Qu'est-ce que le manufacturing avancé ?

Le manufacturing avancé décrit l'utilisation de technologies et de techniques créatives pour améliorer la compétitivité des entreprises. Les industries manufacturières utilisent des technologies créatives pour suivre en permanence les progrès de l'information électronique, de la technologie informatique, des machines, des matériaux et de la gestion basée sur la technologie afin d'améliorer la qualité et le processus de fabrication.

Ces avancées technologiques peuvent être liées à n'importe quelle partie du processus de conception et de fabrication, de l'idéation à la création, en passant par les tests en ligne, les exigences de marketing et la gestion globale. L'objectif est de créer un produit efficace et de haute qualité, avec une faible consommation et un processus de production propre et évolutif. En bref, le manufacturing avancé couvre tous les aspects de la fabrication, de la conception à la mise sur le marché et au-delà, dans certains cas. Il s'appuie fortement sur les technologies de l'information et de la communication (TIC) pour une intégration transparente dans les secteurs manufacturiers et commerciaux des entreprises.

Types de manufacturing avancé

Le manufacturing avancé se divise en technologies et techniques liées à trois secteurs principaux :

Une production efficace

Les technologies adoptées sont liées à la conception, puis à la simulation. Elle aborde la modélisation physique et informatique, toutes les technologies de production avancées et les techniques de contrôle connexes qu'une unité de fabrication peut être amenée à adopter. L'accent est mis sur l'ingénierie simultanée plutôt que sur l'ingénierie séquentielle. Les technologies de production comprennent la création rapide de prototypes et la fabrication de formes quasi nettes, ainsi que les techniques de moulage, d'usinage et d'assemblage de précision.

Production intelligente

La production intelligente utilise les technologies de communication de l'information dans les systèmes de fabrication et de logistique. Ce système se concentre sur la création et la mise en œuvre de systèmes permettant d'optimiser les installations de fabrication grâce à une surveillance efficace associée à des plans de maintenance et de réparation régulièrement mis à jour.

Organisation efficace

L'efficacité des entreprises repose sur le développement d'une création et d'une coordination efficaces des ressources de production. Elles comprennent les ressources matérielles ainsi que les connaissances connexes et travaillent dans des domaines où la technologie peut être utilisée pour améliorer la participation et les capacités des PME ou même des grandes entreprise. Les entreprises efficaces s'intéressent aux aspects connexes de la fabrication, tels que les appels d'offres virtuels, le partage des installations et des ressources, les unités d'incubation pour les nouvelles idées et technologies, la gestion des connaissances et tous les aspects du commerce électronique.

Bien qu'il s'agisse des grandes catégories de technologies, certaines techniques de manufacturing avancé aident les entreprises à trouver de nouveaux marchés, stratégies et méthodes d'approche pour leurs produits. Il s'agit d'une liste indicative, car ces technologies font l'objet d'innovations constantes pour répondre aux besoins d'un marché dynamique.

Fabrication additive

Les fabricants utilisent des méthodes telles que l'impression 3D, la modélisation par dépôt de matière fondue ou les systèmes d'impression laser à lit de poudre pour créer des modèles complexes à partir d'un seul matériau. De cette façon, les fabricants sont en mesure de repérer les éventuels points faibles de leurs systèmes sans gaspiller leurs matériaux et ressources. Les industries qui utilisent la fabrication additive comprennent, entre autres, le secteur aérospatial, le domaine médical, le prototypage, l'automobile et les biens de consommation. Ces technologies continuent de coûter moins cher à mettre en œuvre.

Matériaux avancés et composites

Les matériaux avancés permettent de réaliser des mélanges composites extrêmement précis pour des applications particulières, comme des mélanges de métaux, de plastiques, de verre et de céramiques. Les matériaux dont les propriétés chimiques et physiques exigent de la précision sont manipulés pour permettre des avancées en matière de performance tout en réduisant les compromis sur les matériaux. Les matériaux composites utilisés comprennent souvent des plastiques recyclables, des alliages à haute résistance et des céramiques avancées, entre autres.

Robotique et automatisation

La robotique s'intègre naturellement dans les techniques de manufacturing avancé et est conçue pour automatiser les processus qui impliquent des mouvements de précision, la levée d'objets lourds et l'assemblage d'éléments, ceci de manière cohérente dans toutes les unités de production. En outre, la robotique réduit les risques liés aux emplois dangereux comme ceux des secteurs automobiles et aérospatiaux.

Usinage et soudage au laser

Le procédé laser permet d'atteindre la précision dans l'usinage et la soudure. La technologie laser permet de traiter rapidement des pièces de haute précision, car l'intégrité du composant est maintenue avec des quantités de chaleur plus faibles et régulières. Ces procédés sont utilisés pour la fabrication de récipients sous pression et le soudage de capteurs de proximité. On l'observe également dans le soudage des batteries et l'électronique sensible.

