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Stuart Nathan mar., oct. 12, '21 7 min read

Planification d'usine: Tout ce que vous avez toujours voulu savoir

Qu'est-ce que la planification d’usine ? En quoi diffère-t-elle de la planification de la production ou de la planification de l’aménagement ? Une introduction à l'optimisation de l'espace où se déroule la fabrication.

Félicitations ! Votre usine flambant neuve est maintenant prête. Il s'agit probablement d'une construction assez simple : un plancher en béton coulé, quatre murs et un toit, avec des raccordements d'électricité et d’eau.

Mais vous ne pouvez pas fabriquer des produits dans un hangar vide. Avant de pouvoir l'utiliser comme centre de production, vous devrez installer tout ce dont vous avez besoin pour fabriquer vos produits. Bienvenue dans le monde de la planification d'usine.

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Comment une usine fabrique ses produits

La plupart des fabricants qui se lancent dans la planification d'usine ont déjà une idée assez détaillée de la manière dont ils vont fabriquer leurs produits :

  • Ils devront faire venir des matières premières et/ou des composants.
  • Il y aura un certain nombre d'étapes isolées au cours desquelles ceux-ci seront transformés en la forme nécessaire pour être incorporés dans le produit, ce qui peut impliquer des machines.
  • Il y aura des étapes d'assemblage, qui pourront être réalisées par des opérateurs humains ou des robots.
  • Il peut y avoir une étape de finition, comme le polissage ou la peinture.
  • Le produit final devra être vérifié pour s'assurer qu'il répond à tous les critères de qualité pour être expédié.

De plus, tout le matériel devra être transporté entre toutes les étapes décrites ci-dessus.

Mais le simple fait de connaître ces informations ne signifie pas que le nouveau propriétaire de l'usine sera capable de concevoir la meilleure façon d'aménager l'espace à l'intérieur de l'usine et d'installer tous les équipements nécessaires. Pour y parvenir, l'aide d'un planificateur d'usine spécialisé peut être nécessaire.

Comprendre l'espace où se déroule la fabrication

La première tâche d'un planificateur d'usine consiste généralement à comprendre parfaitement l'espace dans lequel la fabrication doit avoir lieu. Peut-être connaît-il déjà l'endroit, mais il souhaite faire le point sur l'état actuel du site.

Cela comprend notamment les dimensions de l'espace, l'emplacement de toutes les structures qui l'occupent déjà et qui doivent être prises en compte dans la conception de l'usine, comme les piliers, les colonnes ou les treillis soutenant le toit, les points où l'électricité, l'eau et les autres services publics peuvent être amenés sur le site, et les points d'accès pour les personnes et les matériaux.

Pour déterminer avec précision ces points vitaux, il est possible d'utiliser des technologies de numérisation intérieure telles que la numérisation laser pour obtenir des données de nuages de points, et télécharger les résultats dans les progiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) qui seront invariablement utilisés pour concevoir la disposition des équipements.

Il est également important de comprendre le produit à fabriquer, dont la complexité déterminera l'agencement final de l'usine.

Le processus de production doit être décomposé en ses différentes étapes et chacune doit être comprise à un niveau détaillé et technique.

Par exemple, si le métal doit être façonné dans des formes spécifiques pour la fabrication de voitures, il y a des questions comme :

  • Cela se fera-t-il en pliant des tôles, en meulant des blocs, en perçant des trous ou en combinant toutes ces opérations ?
  • Ces tâches seront-elles accomplies à l'aide de machines-outils multifonctionnelles ou les gens utiliseront-ils les outils appropriés pour les réaliser à la main ?
  • Lorsqu'il s’agira d'assembler des éléments opposés, seront-ils soudés, collés ou assemblés à l'aide de moyens mécaniques, tels que des rivets, des vis ou des boulons ?
  • Une connexion électrique propre est-elle nécessaire ?
  • Quelle doit être la précision de toutes ces opérations ?

Dans chaque cas, il faut réserver l'espace approprié pour les machines ou les établis, choisir l'équipement adéquat et amener les services publics nécessaires sur le site.

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Les différences entre la planification de la production, de l'usine et de l’aménagement

Il est important ici de faire la distinction entre la planification d'usine, la planification de la production et la planification de l’aménagment - trois termes qui sont parfois utilisés de manière interchangeable.

La planification de la production a tendance à être un processus à court terme, axé sur le fonctionnement quotidien d'une installation existante, en veillant à ce qu'elle fonctionne bien et réponde aux objectifs commerciaux de l'opérateur.

