À Ingolstadt, Audi prépare ses usines de demain… et d’après-demain

Logistique automatisée, alimentation des lignes par des drones, mobilier intelligent, postes de travail intuitifs… Les idées ne manquent pas chez Audi pour faire entrer ses usines dans l’ère de l’industrie du futur. Le constructeur voit même très loin, en proposant un concept d’usines flexibles à base d’îlots d’assemblage, qui laisse entrevoir la fin de la production à la chaîne. Des projets qui aident à imaginer l’usine automobile de demain, mais aussi d’après-demain.

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À Ingolstadt, Audi prépare ses usines de demain… et d’après-demain
Audi abat ses cartes dans la course vers l’usine du futur. "Nous voulons devenir le constructeur Premium le plus productif au monde", lance le Professeur Hubert Waltl, vice-président d’Audi en charge de la production. En septembre dernier, le constructeur inaugurait sa nouvelle usine de Mexico dédiée à l’assemblage du Q5. Une usine déjà présentée comme ultra moderne, reprenant certaines technologies de l’industrie du futur, notamment sa salle de contrôle dédiée à la remontée et à l'analyse de toutes les données de production. Mais l’Allemand prépare déjà ses prochaines générations d'usines. Ce jeudi, dans son siège d'Ingolstadt, en Bavière, Audi présentait ses réflexions pour les sites d’assemblage de demain, mais aussi d’après-demain.
Pour demain
De nombreux projets sont actuellement à l’étude pour améliorer l’ergonomie des postes de travail, réduire les temps de formation et éliminer le risque d'erreur. Le plus emblématique est sans doute la technologie Clever Klaus. Il s’agit de transformer un poste de travail classique en véritable assistant. Capable d’adapter sa hauteur et son inclinaison à la morphologie de l’opérateur, le poste est équipé d’écrans en remplacement des traditionnelles gammes d’assemblages papier. Surtout, il est équipé d'un projecteur qui affiche les opérations à réaliser en vidéo directement sur le plan de travail. Un capteur de mouvement de type Kinect suit les gestes de l’opérateur, et une caméra haute résolution contrôle que toutes les opérations ont été correctement réalisées. Lors de la pose d'un harnais électrique à l’intérieur d'une portière, par exemple, elle va jusqu’à repérer tous les connecteurs qui n'ont pas été correctement insérés. Le tout, bien sûr, en lien avec la base de données de production, c’est-à-dire que l’opérateur peut enchaîner des produits différents sans se soucier de savoir s'il assemble le bon produit avec les bonnes options.
Au-delà des opérations d’assemblage, c'est surtout en matière de logistique et de gestion des flux qu'Audi compte faire des efforts dans les années à venir. Dès 2017, l'usage d'engins logistiques automatisés (AGV, pour Automated Guided Vehicles) sera généralisé dans l’usine d'Ingolstadt. Les trains qui alimentent les lignes en sous-ensembles deviendront sans chauffeur. Les gerbeurs (ou chariots élévateurs) seront eux aussi autonomes. "Ils sont pilotés par un système central mais savent résoudre par eux-mêmes certains problèmes, lance Stefan Maier, ingénieur logisticien. Ils savent libérer de l'espace au sol en gerbant des palettes les unes sur les autres, ou identifier une palette endommagée qui sera alors écartée de la zone de production".
Entrer dans la troisième dimension grâce aux drones
Bien sûr, de nombreux industriels utilisent déjà des AGV dans leurs ateliers. Audi prépare déjà le moment où les allées seront encombrées d'engins autonomes. "Nous utiliserons alors la troisième dimension, c’est-à-dire la hauteur, avec des drones qui livreront les pièces les plus légères", indique le responsable du projet drones chez Audi. Le défi est encore plus grand que celui relevé par Amazon pour la livraison de colis, car dans l'enceinte de l'usine les drones ne peuvent se repérer par GPS. Mais Audi a déjà bien avancé sur le sujet. Les drones qu'il a développés en partenariat avec Ascending Technologies sont bardés de capteurs (caméras et scanner laser) pour se repérer dans l’espace. Ils sont capables de suivre un itinéraire dans les allées tout en évitant les obstacles fixes ou mobiles qui se dressent sur sa route. Ils peuvent également rester en vol stationnaire, et reviennent immédiatement à leur place lorsqu’un engin ou un opérateur les bouscule. Le tout, évidemment, piloté par un logiciel central. La charge utile est pour l’instant limitée à 5 kg, mais Audi affirme que ce poids est suffisant pour amener de nombreuses pièces, en particulier des volants ou des antennes.