Nanotechnologie

Les appareils deviennent de plus en plus petits, et naturellement, le besoin de pièces et de composants plus petits est en augmentation. La nanotechnologie est de plus en plus populaire auprès des concepteurs qui cherchent à augmenter les fonctionnalités et à réduire la taille des appareils. La nanotechnologie a aidé les systèmes de manufacturing avancé à minimiser leur empreinte globale tout en maximisant la fonctionnalité sur les lignes de production.

Intégration des réseaux et de l'informatique

Avec Internet, la connectivité est inégalée et les progrès de cette technologie ont également permis la connectivité vers et depuis les systèmes et les machines. La communication entre les secteurs peut être électronique et ne doit pas nécessairement être effectuée manuellement. Grâce à l'accès à Internet par tous les aspects de la fabrication, les problèmes éventuels sont signalés instantanément, ce qui permet des réparations préventives et des économies de temps et d'argent.

Avantages des technologies de manufacturing avancé

Les technologies de manufacturing avancé sont devenues essentielles aux opérations de fabrication sensibles aux coûts et axées sur l'élimination des déchets. Des technologies telles que la robotique, la fabrication additive et la nanotechnologie révolutionnent le fonctionnement de l'industrie manufacturière. Cependant, il est essentiel de comprendre les avantages du manufacturing avancé pour assurer de meilleurs niveaux de contrôle sur l'efficacité du processus de production.

1. Augmentation des niveaux de qualité

Le principal avantage des technologies de manufacturing avancé est l'amélioration de la qualité. Lorsque la robotique et l'automatisation font partie du processus de fabrication, les risques d'erreur humaine sont réduits. C'est la principale raison pour laquelle les installations de fabrication ont opté pour la robotique lorsqu'il s'agit de production à grande échelle. Le nombre d'accidents, de défauts et d'inefficacités de coûts qui en résultent est réduit.

Le recours à l'automatisation libère les travailleurs qui peuvent ainsi se concentrer sur des tâches plus stratégiques impliquant une prise de décision. En clair, le travail manuel est confié aux machines et le travail plus intellectuel aux humains.

2. Amélioration de la productivité

Les technologies de manufacturing avancé stimulent la productivité de plusieurs façons. Elles donnent aux fabricants la possibilité d'augmenter ou de réduire leur production en fonction des besoins du marché. De la création de produits personnalisés en petits lots à la production de masse à grande échelle, la productivité est améliorée et peut également être personnalisée.

3. Stimulation de l'innovation

La possibilité d'adaptation de la production donne aux fabricants la possibilité de créer de nouveaux produits à un coût raisonnable. Il est possible de créer des produits personnalisés en petites séries sans compromettre les délais de production habituels. La qualité des produits reste élevée, mais l'utilisation des matières premières est réduite, ce qui permet également de diminuer l'empreinte carbone.

4. Réduction du temps de production

La fabrication numérique fait appel à la virtualisation pour créer des digital factories qui simulent le processus de production. Ces simulations aident les ingénieurs à concevoir un agencement d'usine, une séquence de production et un modèle de sortie sans faille. Tout obstacle potentiel peut être résolu avant le début de la production. Ces environnements créés numériquement peuvent être reproduits dans la réalité sur plusieurs sites, ce qui réduit les délais de commercialisation.

Étapes clés de la mise en œuvre des technologies de manufacturing avancé

Les technologies de manufacturing avancé ne sont pas prêtes à l'emploi et dépendent de personnes qualifiées et de processus formels. Voici quatre étapes clés pour la mise en œuvre des technologies de manufacturing avancé :

Synchroniser la fabrication et la stratégie commerciale

Les entreprises doivent disposer d'une stratégie de fabrication bien pensée et fortement liée à la stratégie commerciale. Cela peut se faire en quantifiant des aspects tels que les délais, la qualité du produit, la flexibilité de la fabrication et les coûts encourus pour différents segments de clientèle. Une fois quantifiées, les données issues de ces deux stratégies peuvent être utilisées pour créer des objectifs de fabrication innovants. À leur tour, les informations tirées de ces données contribueront à prendre des décisions en matière de dépenses d'investissement et d'investissement pour l'adoption de nouvelles technologies et leur mise en œuvre.

Les stratégies de fabrication idéales doivent également indiquer quand, ou dans quelles circonstances, les investissements doivent être mis en attente. Cela permet d'éviter les projets oubliés et de réduire la pression sur les infrastructures.

Ces stratégies peuvent s'avérer difficiles si la direction n'a pas accès aux bonnes données concernant les besoins de l'entreprise et les différentes options de coûts pour atteindre les objectifs de l'entreprise. La déconnexion entre les différents services et leurs stratégies et les incitations données aux employés constitue un autre problème. Le premier problème peut être résolu en investissant dans de solides capacités d'acquisition et d'analyse des données. Le second problème est résolu en veillant à ce que les incitations de chaque service soient en adéquation avec le travail effectué. Les canaux de retour d'information doivent rester ouverts à tout moment afin de réduire les erreurs de communication entre la direction et les autres services.

