Produire à moindre coût

DOSSIER  Compétitivité oblige, les industriels cherchent à réduire la main-d'oeuvre au pied des machines. Pour cela, ils profitent des toutes dernières évolutions technologiques, notamment en commande numérique et en robotique.

• Investir dans des systèmes plus performants
• "La télésurveillance permet de planifier la production "
• Des systèmes complètement modulaires
• Les robots à l'assaut de l'usinage
• Le taux de disponibilité du robot est très élevé
• Combiner les deux technologies
• Un système de vision industrielle
• "On recherche une main-d'oeuvre plus qualifiée "

Où sont-ils ? Les opérateurs disparaissent des ateliers, laissant les machines-outils accomplir leurs tâches toutes seules. Car les industriels ouest-européens sont à la recherche de compétitivité et de productivité. Ils doivent produire à moindre coût s'ils ne veulent pas délocaliser vers des pays où la main- d'oeuvre est moins chère. L'une des solutions ? « Minimiser la part de la main-d'oeuvre dans le coût d'obtention des pièces », analyse Jean-Paul Bugaud, le secrétaire général du Symop (Syndicat des entreprises de technologies de production). Comment ? En mettant en oeuvre de nouvelles technologies d'automatisation des lignes de production : des commandes numéri- ques capables de gérer simultanément des dizaines d'axes, des robots synchronisables avec des machines-outils ou encore des interfaces de programmation aptes à contrôler des fonctions différentes (fraisage, rectifiage, tournage) sur la même machine.

Les industriels commencent à peine à mettre en oeuvre ces technologies. Et les premières expérimentations en vraie grandeur sont prometteuses. Mazak, le fabricant japonais, leader mondial de la machine-outil, fait partie des pionniers dans son usine anglaise de Worcester. La totalité des machines produites ici sont destinées au marché européen et fabriquées aux coûts salariaux de l'Europe de l'Ouest. « Nous nous battons pour faire baisser nos coûts. Et si nous n'arrivons pas encore en-dessous des chinois, nous sommes moins chers que les coréens », assure, un brin provocateur, Yves Roche, le P-DG de la filiale française. Pour cela, il a fallu automatiser à outrance. C'est même devenu un processus continu chez le fabricant. Il rentabilise son savoir-faire en commercialisant les méthodes et les outils de production mis au point pour ses propres besoins. Une stratégie payante, puisque Mazak est en train d'agrandir son usine anglaise, en ajoutant 4 000 mètres carrés aux 25 000 existants et surtout en passant de 130 machines-outils produites par mois à 150. Robots, systèmes automatisés de palettisation, gestion automatique des outils, machines multifonctions, mesure en ligne : le fabricant nippon multiplie les solutions technologiques basées sur les nouveaux outils. En tant que leader du secteur, il sert aussi de laboratoire d'essais pour les industriels.

Investir dans des systèmes plus performants

Pour devenir plus compétitif, ce n'est pas compliqué : il faut investir dans de nouvelles machines plus performantes ! Les machines-outils classiques, tours, fraiseuses, que l'on trouve le plus couramment dans les ateliers, ont deux gros défauts : elles sont monofonction et souvent ne sont pas automatisables. « Bien qu'elles soient amorties et qu'elles fonctionnent convenablement, elles n'en sont pas plus productives pour autant, assure Jean-Paul Bugaud. Il faut donc les changer, sous peine de voir croître les risques de délocalisation. » Pour cela, deux solutions existent. La première consiste à investir dans des machines basiques, qui n'effectuent que des opérations simples. Mais dès que les pièces deviennent complexes à usiner, il faut les reprendre, changer les montages, etc. Toutes opérations qui nécessitent des opérateurs.

La seconde solution fait appel à des machines qui combinent plusieurs opérations simultanées. Les constructeurs en proposent qui sont capables de travailler sur cinq faces d'une pièce. D'une part, elles évitent d'avoir à reprendre manuellement les pièces et de refaire les montages qui les maintiennent en place sur les machines. Et d'autre part, elles accomplissent le travail de plusieurs machines classiques mises sur une même ligne. La réduction du nombre d'opérateurs est mathématique. Un seul suffit pour l'ensemble au lieu d'un par poste. En revanche, il est appelé à remplir des fonctions plus complexes que le simple fait de changer les pièces et les montages ou bien de s'assurer du bon fonctionnement de sa machine.

