Atelier d'usinage numérique

Deux tendances ont marqué la dernière décennie dans la fabrication des ateliers d'usinage.

D'une part, les technologies numériques ont promis de tout simplifier, vraiment tout.

D'autre part, le marché de la fabrication est devenu plus difficile et plus volatil.

À tel point que la décennie qui a vu l'essor de l'IIoT, de la maintenance prédictive et de la surveillance numérique des machines a également vu les marges bénéficiaires se réduire.

En 2010, Modern Machine Shop a constaté que les ateliers d'usinage les plus compétitifs avaient des marges bénéficiaires d'environ 13 %. Depuis, on assiste à un lent déclin. Les études menées dans le secteur montrent que les marges bénéficiaires moyennes des ateliers d'usinage sont inférieures à 8 %, et que la trajectoire devrait continuer à baisser.

Alors, que se passe-t-il ? Comment la décennie qui aurait dû propulser l'industrie manufacturière vers l'avenir a-t-elle pu se traduire par une baisse des bénéfices ?

C'est une question difficile, mais l'une des réponses est que l'adoption de la technologie numérique reste faible dans les ateliers d'usinage. Il y a eu un décalage entre les possibilités numériques et la réalité de l'atelier. C'est particulièrement vrai pour les petites entreprises, qui ne disposent pas toujours des ressources nécessaires pour rechercher et mettre en œuvre de nouvelles technologies.

Ce guide a pour but de vous aider à combler ce fossé. Nous vous présenterons les utilisations de la technologie numérique propres aux ateliers d'usinage et nous vous exposerons notre façon d'envisager l'atelier d'usinage numérique. Une façon de faire qui a apporté de la valeur à nos clients à maintes reprises.

À la fin, vous aurez une idée des différents moyens et valeurs que des outils numériques spécifiques peuvent avoir pour vous.

Ainsi, que vous vous demandiez "comment commencer" ou "où aller ensuite", ce guide devrait vous aider à vous orienter vers un avenir numérique.

Plutôt que de proposer une définition globale, nous allons exposer quatre principes qui, selon nous, caractérisent l'atelier d'usinage moderne. Il s'agit, sans ordre précis, de

1. la transparence
2. la connectivité
3. Intégration
4. Ouverture

L'atelier d'usinage transparent

Il est courant d'entendre l'expression "les données sont plus précieuses que le pétrole".

C'est vrai. Alors pourquoi ne pas revendiquer cette valeur ?

L'atelier d'usinage numérique crée de la valeur en offrant une vue totalement transparente de la production. Il veille à ce que vous disposiez des données dont vous avez besoin sous une forme qui vous soit utile.

Il existe plusieurs façons d'y parvenir :

• Contrôler l'état de la machine pour améliorer le rendement énergétique
• Contrôler l'état de la machine pour prolonger le cycle de vie de l'actif
• Surveillance de la consommation des ressources pour améliorer les économies de coûts
• Suivi du WiP
• Suivi des outils
• Historique et généalogie des produits
• Visibilité des processus centrés sur l'homme grâce à des applications sur machine

Mais l'information n'est utile que si vous pouvez y accéder.

Les technologies numériques permettent d'afficher vos principales mesures de production. Qu'il s'agisse de quotas d'équipes, de l'état des machines ou d'informations sur l'acheminement, vous pouvez évaluer les informations instantanément. Dans l'atelier, au bureau, sur un téléphone portable - n'importe où.

Dans l'atelier d'usinage numérique, les informations sont visibles par tous les membres de l'atelier. Et grâce à des avancées telles que les terminaux de machines à distance, elles sont visibles partout où vous en avez besoin.

L'atelier d'usinage numérique est connecté

La connectivité ouvre des portes.

Entre le cloud, les appareils périphériques et la communication entre machines, il existe plus de moyens que jamais de créer de nouvelles connexions. Il en résulte un meilleur contrôle des processus et des données plus robustes.

Il est important de noter que la connectivité s'étend aux personnes présentes dans l'atelier de mécanique numérique.

Il convient de le répéter : il est tout aussi important de connecter les humains que les machines.

Ce qui se passe autour de la machine est tout aussi important que ce qui se passe à l'intérieur. L'erreur humaine est à l'origine de 70 % des erreurs dans les contextes de fabrication.

Les fabricants avisés reconnaissent ce fait. Ils n'essaient pas de lutter contre la nature humaine. Ils travaillent avec elle.

