Démarche de transformation digitale des usines en France et en Europe

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Démarche de transformation digitale des usines en France et en Europe
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Démarche de transformation digitale des usines en France et en Europe
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Démarche de transformation digitale des usines en France et en Europe.

Une démarche de digitalisation industrielle doit avoir pour ambition première d’améliorer l'efficacité des processus opérationnels. Un élément contributeur clé réside dans la capacité à mettre en place une continuité numérique des informations entre les données de gestion (niveau ERP) et, les moyens de production et les outils d’exécution utilisés dans les ateliers.

Autrement dit, en prenant le point de vue de la direction informatique, un programme de digitalisation industrielle consiste principalement dans la mise en œuvre d'un outil de gestion couplé à un ou plusieurs outils d’exécution, c’est-à-dire un ERP couplé à des outils informatique utilisés par les personnes chargées du planning d’exécution et de la gestion des opérations, pour les aider à faire leur travail plus efficacement. Ce sont des  projets essentiellement métier.

La complexité réside dans le fait de définir de nouvelles façons de travailler, plus efficaces entre la production et tous les services support à la production.

C'est dans l'amélioration de l'efficacité des processus que le Tandem formé par les systèmes informatisés de gestion et ceux d’exécution vont fournir le retour sur investissement attendu. Plus radicalement, c’est ce Tandem qui va permettre à l’industriel de faire tomber les barrières qui l’empêchaient d’exécuter ses processus autrement. Entendons-nous bien, les outils informatiques apportent peu de valeur par eux-mêmes en dehors de l’amélioration de l’efficience des processus, ils permettent surtout de créer de nouvelles façons de travailler et de s’améliorer.

Que va-t-on améliorer ?

Chaque usine est différente, tant dans son historique, son implantation physique et dans ses contraintes propres. En effet, il n'y a pas de recette unique à suivre.

Cependant, WYNSYS propose un menu à la carte pour l’accompagner vers son futur.

Nous allons considérer la production mais aussi tous les services support à l'exécution qui contribuent à rendre possible la fabrication des produits. En particulier les services méthodes, planification, ordonnancement, logistique, qualité et maintenance.

Au sein de ces services, nous allons considérer 3 chapitres à explorer :

  1. La surveillance et le contrôle des processus
  2. La capacité à réagir rapidement aux changements et aux aléas
  3. La mise à disposition d'informations en temps réel pour permettre de prendre de bonnes décisions

Pour illustrer ces points nous allons nous concentrer sur la production et la mise en place d’un outil d’exécution de la fabrication ou MES (Manufacturing Execution System).

Les éléments fondamentaux qu’un tel système d’information va viser est d’atteindre l’optimum entre le coût de production le plus faible possible pour la meilleure qualité raisonnable des produits. Pour cela le système va œuvrer pour :

  1. Piloter et contrôler le processus
  2. Donner la capacité à réagir rapidement aux aléas
  3. Fournir l’information en temps réel au bon endroit pour bien décider rapidement

Bien que cela semble être une évidence, l’incapacité à accomplir ces fondamentaux est la principale cause de l’augmentation (souvent cachée) des coûts de fabrication. Si une entreprise détermine l'augmentation de son coût de production résultant du non-respect de ces fondamentaux, c'est là qu'elle trouvera son premier niveau de retour sur investissement pour l’implémentation d’un MES.

Piloter et contrôler les processus de fabrication : exemple du MES

Dans un environnement de production, l’outil MES (Manufacturing Execution System) va permettre à un service méthode de définir les étapes nécessaires à la fabrication d'un produit, de définir les composants à utiliser par la production pour fabriquer le produit ainsi que les ‘programmes’ ou ‘instructions’ devant être exécutées par les automates et les robots.

La combinaison de ces éléments est appelée "la gamme". Une fois que le système est "informé" de la gamme, il peut surveiller le mouvement du produit à travers toutes les opérations que celui-ci doit traverser et s'assurer qu’aucune étape ne soit oubliée, dupliquée ou seulement partiellement exécutée.

