Transformer la fabrication suisse avec la collecte et gestion de données avancées

La gestion numérique des données pilote de plus en plus la stratégie de fabrication, les opérations et l'allocation d'actifs dans les entreprises de fabrication contemporaines, cependant, collecter et comparer les données d'usinage de façon uniforme peut être un défi pour les ateliers avec un mélange de nouvelle technologie et d'équipement existant. Dan Villemaire est propriétaire et président de C&M Machine Products. Fondée par son grand-père et son père comme atelier de tours automatiques Brown & Sharpe à Hudson (New Hampshire), il y a 40 ans, l'entreprise a grandi pour abriter environ 100 machines incluant plus de 73 tours suisses CNC et 19 centres de tournage CNC plus grands. C&M sert des industries allant de l'aérospatiale et défense aux consommables cuivre, manipulation de fluides, médical, robotique et optique avec des séries de production de produits usinés de précision jusqu'à 1 000 000 pièces ou plus.

M. Villemaire a perçu que la gestion et l'analyse détaillées des données de fabrication aideraient à faciliter la croissance vers de nouveaux marchés par une planification plus efficace et l'utilisation des ressources de fabrication. « L'une des choses qu'on s'efforce constamment de faire est de piloter les décisions avec les données », dit-il. Mais parce que les machines de l'atelier sont d'âges et d'opérations très différents, il était difficile de collecter des données précises, cohérentes et comparables. « On voulait avoir une meilleure compréhension de ce que nos machines faisaient. On savait que certaines de nos machines avaient la capacité de nous parler et de nous donner de l'information dans un format type tableau de bord, mais pas de façon uniforme. »

C&M envoie les programmes CNC à ses machines via un système DNC (commande numérique distribuée), mais l'atelier documentait traditionnellement la sortie machine en utilisant des cartes de temps remplies à la main. Les opérateurs enregistraient manuellement les heures travaillées et les pièces produites, puis soumettaient les cartes pour saisie dans le système ERP de l'atelier. Ce processus ne fonctionnait pas bien avec de multiples opportunités d'erreur.

C&M a acquis son système DNC auprès de WireFreeCNC, une unité de Macdac Engineering. Macdac fournit des logiciels et matériels de fabrication incluant Mastercam, Catia et une variété d'équipements de réseautage. Le fournisseur de logiciels a proposé d'installer le MDC (Collecte de Données de Fabrication) Excellerant chez C&M. Excellerant est un décodeur universel qui connecte les machines et capture les données CNC au fur et à mesure qu'elles sont générées. Le produit permet à un fabricant de connecter tous ses outils de machine CNC et commandes (peu importe la marque) et de surveiller et gérer les données de chaque machine en temps réel et de transmettre ces données au système ERP de l'entreprise.

Avantages du DNC

Excellerant MDC s'appuie sur MTConnect, FANUC Focas, OPC-UA, Haas MNET Q-Codes et d'autres protocoles de connexion de commandes machine, et il communique aussi avec les machines CNC existantes. Le package consiste en une licence logicielle et du matériel qui inclut une tablette d'affichage graphique située à chaque commande machine. Le système compte les pièces au fur et à mesure qu'elles sont créées. À la fin de chaque quart, l'opérateur qualifie le nombre de bonnes pièces terminées, et le total est automatiquement entré dans le système ERP.

Avec des données précises, l'atelier est capable de mieux comprendre son vrai rendement. « On n'avait pas vraiment de bons chiffres pour pouvoir regarder ces choses avant », dit M. Villemaire. « Ce système nous permet de faire ça. C'est très utile. On ne compte plus sur les cartes de temps manuscrites, et on ne compte plus sur nos opérateurs pour piloter les calculs de rendement et débit de C&M. »

Shawn Bergeron, leader de l'amélioration continue de C&M, dit : « La précision de l'information qui entre dans notre système ERP est exponentiellement meilleure qu'avant. D'un point de vue planification, ça améliore beaucoup de choses. »

Les numéros de sortie incorrects communs dans le passé, insiste M. Bergeron, n'étaient pas le résultat de tromperie par les opérateurs machine. « Ils ne savaient simplement pas », dit-il. « On a eu des occasions où des pièces disparaissaient. Par exemple, on a fait tourner 1 000 pièces, mais l'opérateur en avait 700 en main, donc il pensait en avoir fait 700. En fait, les 300 pièces manquantes n'étaient pas attrapées correctement dans la machine, et elles tombaient dans le bac à copeaux. »

De telles occurrences affectaient la rentabilité. « Notre rendement est impacté quand des pièces sont perdues dans la machine. On a dépensé du temps de cycle, et on a consommé de la matière et de la main-d'œuvre pour faire quelque chose qu'on ne peut pas tourner et vendre à un client. C'est de la ferraille peu importe si c'est dans la machine ou pas, et ça doit être comptabilisé comme tel. Maintenant, grâce à la collecte de données fiable et l'analyse des causes racines, on sait les problèmes qu'il faut corriger », dit M. Bergeron.