"La télésurveillance permet de planifier la production "

Michael Schroer, directeur marketing machines-outils de Siemens

« Grâce aux logiciels de plus en plus présents au sein de l'atelier, les systèmes de production sont aujourd'hui capables d'enregistrer l'ensemble des caractéristiques des machines-outils d'une même ligne. Cette nouvelle fonction permet de détecter les erreurs avant qu'elles n'arrivent et aussi de sécuriser les temps de production. Bref, de planifier la production. Ces systèmes de conduite fonctionnent comme des logiciels de télésurveillance : à partir d'un seul pupitre, l'opérateur supervise toutes les machines et les commandes numériques connectées. La supervision, via une liaison internet, évite d'avoir un opérateur en permanence présent sur la ligne ou de déplacer un technicien en cas de problème. Et cette solution n'est pas réservée aux seuls industriels qui produisent des grandes séries, elle convient aussi aux PME. »

Reste encore à approvisionner la machine en pièces à usiner et à changer les montages. L'utilisation de magasins automatiques de chargement représente une réponse à ces opérations manuelles répétitives. Dans ce schéma, les pièces à usiner sont disposées sur des palettes, elles-mêmes présentes dans un magasin qui alimente les postes de travail de manière automatique. Un carroussel vient prendre la pièce usinée et la remplace par celle à usiner. L'opérateur n'alimente plus manuellement sa machine. La solution est appropriée dans le cas de systèmes de production de grandes séries où les machines-outils sont disposées en ligne. « Ce sont les systèmes utilisés en Europe dans l'automobile ou l'aéronautique, souligne Alain Huet, le P-DG de Comau France. Il suffit d'un manutentionnaire en début de chaîne, qui alimente le système. Les pièces ne quittent ensuite plus la chaîne jusqu'à la fin des opérations. » Ce genre de systèmes automatiques est en revanche surdimensionné pour de petits ateliers avec seulement quelques machines.

Des systèmes complètement modulaires

Avantage indéniable, la palettisation permet de créer des systèmes de production très flexibles. Des industriels, comme le finlandais Fastems, proposent des systèmes complètement modulaires capables d'évoluer en fonction des variations de production. Il suffit de calculer ses besoins. « Si un atelier travaille en trois postes, il peut se passer de l'opérateur qui occupe le poste de nuit, pour peu que la machine-outil ait une autonomie suffisante », explique Etienne Besson, le responsable technico-commercial de Mazak.

Les robots à l'assaut de l'usinage

Concurrents ou alliés ? Ce qui est certain, c'est que contrairement aux machines-outils, les robots se passent parfaitement d'opérateur. Un atout supplémentaire pour briguer certaines applications qui sont l'apanage de leurs consoeurs dans l'automobile ou l'aéronautique. Le perçage des trous et la pose de rivets sur le pourtour du cockpit de l'A 400M sont ainsi assurés chez Sogerma par un robot articulé muni d'une broche UGV (usinage grande vitesse). L'intérêt du robot est bien sûr la maniabilité que lui confère son grand nombre d'axes. « C'est un critère de choix entre une machine-outil et un robot », assure Olivier Skalinski, ingénieur chez Aléma Automation, qui fabrique des machines spéciales et des cellules robotisées. En revanche, le robot est un peu juste en matière de précision. S'il arrive au dixième de millimètre sans problème, aller au-delà relève encore du défi technique.

Il devient aussi possible de mélanger des séries différentes de pièces à l'intérieur du même magasin. Simple à faire, car les palettes sont référencées individuellement. « Les disques durs des commandes numériques acceptent sans problème plusieurs programmes d'usinage différents, correspondant à autant de séries de pièces », commente Etienne Besson, chez Mazak. L'étape suivante consiste à généraliser l'approche à toutes les sociétés, PME comprises. Et c'est là qu'interviennent les robots articulés.

Le taux de disponibilité du robot est très élevé

Le robot possède de nombreux atouts. D'abord, il s'agit d'une machine relativement bon marché par rapport à un magasin automatique. Ensuite, ses axes lui permettent de fonctionner dans des volumes restreints. A tel point que certains sont montés directement à l'intérieur du châssis de la machine. Le taux de disponibilité d'un robot est très élevé, supérieur en tout cas à celui d'une machine-outil. « Il est capable de travailler 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 », précise Etienne Besson. Enfin, il possède une très grande répétabilité, c'est-à-dire qu'il peut réitérer le même geste avec la même précision des milliers de fois de suite.

