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Techniques

Une fabrication électronique automobile flexible pour une personnalisation de masse

Par Oumayma Grad, marketing communication manager, Yamaha

Publication: Novembre 2016

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La fabrication automobile, creuset de la production de masse, est aujourd’hui à la pointe du progrès et tend vers davantage d’individualisation...
 

Cette évolution concerne également d’autres secteurs de la consommation et de l’industrie. Les pratiques en matière de fabrication automobile sont notamment en train de changer de manière à gérer un nombre croissant de programmes de produits par ligne.

L’industrie automobile et la fabrication à grand volume

Les techniques sophistiquées de production de masse actuelles, dont une grande partie est née dans l’industrie automobile, ont ouvert la voie à la fabrication de biens complexes à des prix abordables. La fabrication rationalisée a ainsi évolué à partir de cette base pour permettre une productivité supérieure et une meilleure rentabilité, en éliminant le gaspillage tout au long de la filière d’approvisionnement. L’industrie automobile continue de stimuler l’innovation industrielle car les clients attendent des objets adaptés à leurs besoins et à leurs préférences, qui offrent de meilleures performances et de nouvelles fonctionnalités, le tout pour un prix abordable. En outre, la pression de proposer régulièrement un choix inédit et plus attractif exige des délais de mise sur le marché toujours plus rapides, ce qui raccourcit la durée de vie globale des produits.

Les systèmes électroniques embarqués offrent des solutions pour répondre à de nombreuses demandes des clients actuels. Ils sont d’ailleurs au coeur de certaines fonctions de sécurité importantes telles que la surveillance de la pression des pneus, le contrôle de la stabilité, l’assistance au freinage ou encore les appels d’urgence. Les dernières innovations en matière d’infodivertissement connecté et de systèmes avancés d’aide au conducteur (ADAS), y compris les modes de conduite autonome ne cessent d’augmenter la valeur ajoutée de l’électronique dans les voitures actuelles. Elle atteint aujourd’hui 40 % pour les véhicules haut de gamme conventionnels et pas moins de 75 % pour les véhicules électriques ou hybrides. Pour les analystes du secteur, cette tendance n’est pas près de s’inverser. Un rapport de Germany Trade & Invest daté de 2014-2015 prévoit que le marché mondial de l’électronique automobile dépassera les 300 milliards de dollars d’ici 2020.

Les progrès de l’électronique automobile

Ces conditions représentent de formidables opportunités pour les fabricants électroniques, notamment les fournisseurs d’équipements de niveau 1, les spécialistes du high-tech et les prestataires de services de fabrication électronique (EMS). Bien que les volumes globaux soient élevés et la gamme de produits relativement restreinte, la fabrication à flux tendus rationalisée exige des lots de petite taille pour que les matériaux puissent progresser le long de la chaîne d’approvisionnement et n’entraînent pas de coûts de stockage. La taille des lots varie de quelques unités pour les produits à faible volume jusquà 30, voire plus pour les séries dont le volume est supérieur. Par conséquent, les changements de produits sont fréquents sur les lignes de montage, afin de répondre aux attentes de fabrication à court terme des constructeurs automobiles. Dès lors, les assembleurs électroniques doivent impérativement réduire le temps nécessaire pour réaliser ces changements afin de livrer en temps voulu et de conserver leur productivité malgré des plannings serrés.

Or la réduction des temps de changements passe par une planification minutieuse à trois niveaux : stratégique, logistique et technologique.

Stratégie, logistique et technologie

Au niveau stratégique, les conditions de réussite sont liées à l’organisation des ressources industrielles en vue de réduire le nombre de changements nécessaires pour atteindre tous les objectifs de fabrication. Les unités opérationnelles dédiées à un grand fournisseur de niveau 1, par exemple, ont tendance à être ciblées sur certains types d’assemblages, comme les instruments ou les affichages. Les lignes d’assemblage au sein de l’usine peuvent même être consacrées à un ou à quelques clients précis. Chaque ligne peut ainsi être réservée pour un petit nombre de types de produits et dédiée uniquement à l’assemblage de composants en face Top ou en face Bottom. De cette façon, certains fabricants sont capables de réduire le nombre de cartes assemblées sur une ligne jusqu’à deux ou trois et ce, bien qu’il existe certaines variantes dans une même famille. Enfin, une ligne donnée peut être nécessaire pour assembler des cartes selon 20 programmes, voire plus !