Le bénéfice le plus visible de l'implémentation du package Excellerant a été l'élimination des cartes de temps. C&M teste aussi l'élimination de documentation additionnelle — feuilles de comptage qui suivent les comptages quotidiens de pièces à travers plusieurs quarts. Le système fait ça automatiquement, donnant aux opérateurs une idée de où ils sont par rapport à la quantité à faire pour le travail, prévenant les dépassements. L'information peut aussi confirmer que la quantité de matière en main est suffisante pour compléter le volume de pièces requis. « La documentation automatique économise 15 ou 20 minutes pour les opérateurs qu'ils peuvent réaffecter pour nettoyer les machines et les préparer pour le prochain quart », dit M. Villemaire.

Le but est d'automatiser la collecte de données autant que possible. Ensuite, la direction peut commencer à analyser les données et trouver des façons de gérer les problèmes de rendement. « L'utilisation du système ajoute aussi de la valeur d'un point de vue satisfaction client, car on est capable d'améliorer la précision de nos coûts et d'augmenter notre valeur pour nos clients », dit M. Bergeron.

Changer la culture

L'adoption en gros de la collecte automatisée de données représente un changement culturel significatif pour une entreprise de 40 ans. M. Villemaire fait évoluer C&M loin des vieilles façons de faire en s'entourant de ressources et idées fraîches. M. Bergeron explique : « On a récemment embauché un responsable des opérations et un responsable qualité avec un ensemble de compétences différent de ce qu'on avait avant. On a embauché un responsable finance aussi. Dan essaie de s'entourer d'une équipe centrale pour amener cette organisation où elle doit aller basé sur des faits et données, pas sur l'émotion et une attitude « on l'a fait comme ça il y a 30 ans ». Si on continue comme ça, dans 30 ans on n'aura plus de place où aller. » L'entreprise cherche à embaucher 55 personnes sur les trois à quatre prochaines années.

Meilleure adhésion

Les employés, et les opérateurs en particulier, ont adhéré à l'implémentation du système Excellerant plus ouvertement que M. Bergeron l'anticipait. « J'ai eu des opérateurs qui ont remarqué qu'on garde une meilleure trace de l'information », dit-il. « Ils voient la valeur. Ce n'est pas un outil pour réprimander les gens. C'est la toute dernière chose qu'on veut faire. On préférerait l'utiliser comme outil pour l'analyse des causes racines et les actions correctives et préventives pour l'avenir. Les bénéfices futurs sont énormes. »

Environnement sans papier

Un des objectifs de l'adoption de la gestion automatisée des données est de passer vers un environnement sans papier, surtout sur le sol de l'atelier. Un élément clé de cet effort est une tablette d'affichage graphique montée sur chaque machine-outil. Sur la tablette, qui affiche une interface utilisateur simple conçue pour une fonction claire et logique, les machines-outils sont représentées par des icônes graphiques.

Une machine est généralement inactive quand un opérateur se connecte. Après que l'opérateur entre un numéro d'employé, l'icône de la machine devient rouge, indiquant qu'elle est en mode préparation. Quand la préparation est complète, l'icône passe de rouge à orange. Après que l'opérateur termine la préparation, incluant la soumission des dimensions nominales pour la première pièce, le système établit un comptage de pièces. Quand la première pièce est confirmée comme bonne, l'opérateur qualifie cette pièce en production et commence la série. Pendant la série, l'opérateur peut se connecter et vérifier la sortie machine comparée à l'horaire de production et le total de pièces requis. À la fin de la série, l'opérateur dit au système combien de bonnes pièces ont été faites. L'affichage de la tablette graphique est aussi disponible sur les ordinateurs de bureau au bureau de l'atelier ainsi que sur appareils mobiles.

La réduction de la paperasserie contribue aussi à la conformité réglementaire. Par exemple, M. Bergeron dit que l'utilisation du système Excellerant facilite la conformité avec les standards NIST (Institut National des Standards et Technologie), particulièrement la norme de cybersécurité SP800-171. De grosses amendes sont possibles en cas de violation de données. « Ça nous oblige à être très prudents avec la propriété intellectuelle client comme les spécifications et dessins », dit-il. « Dans de nombreux cas, c'est partie de notre obligation contractuelle envers les clients de contrôler leur information et garantir qu'elle ne tombe pas dans de mauvaises mains. » Stocker l'information sur la tablette sur la machine limite le nombre de plans et spécifications clients présents sur le sol de l'atelier. « Dans certains cas, la norme de cybersécurité est une sorte de barrière à l'entrée pour d'autres ateliers », continue M. Bergeron. « Beaucoup de nos clients, spécifiquement dans le domaine de la défense, nous demandent si et quand on sera conformes. »