La planification d'usine est un processus à moyen et long terme, qui se concentre sur les propriétés physiques nécessaires pour que l'installation remplisse sa fonction, et comprend la spécification des équipements ; son champ d'application inclut également les modifications qui peuvent être nécessaires à l'usine lorsqu'elle est en service.

La planification de l'aménagement est de moindre envergure et se concentre davantage sur la simple question de savoir ce qui (et qui) va où.

Modules standardisés dans le processus de production

Les différentes étapes qui composent un processus de production sont généralement traitées comme des modules. Par exemple, la fabrication d'une voiture comprendra un module de propulsion, un module de carburant et un module de commande pour le conducteur (qui est contenu dans un module passagers plus large).

Les logiciels spécialisés comprennent des modèles numériques de schémas d'usine, dans lesquels il est possible de saisir des paramètres spécifiques tels que les indicateurs de rendement clés requis par l'opérateur de l'usine.

Ces modèles permettent de concevoir les modules de l'usine à différents niveaux de détail - en commençant, par exemple, par un simple bloc indiquant l'opération en cours et en augmentant le niveau de détail pour spécifier le type précis de machines utilisées, l'emplacement des postes de travail et l'infrastructure de transport pour amener les matériaux et les composants dans le module et les en sortir.

Les modules peuvent être reliés entre eux dans un schéma de type organigramme, qui peut à son tour être traduit en une structure d'implantation, simulant la forme physique de l'usine.

Aujourd'hui, on utilise généralement des rendus numériques tridimensionnels pour produire un graphique quasi réaliste de l'usine, que l'on peut " survoler " et dans lequel les spécifications de chaque pièce d'équipement peuvent être intégrées.

Relier des modules de représentation à leurs paramètres techniques sous forme graphique et cliquable est une caractéristique de la gestion d’informations sur le bâtiment (BIM), une forme de logiciel de conception plus communément associée à l'architecture et à l'industrie de la construction, mais qui a une utilité évidente dans la planification d'usine.

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La fusion, c'est l'avenir

L'établissement d'un modèle graphique d'une usine dans lequel les paramètres techniques de chaque équipement sont liés à leur représentation est un élément d'un modèle connu sous le nom de jumeau numérique, et ceux-ci ne sont pas seulement utiles pour la conception.

Lorsqu'une installation de production est en fonctionnement, les données de fonctionnement de chaque machine peuvent également être reliées à la représentation - indiquant, par exemple, la vitesse d'arbre et la température de la tête de coupe d'une machine-outil - faisant ainsi de ce qui n'était au départ qu'un outil de conception un élément essentiel de la suite de contrôle et d'instrumentation de l'usine.

Le BIM peut en faire partie. Dans un document présenté lors d'une conférence en septembre 2021 en Espagne, des chercheurs du laboratoire de machines-outils et d'ingénierie de production de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle ont affirmé que les augmentations de coûts et les retards causés par une mauvaise communication entre les différents planificateurs d'usine pourraient être éliminés si tous les planificateurs utilisaient une approche BIM standardisée tout au long du projet.

Les entreprises de construction automobile utilisent des technologies telles que les systèmes de numérisation mobile NavVis pour créer des modèles de nuages de points de leurs usines, et importent ces modèles dans des logiciels tels que Revit (un système BIM largement utilisé en architecture) et Catia (un progiciel de CAO bien établi) afin que différentes équipes de planificateurs puissent travailler ensemble sur le projet de conception.

Conclusion

Voilà donc un aperçu de haut niveau des concepts fondamentaux de la planification d'usine, des multiples considérations en jeu et des développements potentiels pour l'avenir.

Pour en savoir plus sur la façon dont la planification d'usine est réalisée dans la construction automobile moderne, lisez l'interview de Paul Hänchen, Senior Solution Manager Digital Factory, qui explique les pratiques actuelles et la façon dont elles peuvent être améliorées grâce aux solutions de capture de la réalité.

En attendant, vous souhaitez en savoir plus sur la solution NavVis Digital Factory ? Contactez-nous pour plus d'informations, ou téléchargez un exemplaire de notre guide gratuitement pour démarrer la mise en œuvre de votre usine numérique.

Stuart Nathan est un rédacteur scientifique indépendant basé à Londres, anciennement rédacteur en chef de The Engineer. Il a écrit pour des publications telles que The Economist 1843, Ingenia et MIT Technology Review. Il estime que sans une bonne communication, le potentiel de la science et de la technologie ne peut être pleinement exploité.