Combiner les deux technologies

Du coup, des constructeurs de machines-outils et des fabricants de robots, comme Fanuc, ABB ou encore Comau, qui a les deux casquettes, ont décidé de combiner les deux technologies. Dans un premier temps, le robot remplace l'opérateur pour toutes les opérations de chargement et de déchargement de pièces et de montages associés. Une série de gestes automatiques et répétitifs. Dans le même état d'esprit, les robots sont venus s'insérer tout naturellement dans les lignes de production pour transférer des pièces de machines à machines. Ils forment ainsi la liaison entre deux étapes du processus de production, en éliminant du même coup la nécessité d'un stock intermédiaire.

L'association machine-outil et robot a de beaux jours devant elle. L'usine du fabricant de motoréducteurs SEW, près de Stuttgart, a développé spécialement une cellule robotisée pour une nouvelle gamme de systèmes qu'elle va lancer en septembre. Un robot ABB s'occupe à la fois de la manutention des pièces à usiner qui arrivent sur la machine-outil associée, de leur positionnement face à l'outil coupant puis de leur marquage pour la traçabilité. L'application a ceci d'original que la nature de la pièce, un carter, impose qu'elle soit pincée de l'intérieur, puis retournée avant d'être éjectée. « Nous avons un seul robot là où il aurait fallu trois opérateurs ! » se réjouit Philippe Dulaey, le vice-président de SEW. Le bureau d'études de l'industriel a utilisé pour cette réalisation le savoir-faire acquis en robotique dans son usine de fonderie d'aluminium de Forbach (Moselle).

Un système de vision industrielle

Il y a encore mieux ! En dotant le robot d'un système de vision industrielle, il acquiert une dimension supplémentaire. Sans elle, il faut présenter au robot les pièces dans un ordre et avec une orientation tels qu'il pourra les saisir sans problème. Avec l'aide d'une caméra et du logiciel de traitement associé, cela n'a plus d'importance. Le système de vision est capable de reconnaître ces paramètres sans ambiguïté et de modifier l'angle et la trajectoire du manipulateur du robot.

Dernier maillon de la chaîne de production automatisée, la commande numérique subit parallèlement des évolutions importantes. « Les robots peuvent être aujourd'hui commandés directement par la même commande numérique qui équipe la machine-outil associée », souligne Michael Schroer, le directeur marketing de Siemens machines-outils France. Le géant allemand fournit les sous-ensembles et les composants, dont les commandes numériques et les moteurs, qui permettent aux constructeurs de bâtir leurs équipements.

Sur une même ligne de production, via leurs commandes numériques, les équipements de production peuvent désormais être reliés entre eux par un réseau informatique du type ethernet. De cette manière, les communications sont simplifiées avec le système central de pilotage de l'atelier. Et il est possible de concevoir des systèmes très complexes en combinant les axes individuels de chacune des machines connectées. La dernière commande numérique de la gamme Siemens laisse envisager la conception de machines spéciales avec 248 axes synchronisés grâce à la connexion de huit commandes numériques. Mais avec un seul opérateur pilotant le tout à partir de son pupitre de commandes !

Jean-Pierre Vernay

"On recherche une main-d'oeuvre plus qualifiée "

Jean-Paul Bugaud, secrétaire général du Symop (Syndicat des entreprises de technologies de production)

« Pour rester compétitifs, l'une des premières solutions des industriels européens est de minimiser la part de main-d'oeuvre dans le coût d'obtention final des pièces. Parallèlement, cette recherche de compétitivité pousse les industriels à investir dans de nouvelles machines plus performantes, intégrant davantage de fonctions et donc beaucoup plus productives. Une seule d'entre elles est capable de remplacer plusieurs machines qui auparavant étaient dédiées chacune à une tâche précise. Cette "nouvelle génération" diminue le nombre d'opérateurs en production, mais nécessite une main-d'oeuvre plus qualifiée pour les mises au point et des programmations en CFAO. C'est leur recrutement qui pose problème. D'autant plus que la mécanique française n'est toujours pas un secteur attractif, malgré les campagnes de sensibilisation comme celles de l'UIMM (Union des industries et métiers de la métallurgie). »