des flux, programmation..., les possibilités sont très vastes et on peut combiner à volonté différents produits, processus et ressources de production pour détecter la meilleure approche. Et ce qui manquait encore dans la panoplie des éditeurs, comme la logistique ou la traçabilité, par exemple, ne tarde pas à enrichir l'offre des uns et des autres. Tecnomatix, par exemple, propose les solutions de pilotage de production Xfactory et Factorylink issus du rachat, en septembre 2003, d'USData. Des outils permettant de piloter et suivre l'exécution des process dans l'atelier, d'augmenter les contrôles et la collecte des informations lors de la production.

Une solution entre l'amont et l'aval

Le logiciel e-factory d'UGS PLM, un éditeur qui a signé en 2003 un accord de collaboration avec Tecnomatix (il propose aussi les solutions de ce dernier), permet également aux utilisateurs d'analyser différents scénarios de production et de décider en conséquence.

Mais la vraie évolution qui est déjà en marche, c'est l'intégration de ces solutions de MPM comme une brique essentielle entre les outils de PDM (gestion de données techniques) en amont et les progiciels de gestion intégrés en aval. Cependant les utilisateurs, qui ont attaqué cette démarche, se posent plusieurs questions. Ainsi les ingénieurs de BMW, qui utilisent les outils de Tecnomatix et travaillent à leurs intégrations en amont et en aval, se demandent quelle étape est prioritaire : l'intégration du MPM (usine numérique) avec la CAO ou celle de la production avec la logistique ? Quel est, à long terme, le rôle d'un PGI comme SAP (qu'utilise BMW) dans le domaine de l'usine numérique ? Quel est l'effet de méthodes type usine numérique dans la production réelle : est-il possible d'étendre son application pour gérer le cycle de vie des produits et des installations de fabrication ? Les éditeurs de logiciels de MPM ont-ils dans leurs cartons des solutions pour appliquer cette démarche à des usines existantes ? Et si oui, quand seront-elles disponibles...

LES DÉFIS

- Globaliser les process de fabrication et leurs évolutions - Construire des bases de connaissances "process" - Améliorer les méthodologies de conception de process - Archiver les configurations process et les choix de conception des process - Intégrer en amont et en aval dans le système d'information de l'entreprise - Rendre les outils informatiques métiers intéropérables - Éliminer les développements informatiques spécifiques

AUDI INTÈGRE MÊME LA LOGISTIQUE

A udi avance à grands pas vers l'usine numérique avec comme mot d'ordre : pas de modèle physique sans sa validation virtuelle complète. La filiale de Volkswagen poursuit donc ses investissements en complétant sa panoplie d'outils Tecnomatix et Delmia. Le logiciel Process Engineer de Delmia vient d'être adopté par les usines d'Ingolstadt et de Neckarsulm pour détecter dès le stade de conception, les investissements, l'espace et la main d'oeuvre nécessaires à l'assemblage d'un nouveau modèle. Des prévisions détaillées Même objectif pour le système de planification de la logistique Virtual Logistics (ViLog) de Tecnomatix qui fournit, dés les phases amont d'un projet, une définition précise de la logistique avec des prévisions plus détaillées ainsi que le contrôle des temps logistiques, des coûts (transport interne et externe, manutention, etc.) et des zones de stockage. « Avant la mise en place du ViLog, les données de planification de la logistique étaient issues de différentes applications, explique Andreas Rapp, directeur du planning logistique A3 chez Audi. La gestion de ces données hétérogènes et des informations liées aux nouvelles pièces ainsi que l'édition de rapports prenaient énormément de temps. »

"LE PROCESS DOIT S'INSPIRER DE LA CONCEPTION."Édouard Hibon Responsable PLM chez Vinci Consulting

«L'approche MPM (manufacturing process management ou gestion du processus de fabrication) est un levier d'amélioration inestimable pour les entreprises manufacturières. Surtout qu'à la différence des outils PDM, dont elles suivent à dix ans d'intervalle le chemin, ces solutions apportent des gains facilement chiffrables. À condition toutefois que l'on assure correctement le dialogue de ce référentiel de données process avec l'outil de gestion de données techniques (PDM) et le progiciel de gestion intégrée. Moyennant quoi, l'utilisateur réduira les temps de conception, accélérera les montées en cadence, améliorera la standardisation des solutions de fabrication... Bref, il tirera un meilleur profit de ses investissements car tous les rouages de l'entreprise fonctionneront mieux. L'efficacité à tous les niveaux Comment ? Grâce, tout simplement, à une ingénierie simultanée produit-process plus efficace, à la fédération des données dans le référentiel de l'entreprise, à l'intégration des flux amont-aval, à la simulation globale, à l'uniformisation des processus de gestion, au retour d'expérience systématique et structuré, à la collaboration transversale... »

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