Pour après-demain
Après les engins logistiques autonomes, ce sera ensuite aux lignes elles-mêmes de savoir s’adapter. Les ingénieurs d’Audi ont développé un système de mobilier de bord de ligne intelligent. Les étagères sur lesquelles sont posés les bacs de composants sont équipés de roues motorisées, elles sont capables de se retourner automatiquement lorsque les bacs d’un côté sont vides. Pilotées par logiciel depuis une salle de contrôle, elles peuvent se déplacer pour adopter différentes configurations (pour s’adapter aux différences de cadence entre la journée et la nuit, par exemple). Pour que ces étagères se déplacent, les ingénieurs ont développé une technologie de repérage par scanner laser, ou Lidar. Particularité de ce système : un seul Lidar suffit. Grâce à des répéteurs à LED installés sur les étagères, le Lidar peut savoir où sont tous les racks même s’ils se cachent les uns les autres (lors d’un déplacement, le rack cache aux yeux du Lidar tout ce qui se trouve derrière lui). La technologie, dont le brevet est en cours de dépôt, permettra donc à un superviseur placé dans une salle de contrôle de changer en un clic la configuration de l’atelier, sans que les opérateurs n’aient à déplacer le mobilier.
La fin de la production en ligne
Poussant à fond le concept d’usines d’assemblage automatisées, les ingénieurs d’Audi ont eu une autre idée : pourquoi ne pas carrément en finir avec le concept d’assemblage en ligne ? Ils ont imaginé une usine flexible et reconfigurable à base de modules. Des stations d’assemblage en îlots sont réparties sur toute la surface de l’usine. Et plutôt que de suivre la chaîne et passer devant tous les postes, le véhicule est porté par un chariot autonome qui l’emmène d’un module à un autre. Le parcours est personnalisé pour chaque véhicule, en fonction de ses options. Et un algorithme se charge d’optimiser en temps réel les flux de véhicules dans l’usine.
Cette idée d’usine modulaire, Audi y croit, mais il a conscience qu’elle n’est pas applicable dans l’immédiat. Des questions se posent, notamment sur l’implémentation de ce concept dans des usines automobiles historiques, constituées de nombreux bâtiments, alors que ces usines modulaires demandent une seule surface de plein pied. Pour des fabrications en très grande série, il y a un risque de voir le lead time exploser, car les véhicules passent plus de temps à se déplacer sans qu’aucune opération ne soit réalisée (temps de non-valeur ajoutée). D’autant que pour des fabrications en grandes séries, il faudra multiplier des modules identiques pour éviter les embouteillages, entraînant un surcoût car ces îlots robotisés coûteront cher.
Un concept applicable à d'autres secteurs
En attendant, et pour que les ingénieurs puissent travailler sur des applications concrètes de leur concept, Audi a décidé de créer une spin-off dédiée. La société nouvellement créée s’appelle Arculus. "Désassembler puis réorganiser entièrement la production, c’est tellement révolutionnaire qu’en devenant indépendante cette spin-off Arculus pourra vendre cette technologie dans d’autres secteurs que l’automobile", promet le Professeur Hubert Waltl. Quoi qu’il en soit, le concept pourra être plus facilement appliqué à des véhicules de petite série et très personnalisés. "Nous étudions son déploiement pour la fabrication de certains modèles comme la R8 ou les Lamborghini, ainsi que pour notre usine d’assemblage de moteurs électriques en Hongrie", assure Fabian Rusitschka, le directeur d’Arculus.
Frédéric Parisot, à Ingolstadt (Allemagne)
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