Un mélange varié de machines-outils

C&M exploite plus de 73 tours suisses CNC incluant des machines de Star, Citizen et Tsugami. Les centres de tournage CNC plus grands incluent des machines de Miyano, Eurotech et Hardinge. Les commandes de machines sont de FANUC et Mitsubishi. M. Bergeron dit que le nombre et la variété de machines dans l'atelier C&M posaient un défi pour la collecte et la standardisation des données. « Chacune est légèrement différente de la suivante, et on a beaucoup de machines plus anciennes. Sur les machines plus récentes, implémenter Excellerant est assez rapide et facile ; c'est genre brancher et jouer. Il y a eu beaucoup plus d'interaction avec les machines plus anciennes pour mettre le système en place. Mais maintenant c'est sur à peu près toutes les machines qu'on a, et on a six nouveaux tours suisses CNC Citizen qu'on y ajoute. »

L'atelier fabrique des pièces allant de 0,79 mm à 38 mm de diamètre sur ses tours automatiques suisses et jusqu'à 100 mm de diamètre sur les centres de tournage plus grands. « Donc, il y a une sacrée différence dans la taille de travail qu'on peut faire avec différentes capacités de machines. On peut regarder ce que nos différentes machines sont capables de faire et planifier en conséquence », dit M. Bergeron. L'entreprise a fait beaucoup de travail pour déterminer la meilleure plateforme machine pour chaque travail, et le système Excellerant les aide à mieux comprendre ces choix.

M. Bergeron dit que l'avis sur l'utilisation du système vient largement du sol de l'atelier. « Ça ne vient pas de moi ou de qui que ce soit dans la direction ; ça vient des employés qui utilisent le système tous les jours. Et c'est là que le succès va résider — dans les employés l'adoptant et voyant le bénéfice du système », explique-t-il. Certains peuvent creuser et faire une analyse des causes racines pour les problèmes de comptage de pièces. Pour d'autres, une fois que c'est en marche, ça marche, tant que les gens suivent les directions. « Il est essentiel que les employés fassent confiance au système. Tout ce qui est requis est le réglage fin et l'attention au détail. Nos machinistes sont extrêmement orientés détail et produisent des pièces très petites avec des tolérances extrêmement fines. Je sais qu'ils peuvent faire ça. »

Fonctionnalités importantes

M. Bergeron note qu'une fonctionnalité importante du système s'appelle la Vue Aigle (Eagle Eye View), qui fournit le détail complet du travail comme les informations client, numéro de pièce, numéro de plan, révisions, statut du travail, quand les pièces ont été commandées, dates d'échéance, et quantités commandées mises à jour.

Notes d'Opération est une autre fonctionnalité précieuse, permettant une communication bidirectionnelle entre le bureau et le sol. Soit l'opérateur, soit le personnel du bureau peut taper un message qui apparaîtra sur la tablette à la machine ainsi que sur les tableaux de bord en coulisses. « Ça pourrait être quelque chose d'aussi simple que comment le travail a tourné la nuit précédente et s'il y a eu des problèmes, partager l'information avec le quart suivant », dit M. Bergeron. L'atelier tourne un premier quart et un second quart modifié ; il peut y avoir un écart de trois ou quatre heures entre la passation de quart de nuit à matin. « Avec Macdac, on développe la capacité de sauvegarder les Notes d'Opération avec le numéro de pièce pour que la prochaine fois que le travail est planifié, les opérateurs ou autres employés puissent interroger les notes et savoir comment le travail a tourné précédemment. »

Valeur des données accessibles

Des données fiables et accessibles mettent en lumière les problèmes et les amènent au premier plan. « Si c'est pas devant vous et vous ne faites pas attention et n'essayez pas de faire quelque chose à ce sujet, vous ne vous améliorerez jamais », dit M. Bergeron. « Maintenant qu'on a de bonnes données qui rentrent, on peut interroger les données de rendement et les analyser pour des tendances ou motifs, ou voir s'il y a une certaine machine qui est toujours un problème. Avec des données précises, il y a beaucoup de facteurs différents qu'on peut comprendre et utiliser pour mieux exploiter notre installation. La grande transition maintenant est pour l'équipe de direction intermédiaire de commencer à utiliser le système pour prendre des décisions. »

Les données permettent de planifier les travaux sur les bonnes plateformes. C&M a eu des incidents dans le passé où un travail était planifié sur une machine qui n'était pas disponible. Le système Excellerant montre où chaque travail va et donne un aperçu de ce qui se passe sur le moment. Il peut être utilisé pour diriger le trafic et prendre des décisions.

