Atelier d'usinage numérique

Deux tendances ont marqué la dernière décennie dans le domaine de la fabrication en atelier.

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

D'autre part, le marché de l'industrie manufacturière est devenu plus difficile et plus volatil.

À tel point que la décennie qui a vu l'essor populaire de IIoT, de la maintenance prédictive et du numérique Suivi machine a également vu les marges bénéficiaires se réduire.

En 2010, Modern Machine Shop a constaté que les ateliers d'usinage les plus compétitifs affichaient 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 tendance à la baisse devrait se poursuivre.

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 existe un fossé 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 cette lacune. Nous vous présenterons les utilisations de la technologie numérique propres aux ateliers d'usinage et 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.

Que vous vous demandiez "comment commencer" ou "quelle est la prochaine étape", 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 particulier, de

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

L'atelier d'usinage transparent

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

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

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 y a plusieurs façons de procéder :

• Contrôler l'état de la machine pour améliorer TRS
• Contrôler l'état des machines pour prolonger leur durée de vie
• Contrôle de la consommation des ressources afin de réaliser des économies
• Suivi du WiP
• Suivi des outils
• Historique et généalogie du produit
• 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, où que vous soyez.

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 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 "nuage", Appareils Edgeet la communication de machine à machine, il y a 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 travaillant dans l'atelier d'usinage 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 commises dans le cadre de la 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 un créneau. Tout concourt à la réalisation d'un objectif commercial commun.

L'atelier d'usinage numérique est ouvert

Le terme "ouvert" a une signification particulière. C'est un peu comme le "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 qu'ils évoluent.

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

Voici comment.

Opérateurs et opérateurs de mise en place

Qu'il s'agisse d'un nouvel employé ou d'un vétéran chevronné, 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 vérification des erreurs à l'aide du site IIoT facilite les choses. Enfin, les alertes et les notifications sur les machines permettent de s'assurer que les problèmes sont documentés et que les superviseurs en sont informés.

Ingénieurs

Les plateformes d'application "no code" permettent de créer des flux de travail véritablement numériques. La visibilité qu'offrent les applications Suivi machine centrées sur l'humain facilite l'équilibre 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 éléments, comprenez la production d'un point de vue holistique et dirigez Amélioration continue.

Cadres

Reconstituez le puzzle. Utilisez les données que vous recueillez 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. Suivi machine - Suivi machine est la base 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.
Suivi machine 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 histoire 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 Suivi machine , il nous a fourni un chiffre de référence impressionnant concernant la disponibilité dans son atelier.

Après avoir mis en place Suivi machine et l'avoir fait fonctionner, leur 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 dotées d'interfaces. Pour les machines plus anciennes, il est possible d'adapter les plateformes 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 des machines ou à proximité de celles-ci.

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

3. Visibilité de la production - Suivi machine est un élément clé de la visibilité de la production, mais cela 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 le WiP se déplace sur une ligne. Il s'agit de mesurer l'activité humaine autour des machines. Il s'agit de passer de TRS à 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 la PdM, le plus tôt vous pourrez commencer à collecter de bonnes données, le mieux ce sera.

Pourquoi numériser votre atelier d'usinage maintenant ?

De nombreux 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. C'est de commencer.

Pour d'autres, il n'est pas évident de savoir pourquoi c'est le bon moment pour se lancer. 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

Dans le passé, la mise en œuvre de nouvelles technologies a été un processus ardu et coûteux.

Le processus peut prendre des mois (ou 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 peuvent 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 se lancer dans les nouvelles technologies. Les 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 en génie 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 très bien.

Les commandes sont livrées à temps. Faible taux de rebut. Un minimum de temps d'arrêt imprévu. Tous les indicateurs clés sont en hausse.

La raison de ce succès, à ses yeux, est 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'est 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, de ce qu'il adviendrait de la production lorsqu'ils partiraient.

C'est une histoire qui se répète sans cesse dans les ateliers d'usinage. Des employés fidèles partent à la retraite et il est difficile de les remplacer.

La bonne nouvelle, c'est que les technologies numériques peuvent aider à recueillir 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 de 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, sachez qu'il s'agit de moyens simples pour commencer à numériser.

2. Mettre en ligne les machines héritées du passé

Le numérique ne signifie pas qu'il faille mettre au rancart vos machines de travail.

Un moyen simple de démarrer l'atelier d'usinage numérique consiste à mettre en ligne les équipements existants.

La gamme de capteurs, de passerelles IoT et de Appareils Edge 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 êtres humains.

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

4. Ne vous contentez pas de penser à vos machines
Ce point découle du précédent. Les plus grandes possibilités d'amélioration proviennent souvent de l'optimisation des processus autour des machines.

Par exemple, il importe peu que toutes vos machines aient une adresse TRS parfaite 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 du processus chaîne de valeur.

En fin de compte, les ateliers efficaces ont des méthodes de travail automatiques :

• Suivi des stocks
• Enregistrement de la généalogie des produits
• Optimiser l'acheminement des travaux
• Suivi du WiP
• Réapprovisionnement en 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 votre site données de production est-il stocké ? Combien de temps faut-il pour tout rassembler ?

Un moyen 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'entreprise à être sur la même longueur d'onde. Ils permettent à chacun de voir si vous respectez les devis de production, les 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 vous présentons les grandes lignes :

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

Les technologies de fabrication vont continuer à évoluer rapidement. Il existe des dizaines de possibilités 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 intégrer la résilience et l'adaptabilité dans vos opérations.

Les technologies numériques sont l'une des formes éprouvées de cette démarche.

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