Le MES fournira aux opérateurs de production les bonnes instructions au bon moment pour fabriquer le produit correctement et il fournira aussi un retour d'information immédiat si les étapes ne sont pas suivies ou si de mauvais composants sont utilisés ou si un paramètre de processus dévie.

Cela permet d'éviter des erreurs coûteuses dans le processus de production qui affectent la qualité du produit et augmentent les coûts directs de main-d'œuvre par produit en évitant les reprises ou les rebuts. L'ampleur de ces coûts varie d'une entreprise à l'autre et d'un produit à l'autre.

Pour déterminer le retour sur investissement de cet aspect, nous déterminons les "erreurs liées à la production" qui entraînent la reprise du produit (rework) ou sa mise au rebut.

Donner la capacité à réagir efficacement et rapidement 

Un autre aspect de la fonctionnalité MES est la capacité de vérifier de manière répétée les résultats des tests et des inspections pour déterminer si le produit fabriqué répond aux spécifications de qualité acceptables. Lorsque le système identifie des produits qui ne répondent pas aux spécifications, il alerte le personnel de production ou de qualité en précisant les non-conformités. Ces défaillances peuvent être dues à des processus non respectés (comme indiqué précédemment) ou à des composants utilisés dans la gamme qui ne respectent pas les tolérances de performance acceptables ou encore de l’usure d’un outillage par exemple.

Lorsqu’un système MES couplé à un ERP est utilisé pour suivre les informations de traçabilité fournisseurs (interne ou externe) des composants utilisés pendant la fabrication, ils peuvent aider à déterminer rapidement la source d’où proviennent les composants défaillants, quelle commande / quel lot / quels numéros de série défaillants. Le système MES peut alors mettre le stock identifié en quarantaine et s'assurer qu’aucun de ces composants n'est utilisé en production ou fait maintenant partie d’un produit qu’il conviendra en fonction de risque de bloquer (s’il est dans nos stocks) ou le ‘rappeler’ s’il est chez le client.

Le retour sur investissement se retrouve alors dans l'alerte précoce des problèmes de performance de qualité ou de process pour l'ensemble de l'environnement de l'usine et la notification à toutes les personnes concernées de l'endroit où se trouve le problème.

Cette alerte permet d'éviter de continuer à utiliser des composants qui ne répondent pas aux spécifications de performance et qui augmentent le coût de fabrication en raison des réparations et des rebuts engendrés.

Le système peut également être utilisé pour alerter des dérives des paramètres de production qui concourent à l'obtention d'un produit conforme, voire même arrêter l'utilisation des ressources à l'origine du problème afin d'éviter une cascade de produits non conformes. Le système va aussi alerter automatiquement la production, la qualité, les méthodes ou la maintenance afin d'accélérer la mise en place de l'action Adhoc.

La mise en place de cette infrastructure automatisée peut permettre de contrôler et de distribuer les instructions et les documents à jour nécessaires à la production. Les opérateurs ont ainsi une aide précieuse pour améliorer les temps de changement de production et augmenter la vitesse de mise sur le marché de nouveaux produits et processus.

 

La disponibilité des informations dans toute l'entreprise

Ce troisième aspect, est sans doute le plus perçu par le top management, est la capacité à fournir une visibilité des données concernant l'état et la performance d’un produit, d’une ligne ou d'une usine de production et à mettre ces informations à la disposition de toutes les personnes concernées en temps réel. Cette visibilité est souvent étendue à d'autres systèmes au sein d'une entreprise, ce qui permet de rendre ces informations visibles depuis le personnel de l'atelier jusqu'aux dirigeants de l'entreprise.

Avant l'industrie 4.0

Lorsqu'un technicien de la qualité détecte un problème de qualité dans l'atelier de production, il déclenche une multitude d'activités : déterminer les détails du problème, isoler le produit affecté par le problème et déterminer quels clients vont être touchés par le problème.