Adopter la technologie de gestion automatisée des données

Les ateliers envisageant d'employer la technologie de gestion automatisée des données trouveront utile de rendre leurs processus aussi cohérents que possible dans l'ensemble. Comme exemple, les critères pour les comptages de pièces devraient être standardisés si possible. Considérant la nature des pièces et machines-outils de C&M, les comptages de pièces en général sont basés sur les opérations de tronçonnage. Quand les pièces sont tournées à partir

de barre alimentée, le tronçonnage signifie qu'une pièce est complète. Dans ce cas, c'est en fait un comptage d'opérations plutôt qu'un comptage de pièces réel. « C'est pas nécessairement noir et blanc quant à ce qui va vous donner les comptages de pièces », dit M. Bergeron. « Il faut juste s'assurer qu'il y a certains codes ou variables dans les programmes d'usinage, et il faut avoir quelqu'un dans l'équipe qui comprend le code — dans ce cas le programmeur. Standardiser autant que possible rend le dépannage plus facile aussi. »

En se préparant au changement vers la collecte automatisée de données, nommer un chef de projet ou champion est crucial pour assurer que l'effort reste sur la bonne voie et qu'il y a un point de contact clairement défini pour les communications sur les retards ou autres événements. Une bonne relation avec le fournisseur du système de gestion de données est essentielle.

M. Bergeron insiste sur la nécessité d'assembler une équipe multidisciplinaire même avant de signer un contrat de gestion de données. « L'équipe devrait consister en des représentants des opérations, IT, et un champion du sol de l'atelier, mais ça implique vraiment beaucoup de gens de toutes disciplines différentes dans l'atelier », dit-il. « La clé est d'avoir une idée à l'avance de comment le système va marcher. Ces discussions peuvent commencer, et les graines peuvent être plantées, pour que quand le système est implémenté, ce n'est pas tout nouveau. Ça requiert tout le monde dans l'organisation de participer à un certain degré. »

L'avenir de la collecte automatisée de données

M. Bergeron dit : « Excellerant peut être utilisé dans chaque opération du processus de fabrication, mais actuellement on n'applique pas le système à sa pleine capacité. On l'utilise sur la préparation et la production sur les machines-outils, et pas encore en inspection finale, expédition, ou autres aspects du processus. Dans le futur, on exploitera davantage la technologie et on en tirera le maximum d'avantage. Le but entier est de rassembler les données et de les réinjecter dans le système pour que nos employés les utilisent. Ils savent mieux que quiconque ce qui se passe. »

Les « Quatre C » de C&M

En parallèle avec l'adoption de la technologie de collecte et gestion automatisée des données, C&M a cherché des façons de clarifier l'identité et le but de l'organisation. Dan Villemaire dit : « On a passé la meilleure partie des deux dernières années et demie à définir les valeurs de C&M. On est arrivés aux « Quatre C de C&M », à savoir : focus client, amélioration continue, collaboration et communauté. »

« Évidemment le focus client est notre objectif principal ; rendre nos clients heureux et s'assurer qu'on fait ce qu'ils ont besoin qu'on fasse », dit M. Villemaire. « Collaboration et amélioration continue vont de pair ; le travail d'équipe est essentiel pour avancer. L'amélioration continue est un terme surutilisé, mais on s'efforce toujours de faire mieux. Le système Excellerant nous permet de collecter les données dont on a besoin pour pouvoir mesurer les améliorations. Auparavant, on ne savait pas si on faisait mieux ou pas parce qu'on n'avait pas les données pour le dire. »

Concernant le quatrième « C », communauté, « C'est double », dit M. Villemaire. « On est engagés à être là les uns pour les autres et à redonner à la communauté locale. Dans notre communauté interne d'entreprise, les gens ont des problèmes personnels ou événements dans leurs vies où ils ont besoin de soutien et on prend ça très au sérieux. On se considère une famille. On est là pour nos gens ; on est là pour les soutenir. »

Concernant la communauté locale en dehors de l'entreprise, M. Villemaire ajoute : « On fait des collectes de nourriture, on adopte des familles pour Noël, on est sponsor pour le Boys and Girls Club et beaucoup d'autres organisations à but non lucratif. En 2019, notre objectif est que chacun de nos employés fasse huit heures — une journée payée — de travail de service communautaire hors site. On incorpore cette attitude de plus en plus dans comment on fait les choses ici. On fait beaucoup de choses que les gens ne savent pas. J'essaie de faire du don une partie de notre politique publique avec nos employés et nos clients. On redonne. C'est important pour nous. »

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Macdac Engineering Inc. | 860-749-5544 | macdac.com