L'atelier d'usinage numérique est intégré

Les gains les plus importants sont obtenus lorsque les technologies de l'atelier sont connectées à des systèmes d'enregistrement tels que MES et ERP.

L'atelier d'usinage numérique intègre des systèmes auparavant disparates dans un ensemble interconnecté.

Il en résulte un écosystème de fabrication. Chaque élément de matériel et de logiciel trouve sa place dans une niche. Tout concourt à la réalisation d'un objectif commercial commun.

L'atelier d'usinage numérique est ouvert

Le terme "ouvert" a une signification bien précise. C'est un peu comme le mot "open" dans " open source".

Dans l'atelier d'usinage numérique, les logiciels, les appareils et les machines se connectent ouvertement à d'autres logiciels, appareils et machines. Il n'y a pas de verrouillage des fournisseurs, d'incompatibilité matérielle ou de configurations laborieuses et codées en dur.

Les solutions les plus utiles à long terme sont celles qui peuvent s'adapter à vos besoins au fur et à mesure de leur évolution.

En fin de compte, les technologies numériques profitent à l'ensemble de l'équipe.

Voici comment.

Opérateurs et opérateurs de configuration

Qu'il s'agisse d'une nouvelle recrue ou d'un vétéran chevronné, les outils numériques peuvent aider les travailleurs de première ligne. Les outils tels que les instructions de travailnumériques pour les changementset les réglages permettent d'accélérer le travail. La vérification des erreurs grâce à l'IIoT permet de faire plus facilement les choses correctement. Enfin, les alertes et les notifications sur les machines permettent de s'assurer que les problèmes sont documentés et que les superviseurs sont informés.

Ingénieurs

Les plateformes d'application sans code permettent de créer des flux de travail véritablement numériques. La visibilité qu'offrent les applications de surveillance des machines centrées sur l'humain facilite l'équilibrage des lignes, l'acheminement du travail et permet de voir exactement comment les processus se déroulent du début à la fin.

Gestion

De meilleures données signifient de meilleures opérations. Identifiez vos employés les plus performants, comprenez la production d'un point de vue holistique et favorisez l'amélioration continue.

Cadres

Rassemblez les pièces du puzzle. Utilisez les données que vous collectez pour comparer les usines, les régions, les lignes de produits. Quelles que soient les données qui font la différence pour vous.

C'est ici que le caoutchouc rencontre la route, pour ainsi dire. Il s'agit des moyens concrets d'appliquer la technologie numérique à vos activités.

1. Surveillance des machines - La surveillance des machines est le fondement de l'atelier d'usinage numérique. En effet, les données de base recueillies lors de la mise en ligne des machines constituent le fondement de dizaines d'autres améliorations.
La surveillance des machines peut être aussi simple que la création d'une mesure objective du temps de fonctionnement. Vous pouvez également suivre les avances et les vitesses, le débit, les vibrations - toutes les mesures qui vous aideront à vous améliorer.

Une petite anecdote permet de comprendre pourquoi les mesures objectives sont essentielles.

Nous avons travaillé avec un atelier d'usinage qui s'enorgueillissait de disposer de données fiables. Lors de la définition de la portée d'un projet de surveillance des machines, ils nous ont fourni un chiffre de base impressionnant pour la disponibilité dans leur atelier.

Après avoir mis en place un système de surveillance des machines, ce chiffre était erroné de près de 25 %. En d'autres termes, les machines étaient disponibles 25 % de moins que ce qu'ils avaient mesuré.

Il ne s'agit pas de critiquer qui que ce soit. Il s'agit simplement d'une indication que la collecte manuelle de données est intrinsèquement sujette à l'erreur.

2. Applications sur machine - De nombreuses machines-outils modernes sont équipées d'interfaces. Pour les machines plus anciennes, il est possible d'adapter les plates-formes et les appareils mobiles pour qu'ils puissent exécuter des applications spécifiques à la machine.

Le fait est qu'il est désormais possible d'exécuter des applications centrées sur les machines sur ou à proximité de celles-ci.

• Il peut s'agir de formulaires de signalement de défauts ou d'analyse des causes profondes
• des instructions de maintenance et de diagnostic
• des terminaux de machines permettant de visualiser les informations actuelles et historiques sur les performances de la machine.

3. Visibilité de la production - La surveillance des machines est un élément clé de la visibilité de la production, mais elle ne s'arrête pas là.

La visibilité complète comprend le suivi des stations qui atteignent leurs quotas et de celles qui prennent du retard. Il s'agit de suivre la façon dont le WiP se déplace sur une ligne. Il s'agit de mesurer l'activité humaine autour des machines. Il s'agit de passer de l'TRS à l'OPE.