Ce scénario amène de nombreuses personnes issues des différents services de l'usine à arrêter parfois ce qu'elles font et à réagir à la situation en cours. Les activités vont demander à certaines personnes d'analyser le problème pour déterminer ce qui ne va pas et trouver la ou les causes racines à traiter. D'autres personnes vont courir dans l'atelier de production pour essayer de trouver tous les produits qui sont affectés par le problème et les isoler du flux. D'autres encore vont mettre en place des actions curatives pour faire disparaitre au moins temporairement le problème en vue de redémarrer la production au plus vite. Il en résulte une perte de temps pour la production et une main-d'œuvre directe supplémentaire pour contenir et résoudre le problème et cela parfois plusieurs fois par jour !

Et nous ne nous étendons pas sur les autres impacts tels que la perte de satisfaction du client qui peut résulter d'un retard d'expédition ou de la réception d'une partie du produit non conforme car échappée à la mise en quarantaine.

Aujourd'hui avec l'industrie 4.0

Dans le même scénario, le technicien en charge de l'analyse peut avoir accès à toutes les données relatives au problème rencontré (quels produits ; quels composants ; quelles ressources ont été utilisées ; qui a travaillé dessus, etc.) pour déterminer rapidement l'étendue du problème ; puis accéder au système pour mettre le produit, les ressources ou le personnel de production en ‘quarantaine’ en utilisant la fonction de contrôle du système pour arrêter la fabrication et la livraison du produit (ou d'autres produits) quel que soit son stade de production et utiliser la fonction d'alerte pour notifier le problème à tout le personnel de production requis. Cette fonction est particulièrement utile lorsque le système MES est directement relié au système de messagerie électronique ou de SMS et que les notifications sont envoyées directement aux personnes concernées.

L'ingénieur de fabrication peut utiliser les mêmes données que celles utilisées par le technicien qualité pour déterminer ce qu'il doit faire des produits concernés, le cas échéant, et ce qui est nécessaire pour résoudre le problème. Le produit peut même être automatiquement dirigé vers une ligne de réparation pour corriger le problème, en plus de guider l'opérateur de la ligne de réparation tout au long du processus de réparation, garantissant ainsi que le problème soit résolu conformément aux exigences techniques actualisées.

Cela permet de minimiser le temps nécessaire aux personnes pour contenir les produits requis, d'empêcher les fuites de produits défectueux et de remettre la production sur les rails le plus rapidement possible en réduisant l'impact financier de l'erreur initiale.

Lorsqu'un système est intégré dans le système de planification opérationnelle, le statut des ordres de production est mis à jour en temps quasi réel (souvent en quelques minutes), l'impact des problèmes sur la production est mis à la disposition du personnel et des mesures peuvent être prises pour minimiser l'effet sur les expéditions des clients, ce qui contribue à maintenir la satisfaction des clients.

Conclusion

La démarche qui consiste à mettre en place l'industrie 4.0 est un programme métiers (ensemble de projets). La mise en place d'un outil informatique n'est pas une finalité mais un moyen permettant aux métiers de travailler différemment. La démarche ne peut pas être réalisée en silo, métier par métier sans vision globale des processus transverses à mettre en œuvre, tant entre services qu'avec les processus de gestion. Un point d'attention doit être de bien choisir son architecture solution.

Aujourd'hui seul l'éditeur SAP propose une offre intégrée offrant une continuité numérique de bout en bout du PLM au MRO. De nombreux industriels profiteront de leur migration de SAP ECC vers S4/HANA pour y ajouter l'offre Digital manufacturing et Supply Chain Execution offerte comme solution intégrées nativement avec l’offre SAP S/4HANA ou mieux encore l’offre SAP RISE Industry portée par WYNSYS à destination des PME industrielles Française.

 

Erwan Bastard

Directeur de l’offre Digital Manufacturing de WYNSYS 
Architecte Digital Manufacturing 
Formateur Digital Manufacturing pour l’éditeur SAP