Exploiter les réseaux pour identifier les technologies

Les entreprises doivent créer de solides réseaux internes et externes pour identifier les nouvelles technologies pertinentes pour leur secteur. Saisir la chance d'exploiter une technologie relativement récente qui présente un potentiel avec un risque minimal peut offrir d'excellents retours sur investissement, plutôt que de s'en tenir à des marques à fort capital de marque qui ne constituent pas un choix judicieux.

Un réseau d'entreprises a besoin d'un cadre approprié avec des objectifs clairs pour les membres. Les avantages doivent être clairs pour les membres et les performances du réseau doivent être régulièrement mesurées par rapport à un ensemble de paramètres d'entrée et de sortie quantifiés. La diversité du réseau est également cruciale pour son succès.

Priorité et évaluation des technologies

Toute entreprise doit disposer d'un ensemble de processus solides pour quantifier le coût et les mérites de chaque option technologique par rapport à la stratégie commerciale de l'entreprise. Ce processus doit être supervisé par des cadres compétents qui savent prendre des risques et piloter les innovations dans la bonne direction. Ces cadres doivent également être prêts à mettre un terme aux technologies défaillantes si nécessaire. Ces cadres auront également besoin du soutien d'analystes spécialisés capables de leur fournir les bonnes données et de prévoir l'impact de la technologie lors des périodes de transition.

Mise en œuvre rapide, mais stratégique des technologies

Les entreprises ont besoin de piloter et de déployer rapidement les nouvelles technologies. Cependant, la plupart des entreprises appréhendent la mise en œuvre de nouvelles technologies et ont tendance à attendre jusqu'à ce qu'il soit trop tard. Il est difficile pour les dirigeants d'entreprise d'équilibrer le fonctionnement quotidien de l'organisation tout en faisant de la R&D avec les nouvelles technologies. La solution consiste à créer une petite équipe spécialisée qui peut travailler indépendamment sur l'aspect R&D des nouvelles technologies. De cette façon, il est plus facile d'introduire de nouvelles technologies avancées dans l'entreprise.

Défis et solutions dans la mise en œuvre du manufacturing avancé

L'adoption du manufacturing avancé se heurte à deux grands défis : les ressources humaines et la technologie.

Questions relatives aux ressources humaines

• Il existe une demande de plus en plus insatisfaite de professionnels dotés de compétences en informatique et en conception au niveau de la direction et qui savent prendre des risques.
• Des compétences avancées en matière de conception sont requises pour les séries de production plus courtes et personnalisées.
• Des connaissances et des compétences en informatique, telles que la compréhension des logiciels de CAO/FAO et de machines à commande numérique, sont nécessaires, mais pas toujours disponibles.
• Les employeurs ont de plus en plus de mal à recruter des professionnels qualifiés.
• Veiller à ce que les membres de l'équipe dirigeante puissent améliorer leurs compétences techniques et commerciales est un défi.

Défis technologiques

Les entreprises doivent relever plusieurs défis technologiques :

• Les technologies de manufacturing avancé nécessitent naturellement d'importants investissements dans la recherche et le développement. Les entreprises assument aussi un facteur de risque relativement élevé qui affecte parfois la prise de décision, et finalement l'innovation.
• Dans plusieurs cas, les entreprises peuvent avoir des difficultés à accéder à des matériaux spécifiques ou à comprendre les caractéristiques de ces matériaux. Les techniques d'évaluation et le traitement des modèles peuvent également être complexes à créer et à appliquer.
• Souvent, la capacité de simulation adoptée par une entreprise ne suit pas l'évolution technologique, ce qui entraîne des retards.
• Des investissements plus importants en matière de cybersécurité sont nécessaires pour suivre les innovations technologiques.

Pour faire face à cet éventail de défis en matière de main-d'œuvre et de produits, les entreprises peuvent adopter plusieurs solutions possibles :

• Elles peuvent investir dans le développement d'une équipe de professionnels maîtrisant les logiciels de conception.
• Proposer davantage d'apprentissages avec l'incitation à une meilleure rémunération et à des profils d'emploi technique de haut niveau.
• Les entreprises peuvent commencer par des technologies de manufacturing avancé évolutives dans les secteurs à faible risque, puis les introduire progressivement au reste de l'entreprise. Une telle approche graduelle aide les entreprises à comprendre les défis possibles et à les résoudre avant leur expansion.

Les technologies de manufacturing avancé ont le potentiel de stimuler la fabrication et la production à des niveaux exponentiels si elles sont mises en œuvre de la bonne manière. L'association de la technologie et des prouesses analytiques humaines constitue une combinaison imbattable.