Du concept au mainstream : l'essor des technologies de fabrication modernes

Par Bob Beckmann, article pour Ag Innovator Magazine.

Quand Henry Ford a optimisé sa chaîne de montage il y a environ 100 ans, les changements et avancées qu'il a faits ont rapidement quitté les quatre murs de son usine pour devenir le carburant d'une révolution industrielle que nous optimisons depuis.

Aujourd'hui, nous voyons des changements pilotés par la technologie. Des concepts qui étaient des rêves il y a 10 ans font partie de nos opérations d'usine aujourd'hui. Il est difficile d'imaginer que nous vivons dans un monde où les téléphones ont plus de puissance de calcul qu'une capsule spatiale Apollo. Nous avons à notre disposition des choses que George Jetson n'aurait pas crues. La technologie évolue à une vitesse qui laisse la plupart d'entre nous à la poursuite plutôt qu'au rythme.

La fabrication traverse des douleurs de croissance face à la technologie. Des usines qui ont fonctionné de la même manière pendant 70 ans sont maintenant forcées de s'adapter à un monde de personnalisation et d'immédiateté. C'est une véritable révolution industrielle, et si l'histoire nous a montré quelque chose, un niveau supérieur de technologie est sur le point de passer des grandes opérations aux usines de petite et moyenne taille dans le monde entier.

Ici, nous explorons certaines de ces technologies et comment elles sont utilisées.

Opérations numériques

Bien que certaines entreprises utilisent encore des registres et des tableurs, la tendance numérique est de passer à un système ERP robuste qui peut aider à gérer les opérations d'une entreprise. Tout, des matières premières aux produits finis, est organisé avec ces systèmes, et ils peuvent même être utilisés pour trouver le coût réel d'un produit fini.

Chaîne d'approvisionnement

Une personne peut maintenant commander une automobile en ligne. Elle peut entrer le modèle et chaque option souhaitée. Elle appuie sur le bouton « acheter » et immédiatement le système de l'entreprise se met au travail. Adieu les jours du planificateur, de l'acheteur, du planificateur et de la paperasse. Maintenant, les données sont immédiatement envoyées à l'usine, ainsi qu'aux fournisseurs de premier et deuxième rang, et au client. Les dates de production sont rapidement confirmées, les pièces sont commandées, et le client sait exactement quand son nouveau véhicule arrivera. Il peut même aller en ligne et voir précisément où en est le véhicule dans le processus de production.

Ingénierie / Usine numérique

Les jours des dessins s'effacent rapidement. Maintenant, des modèles CAO sont créés au bureau d'études et ces modèles sont utilisés pour fabriquer des pièces. Les fichiers sont envoyés au moulistre – ou au centre d'usinage ou à l'imprimante 3D – et le processus commence. Lorsque les pièces finies arrivent, les mêmes modèles sont utilisés pour l'inspection (parfois effectuée avec des lasers de comparaison numérique) et l'assembleur utilise un écran à son poste pour voir les mêmes modèles afin de s'assurer que les pièces finales sont assemblées correctement.

Cybersécurité

Avec toutes ces données, chaque entreprise doit être pleinement consciente des menaces qui pèsent sur elle. Il ne s'agit pas de quelqu'un qui vole vos données de production, mais plutôt de quelqu'un qui vole la chose la plus précieuse sur votre ordinateur – votre argent.

Chaque entreprise a une liste d'employés actuels (et certains passés). Ils ont le nom, l'adresse, le numéro de téléphone, le numéro de sécurité sociale et très probablement le numéro de compte bancaire pour le dépôt direct de cet employé. Oh, quel trésor pour un méchant !

Quand avez-vous fait un vrai test de cybersécurité de votre système pour la dernière fois ? Vous pouvez dire que vous allez bien parce que vos ordinateurs ont un logiciel antivirus à jour, mais qu'en est-il de cet ordinateur sur le plancher d'usine qui tourne sur Windows 95 parce que la machine à laquelle il est connecté n'a jamais été mise à niveau ?

Impression 3D / Fabrication additive

La technologie de la fabrication additive (FA) existe depuis quelques décennies mais n'était disponible que pour les entreprises ayant de grosses poches et un usage établi. Maintenant, des versions de ce type d'équipement sont disponibles dans les grandes surfaces ou en ligne. C'est devenu si courant qu'on l'utilise dans les écoles primaires. Son utilisation dans la fabrication était rare il y a même cinq ans, mais aujourd'hui c'est la mise à niveau technologique à la croissance la plus rapide dans les opérations de fabrication. Voici pourquoi :

Réduction des coûts : Puisque la production de pièces par fabrication additive ne nécessite pas de coûts de mise en place et d'outillage, les coûts de production ne sont engagés que pour les pièces elles-mêmes au moment de leur fabrication. Même les petites séries et les pièces uniques n'ajoutent pas de coûts. De plus, les pièces système conçues pour une fonction optimale peuvent souvent être réalisées en une seule pièce, simplifiant l'assemblage et l'assurance qualité.

Conception légère : Les pièces fabriquées intelligemment utilisant des procédés de frittage laser combinent haute résistance avec une réduction de poids de 40 à 60 %. Les économies de matériaux se traduisent par plus de flexibilité dans la conception et l'ingénierie. En conséquence, les voitures ou avions consomment beaucoup moins de carburant et émettent moins de dioxyde de carbone.

