Atelier d'usinage numérique

Deux tendances ont défini 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 volatile.

À tel point que la même décennie qui a vu l'essor populaire 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. La recherche industrielle montre 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 entraîner 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 écart entre les possibilités numériques et la réalité dans les ateliers. Cela 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 est notre tentative pour vous aider à combler ce fossé. Nous vous présenterons les utilisations de la technologie numérique propres aux ateliers d'usinage et vous expliquerons notre façon d'envisager l'atelier d'usinage numérique. Une approche qui a permis de créer de la valeur pour nos clients, encore et encore.

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

Que vous vous demandiez "comment commencer" ou "où aller ensuite", ce guide devrait vous aider à mettre le cap sur un avenir numérique.

Plutôt que de proposer une définition générale, nous allons présenter quatre principes qui, selon nous, caractérisent l'atelier d'usinage moderne. Il s'agit, sans ordre particulier, des principes suivants

1. Transparence
2. Connectivité
3. Intégré
4. Ouverture

L'atelier d'usinage transparent

Il est courant d'entendre l'expression "les données ont plus de valeur que le pétrole".

C'est possible. Alors pourquoi ne pas revendiquer vos droits ?

L'atelier d'usinage numérique crée de la valeur en offrant une vue totalement transparente de la production. Il s'assure que vous disposez des données dont vous avez besoin sous une forme qui vous est utile.

Il existe plusieurs façons d'y parvenir :

• Contrôler l'état de la machine pour améliorer l'OEE
• Surveillance de l'état des machines pour prolonger le cycle de vie des actifs
• Surveillance de la consommation des ressources pour réduire les coûts
• Suivi de la production
• Suivi des outils
• Historique et généalogie des produits
• Visibilité des processus centrés sur l'homme grâce à des applications sur la machine.

Mais les informations ne sont utiles 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 le routage, vous pouvez évaluer l'information instantanément. Dans l'atelier, au bureau, sur un téléphone portable - où que ce soit.

Dans l'atelier numérique, l'information est visible par tous les employés de l'atelier. Et grâce à des avancées telles que les terminaux de machine 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 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 de l'atelier d'usinage numérique.

Il faut 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 la cause de pas moins 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 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 numérique intègre des systèmes auparavant disparates en un tout interconnecté.

Le résultat est un écosystème de fabrication. Chaque élément matériel et logiciel trouve sa place dans une niche. Tout fonctionne ensemble vers un objectif commercial commun.

L'atelier d'usinage numérique est ouvert

Ouvrir signifie quelque chose de spécifique ici. C'est un peu comme le mot "ouvert" 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 par le fournisseur, d'incompatibilité matérielle ou de configurations laborieuses et codées en dur.

Les solutions qui seront les plus utiles à long terme sont celles qui peuvent s'adapter à vos besoins au fur et à mesure qu'ils évoluent.

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

Voici comment.

Opérateurs et opérateurs de mise en place

Qu'il s'agisse d'une nouvelle recrue ou d'un vétéran expérimenté, les outils numériques peuvent aider les travailleurs de première ligne. Des outils tels que les instructions de travail numériques pour les changements et les réglages permettent d'accélérer le travail. La détection des erreurs grâce à l'IIoT facilite la réalisation des tâches. Et les alertes et notifications sur la machine 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 meilleurs exécutants, comprenez la production d'un point de vue holistique et favorisez l'amélioration continue.

Cadres

Assemblez le 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 opérations.

1. Surveillance des machines - La surveillance des machines est le fondement de l'atelier d'usinage numérique. En effet, les données de base collectées par la mise en ligne des machines servent de base à des 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 - toute mesure qui vous aidera à vous améliorer.

Une brève histoire permet de comprendre pourquoi les mesures objectives sont essentielles.

Nous avons travaillé avec un atelier d'usinage qui s'enorgueillissait de disposer de bonnes données. Lors de l'évaluation 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. C'est juste une indication que la collecte manuelle de données est intrinsèquement sujette à l'erreur.

2. Applications sur la 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 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
• d'instructions de maintenance et de diagnostic
• de terminaux de machines permettant de visualiser les informations actuelles et historiques sur les performances des machines.

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 totale comprend le suivi des stations qui atteignent leurs quotas et de celles qui prennent du retard. Il s'agit de suivre la façon dont les produits se déplacent sur une ligne. Il s'agit de mesurer l'activité humaine autour des machines. Il s'agit de passer de l'OEE 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 travaux, des programmes et des heures d'utilisation d'un outil spécifique.

5. Suivi des stocks et réapprovisionnement en matériaux - Peut-être 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 vos opérations. Elles peuvent être utiles pour optimiser les calendriers, localiser les sources de gaspillage et s'assurer que les matériaux sont là où ils doivent être.