4. Suivi des outils - Le suivi des outils est une forme spécifique de visibilité des processus. Les applications de suivi des outils vous aident à enregistrer l'emplacement de chaque outil, ainsi qu'à conserver un historique des tâches, des programmes et des heures d'utilisation d'un outil spécifique.

5. Suivi des stocks et réapprovisionnement des matériaux - Il s'agit peut-être d'une autre extension de la visibilité de la production. Les applications de suivi des stocks vous permettent de savoir exactement où et quand les stocks sont consommés dans l'ensemble de vos opérations. Elles peuvent être utiles pour optimiser les calendriers, localiser les sources de gaspillage et s'assurer que les matériaux se trouvent là où ils doivent être.

6. Maintenance préd ictive - La maintenance prédictive est l'un des objectifs finaux de nombreux fabricants numériques. La maintenance prédictive est un moyen de prédire quand une machine ou un outil se dégradera avant de montrer des signes d'usure. Elle permet de réduire les temps d'arrêt, d'augmenter la durée de vie des actifs et de localiser les processus inefficaces.

Le problème, c'est qu'il faut une énorme quantité de données pour commencer. Si vous êtes intéressé par le PdM, le plus tôt vous commencerez à collecter des données de qualité, le mieux ce sera.

Pourquoi numériser votre atelier d'usinage maintenant ?

La plupart des fabricants avec lesquels nous travaillons savent exactement pourquoi ils doivent commencer à utiliser le numérique dès maintenant.

Il peut s'agir d'un objectif commercial, d'une croissance qui dépasse la capacité de production ou simplement d'une question de fabrication solide (par exemple, pendant combien de temps les machines ont-elles été réellement arrêtées le mois dernier ?

Le véritable obstacle n'est pas la justification. Il s'agit de commencer.

Pour d'autres, il n'est pas évident de savoir pourquoi c'est le bon moment pour commencer. Voici quelques raisons à prendre en considération.

Le marché est volatil

Quelles qu'en soient les causes, la volatilité est un fait.

Un récent rapport de McKinsey a bien décrit cette tendance, en commençant par "Les secteurs industriels connaîtront plus de bouleversements au cours des cinq prochaines années qu'au cours des 20 dernières années combinées."

D'autres études ont confirmé que les organisations qui adoptent la technologie numérique sont mieux à même d'absorber les chocs du marché au fur et à mesure qu'ils se produisent. (En plus d'avoir des revenus et des bénéfices plus élevés).

Les technologies numériques aident les organisations de toutes tailles à s'adapter, à progresser plus rapidement et à accroître leur résilience face à l'adversité.

Le numérique peut être en libre-service

Par le passé, la mise en œuvre de nouvelles technologies était un processus ardu et coûteux.

Le processus pouvait durer des mois (voire plus). De la recherche aux appels d'offres, en passant par les achats, la mise en œuvre, l'intégration et la maintenance, les projets technologiques pouvaient facilement dépasser leur portée et leur budget.

Avec la maturation des logiciels en tant que service, de l'informatique dématérialisée et des plateformes de fabrication, il est plus facile que jamais de commencer à utiliser les nouvelles technologies. Des projets qui prenaient auparavant des mois peuvent être réalisés en quelques semaines, avec un retour sur investissement tout aussi rapide. L'entretien et la maintenance des systèmes, qui prenaient des semaines, ne prennent plus que quelques jours. Et tout cela peut être réalisé en interne par des citoyens technologues.

Le déficit de compétences n'est pas près de disparaître

La conversation que j'ai eue récemment avec un ingénieur des procédés résume bien le défi posé par le déficit de compétences.

Son entreprise, qui usinait des pièces pour divers clients de l'aérospatiale, se portait à merveille.

Les commandes étaient livrées à temps. Peu de rebuts. Peu de temps d'arrêt imprévus. Tous les indicateurs clés étaient en hausse.

La raison de ce succès, à ses yeux, était simple. Les machinistes chevronnés qui ont passé leur carrière à apprendre les tenants et les aboutissants de leurs machines et de leurs processus savaient exactement comment repérer les problèmes. S'il y avait un problème, ils pouvaient le diagnostiquer rapidement et savaient comment le résoudre.

Mais en réalité, il s'agissait d'un problème. Pourquoi ? Parce que deux des trois machinistes principaux prévoyaient de prendre leur retraite au cours de l'année suivante. L'autre cherchait à déménager.