Pas d'outillage : La technologie d'impression 3D permet une flexibilité maximale dans la planification de la production. De plus, les processus de production sans outillage nécessitent moins d'énergie et de matières premières que les opérations de fabrication conventionnelles. Les pièces modifiées, mises à niveau et de rechange peuvent être produites selon les besoins, éliminant le besoin de stockage. Surveillez de près cette industrie. De nouveaux matériaux tels que métaux, époxydes, plastiques, céramiques et même aliments sont maintenant imprimés. Donc, si votre entreprise a passé à côté de cette technologie par le passé, vous voudrez peut-être voir ce qui a changé depuis que vous avez commencé à lire cet article !

Réalité virtuelle / Réalité augmentée

La réalité virtuelle (RV), parfois appelée réalité augmentée (RA), entre rapidement dans l'environnement de fabrication. Cette croissance rapide devrait amener plus de fournisseurs à entrer dans le domaine, réduisant ainsi les coûts et rendant la technologie plus accessible.

La RV est définie comme « un environnement tridimensionnel généré par ordinateur qui peut être exploré et interagi par une personne. Cette personne devient partie de ce monde virtuel, ou est immergée dans cet environnement, et pendant qu'elle y est, elle est capable de manipuler des objets ou d'effectuer une série d'actions. »

Comment la RV profite-t-elle au secteur manufacturier ? En améliorant la sécurité des travailleurs, en créant de meilleurs produits et en faisant économiser de l'argent aux fabricants. Voici pourquoi :

Amélioration de la sécurité des travailleurs. Bien que le secteur manufacturier ait considérablement amélioré ses programmes de sécurité au fil des ans, toute blessure ou décès est de trop. La RV permet aux gestionnaires d'usine de simuler le processus de production et les configurations de lignes d'assemblage, identifiant les situations potentiellement dangereuses. La réalité virtuelle peut aussi immerger un employé dans un poste de travail futur, puis capturer ses mouvements pour évaluer la faisabilité et la maîtrise des tâches. En utilisant la RV, le géant de l'automobile Ford a réduit le taux de blessures des employés jusqu'à 70 %.

Création de meilleurs produits. La RV rend l'assemblage quasi parfait possible. En utilisant des lunettes employant des caméras, des capteurs de profondeur et de mouvement pour placer des images sur un environnement de travail réel, les ouvriers et ingénieurs peuvent « voir » les bonnes pièces et les instructions pour assembler un composant correctement.

Économie d'argent. Pour obtenir des produits répondant aux spécifications, des prototypes doivent être créés, testés et retestés. Cela devient cher. En utilisant la RV, les fabricants éliminent le besoin de construire des modèles à grande échelle. En utilisant la technologie VR de Microsoft, les ingénieurs peuvent voir chaque pièce d'équipement impliquée dans la conception d'un produit et l'assembler dans le monde virtuel avant de la construire pour de vrai. Cela réduira le temps de formation de 75 % par personne, économisant des millions.

Cobots

Alors que l'internet des objets croît exponentiellement, les robots collaboratifs deviennent monnaie courante dans le cycle de fabrication. Les robots collaboratifs, ou cobots pour faire court, sont des robots qui travaillent dans un espace physique partagé avec les humains, permettant aux humains et aux robots de travailler ensemble. Les cobots ont gagné en popularité depuis 2010 et sont souvent préférés aux robots de fabrication traditionnels conçus pour travailler dans une zone séparée avec peu ou pas d'interaction avec les gens.

Ils sont conçus pour s'arrêter lorsque leur collègue humain, ou quiconque, les touche. Le marché des cobots devrait croître significativement dans la prochaine décennie pour plusieurs raisons. Il y a une demande croissante d'automatisation dans tous les secteurs, mais particulièrement dans la fabrication où les tâches sont souvent répétitives, d'où un risque de blessure. Pendant ce temps, la technologie des cobots progresse chaque année. Ils sont plus largement disponibles et moins chers, actuellement estimés en moyenne à 24 000 $ chacun. Ces prix en baisse et ces fonctionnalités accrues devraient encourager l'adoption des cobots dans les petites et moyennes entreprises qui ont peut-être négligé la technologie par le passé.

Les robots travaillant en tandem avec les employés peuvent mener à un processus de production hautement efficace, flexible et fiable. Les cobots peuvent être utilisés dans l'assemblage de produits, les processus de pick-and-place, le moulage par injection, le placement de pièces et l'inspection qualité.

Ils peuvent être particulièrement utiles pour le levage de charges lourdes en améliorant l'efficacité du cycle de production et en réduisant le risque de blessure. Certains cobots sont conçus pour travailler sur des tâches répétitives de levage lourd.

Un exemple exceptionnel de la façon dont les robots et les humains peuvent travailler ensemble est une tâche de levage lourd dans laquelle l'humain aligne l'objet à soulever, et le cobot soulève.

L'humain réduit le risque de dommage aux articles en positionnant ce qui doit être soulevé. Le robot épargne à l'humain la fatigue et le risque de blessure en soulevant. La combinaison réduit les coûts, améliore le résultat par la précision et maintient un rythme rapide.

En conclusion

Toutes ces technologies n'étaient qu'un rêve il y a quelques années. Aujourd'hui, elles sont réalité et changent la façon dont la fabrication est faite dans le monde. Avec la pénurie de main-d'œuvre attendue, ces avancées permettent à une entreprise d'optimiser la production, d'augmenter la qualité et d'économiser de l'argent tout en attirant une main-d'œuvre qui aime résoudre des problèmes avec la technologie. Elles ne peuvent que renforcer votre entreprise.