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

Le problème est qu'elle nécessite une énorme quantité de données pour démarrer. Si vous êtes intéressé par le PdM, plus tôt vous commencerez à collecter de bonnes données, mieux ce sera.

Pourquoi numériser votre atelier d'usinage maintenant ?

Bon nombre des fabricants avec lesquels nous travaillons savent exactement pourquoi ils doivent se lancer dans 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, combien de temps les machines ont-elles été réellement hors service le mois dernier ?

Le véritable obstacle n'est pas la justification. C'est de commencer.

Pour d'autres, il est moins évident de savoir pourquoi c'est le bon moment pour se lancer. Voici quelques raisons à prendre en compte.

Le marché est volatile

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

Un récent rapport de McKinsey a bien rendu compte de cette tendance, en commençant par "Lessecteurs industriels connaîtront plus de perturbations au cours des cinq prochaines années qu'au cours des vingt dernières années réunies."

D'autres recherches ont confirmé que les organisations qui adoptent la technologie numérique sont mieux à même d'absorber les chocs du marché lorsqu'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 agir plus rapidement et à accroître leur résilience face à l'adversité.

Le numérique peut être un libre-service

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

Le processus pouvait prendre des mois (ou plus). De la recherche aux demandes de propositions et 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, le cloud, les plates-formes de fabrication, démarrer avec de nouvelles technologies est plus facile que jamais. 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 par des citoyens technologues en interne.

Le manque de compétences n'est pas près de disparaître

J'ai récemment eu une conversation avec un ingénieur des procédés qui résume bien le défi posé par le manque de compétences.

Son entreprise, qui usinait des pièces pour une variété de clients de l'aérospatiale, se portait bien.

Les commandes étaient expédiées à temps. Peu de rebuts. Un minimum de temps d'arrêt imprévu. Tous les indicateurs clés étaient en hausse.

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

Mais en réalité, c'était un problème. Pourquoi ? Parce que deux des trois machinistes de base 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, de ce qu'il adviendrait de la production après leur départ.

C'est une histoire que nous voyons se répéter encore et encore dans les ateliers d'usinage. Des employés dévoués partent à la retraite et il est difficile de les remplacer.

La bonne nouvelle 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 en commun une même cause première : le papier.

Pour comprendre pourquoi, posez-vous quelques questions.

• Les formulaires papier sont-ils le moyen le plus rapide d'obtenir des données ?
• Les procédures opérationnelles normalisées sur papier sont-elles le meilleur moyen de transmettre des informations complexes ?
• Savez-vous combien de versions des procédures opérationnelles normalisées 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 ou l'autre de ces éléments vous est utile, il s'agit de moyens faciles de commencer à utiliser la numérisation.

2. Mettre en ligne les machines anciennes

La numérisation ne signifie pas que vous deviez mettre au rancart vos machines traditionnelles.

Un moyen facile de commencer avec l'atelier d'usinage numérique est de mettre en ligne les équipements hérités.

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

3. Faites entrer les humains dans la boucle

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

Ce sont les humains qui font fonctionner les machines, interprètent les données et définissent la stratégie. Les outils numériques qui leur donnent des moyens d'action sont plus rentables.

4. Ne pensez pas seulement à vos machines
Ce point découle du précédent. Bon nombre des plus grandes possibilités d'amélioration proviennent de l'optimisation des processus autour des machines.

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

Ou supposons qu'un cycle de production présente un taux de défauts supérieur à la normale. Il est plus difficile de trouver les causes profondes sans avoir la visibilité de chaque étape de la chaîne de valeur.

En définitive, les ateliers efficaces ont des moyens automatiques :

• Suivre les stocks
• Enregistrer la généalogie des produits
• Optimiser l'acheminement des travaux
• Suivre le WiP
• Réapprovisionnement des matériaux

Les processus de fabrication sont des ensembles d'activités étroitement liées et interdépendantes. Les opérations efficaces trouvent des moyens d'optimiser le mouvement des matériaux du début à la fin.

5. Créez 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 ?

Une façon d'ouvrir de nouvelles opportunités d'amélioration est de 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 voir si vous respectez les devis de production, le temps de fonctionnement et d'arrêt des machines pour l'équipe, ainsi que toute autre information dont vous avez besoin pour faire avancer les choses.

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

Tout au long de ce guide, nous avons souligné :

• Ce qu'est l'atelier d'usinage numérique
• Pourquoi il est important de s'y mettre rapidement
• Comment élaborer un projet qui vous convienne

La technologie de fabrication va continuer à évoluer rapidement. Il existe des dizaines d'opportunités pour cueillir les fruits à portée de main et 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 intégrer la résilience et l'adaptabilité dans vos opérations.

Les technologies numériques sont l'une des formes éprouvées pour y parvenir.

Si vous avez des questions sur la façon de commencer, nous sommes là pour vous aider. N'hésitez pas à nous contacter.