L'ingénieur s'inquiétait déjà de trouver des remplaçants et de ce qu'il adviendrait de la production lorsqu'ils partiraient.

C'est une histoire que nous voyons se répéter sans cesse dans les ateliers d'usinage. Les employés fidèles partent à la retraite et il est difficile de pourvoir leurs postes.

La bonne nouvelle, c'est que les technologies numériques peuvent aider à capturer les meilleures pratiques existantes, à former les nouveaux travailleurs et à transformer les connaissances tacites en connaissances institutionnelles avant qu'il ne soit trop tard.

1. Regardez autour de vous. Où y a-t-il du papier ? Des tableaux blancs ?

De nombreux processus inefficaces ont une cause commune : le papier.

Pour comprendre pourquoi, posez-vous quelques questions.

• Les formulaires papier sont-ils le moyen le plus rapide d'obtenir des données ?
• Les modes opératoires normalisés sur papier sont-ils le meilleur moyen de transmettre des informations complexes ?
• Savez-vous combien de versions des modes opératoires normalisés sont actuellement utilisées dans votre atelier ?

Nous n'avons rien contre le papier. Mais il existe de meilleures façons de gérer votre atelier.

Si l'un de ces éléments vous est utile, il s'agit de moyens simples pour commencer à numériser.

2. Mettre en ligne les anciennes machines

La numérisation ne signifie pas qu'il faille mettre au rancart vos machines de travail.

Un moyen facile de démarrer l'atelier de mécanique numérique est de mettre en ligne les équipements existants.

La gamme de capteurs, de passerelles IoT et de périphériques rend ce projet plus accessible que jamais.

3. Intégrer les humains dans la boucle

Ce point est simple. Lorsque vous planifiez vos initiatives en matière d'atelier d'usinage numérique, assurez-vous qu'elles tiennent compte des humains.

Ce sont eux qui font fonctionner les machines, interprètent les données et définissent les stratégies. Les outils numériques qui leur donnent les moyens d'agir vous permettent d'obtenir de meilleurs résultats.

4. Ne pensez pas uniquement à vos machines
Ce point découle du précédent. Les plus grandes opportunités d'amélioration proviennent souvent de l'optimisation des processus autour des machines.

Par exemple, il importe peu que toutes vos machines aient un TRS parfait si elles se heurtent à des goulets d'étranglement en aval.

Ou supposons qu'un cycle de production présente un taux de défauts plus élevé que d'habitude. Il est plus difficile de s'attaquer aux causes profondes sans avoir une visibilité sur chaque étape de la chaîne de valeur.

En fin de compte, les ateliers efficaces ont des moyens d'agir automatiquement :

• de suivre les stocks
• enregistrer la généalogie des produits
• Optimiser l'acheminement des travaux
• Suivre le WiP
• Réapprovisionner les matériaux

Les processus de fabrication sont des ensembles d'activités étroitement liées et imbriquées les unes dans les autres. Des opérations efficaces permettent d'optimiser le mouvement des matériaux du début à la fin.

5. Créer une source unique de vérité
Dans combien d'endroits différents vos données de production sont-elles stockées ? Combien de temps faut-il pour les rassembler ?

L'un des moyens d'ouvrir de nouvelles perspectives d'amélioration consiste à rationaliser la manière dont vous collectez et visualisez vos données.

D'une part, les tableaux de bord de production peuvent aider tous les acteurs de l'opération à être sur la même longueur d'onde. Ils permettent à chacun de savoir si les devis de production sont respectés, de connaître le temps de fonctionnement et d'arrêt des machines pour l'équipe, ainsi que toute autre information nécessaire à la bonne marche de l'entreprise.

D'autre part, l'élimination des silos peut faciliter considérablement la recherche d'opportunités d'amélioration.

Tout au long de ce guide, nous avons décrit

• ce qu'est l'atelier d'usinage numérique
• Pourquoi il est important de commencer rapidement
• Comment construire un projet qui vous convienne

Les technologies de fabrication vont continuer à évoluer rapidement. Il existe des dizaines d'opportunités de cueillir les fruits à portée de main et d'augmenter vos marges bénéficiaires.

De même, toutes les tendances indiquent que les perturbations et la volatilité sont la nouvelle normalité. Il est particulièrement important de commencer dès maintenant à renforcer la résilience et l'adaptabilité de vos opérations.

Les technologies numériques sont l'un des moyens éprouvés pour y parvenir.

Si vous avez des questions sur la façon de commencer, nous sommes là pour vous aider. Prenez contact avec nous.