Une fois le nombre de changements réduit, l’un des autres aspects à prendre en compte est la rapidité avec laquelle ils seront accomplis. Sur ce plan, une logistique efficace au sein de l’usine peut jouer un rôle fondamental et veiller à ce que les nouveaux éléments (par ex. écran de sérigraphie, chargeurs de remplacement) indispensables pour le programme suivant soient à portée de main en cas de besoin. Tous les outils et autres consommables utiles pour réaliser les changements doivent être correctement rangés près du point d’utilisation. En outre, le réapprovisionnement des chargeurs vides est essentiel pour maintenir un fonctionnement en continu. Un système de Kanban, géré par un opérateur logistique dédié, sert généralement à surveiller que les composants nécessaires soient bien apportés sur la ligne au moment opportun.

Le Kanban n’est que l’un des aspects qui peuvent être améliorés en ayant recours au niveau d’automatisation maximal pour contribuer à réduire les temps de changements au strict minimum et assurer une productivité optimale, avec le moins d’interventions possibles de la part des opérateurs. Lorsque les machines de la ligne sont reliées à une tour de stockage automatique des composants, elles peuvent alerter le système de stockage dès qu’un réapprovisionnement est requis. Ce système de stockage localise et présente alors les composants nécessaires au bon moment afin qu’ils soient pris par la machine, sans aucune intervention humaine.

Par ailleurs, les équipements indépendants comme les machines de sérigraphie ou de report de composants peuvent offrir des fonctions intégrées spéciales en vue de guider les opérateurs pendant les changements, par exemple la vérification de la pâte à braser, la fixation du pochoir et de la racle sur la machine de sérigraphie, l’ajustement automatique de la largeur de convoyage et le replacement des pions de support à l’intérieur de la machine de report pendant les changements de programmes automatiques.

Les avantages de l’assistance logicielle

D’un point de vue plus général, le logiciel de gestion de l’assemblage qui relie toutes les machines de la ligne facilite la coordination et la gestion des configurations de produits et des processus de changements et permet aux fabricants électroniques de surveiller le statut des équipements, d’accéder aux informations de diagnostic et de recueillir des données sur la qualité et la traçabilité. Le logiciel Factory Tools SMT Assembly Management de Yamaha est un exemple de suite d’outils qui gère la programmation, la configuration, la surveillance et la traçabilité sur l’ensemble de la ligne. Il s’utilise depuis un poste distant.

Les outils de programmation de données constituent une aide pour accélérer l’introduction de nouveaux produits (NPI) et optimiser l’efficacité. Avec la diversité croissante des systèmes électroniques automobiles et des variantes individuelles, le nombre d’assemblages différents utilisés sur une ligne monte en flèche. Dans le secteur de l’électronique automobile, la fabrication devient bien plus variée que par le passé, ce qui entraîne des introductions de nouveaux produits (NPI) de plus en plus fréquentes. Les outils de préparation automatique des produits et les outils d’édition de programmes simplifient certaines tâches laborieuses comme l’import de données, la conversion des fichiers de CAO et la vérification des programmes, afin d’accélérer la programmation, d’éliminer les erreurs et d’éviter les essais préliminaires, d’où un temps de NPI et une productivité améliorés. Qui plus est, les outils d’optimisation et d’équilibrage peuvent être utilisés pour l’ensemble de la ligne ou bien pour une seule machine, afin de garantir une attribution efficace de la position des chargeurs, de réduire les temps de placement des composants et d’organiser automatiquement les chargeurs et ainsi gagner en efficacité lorsque plusieurs types de cartes sont fabriqués sur une même ligne.

Lors de la configuration et des changements, le logiciel de navigation automatique tel que celui de Yamaha (Illustration 1.) réduit le temps nécessaire pour vérifier la configuration et les informations relatives aux composants (ex. classification des LED, date d’expiration des composants, informations de stockage pour les composants sensibles à l’humidité...). Lorsque la ligne fonctionne, les outils de surveillance fournissent des informations en temps réel sur les performances de la ligne et de l’usine, le statut des machines et le nombre de pièces restantes sur chaque chargeur de chaque machine. Les mises à jour du nombre de composants restants sont envoyées sur le téléphone portable de l’opérateur pour lui indiquer le cas échéant qu’un réapprovisionnement est nécessaire, ce qui permet de faire fonctionner les machines en continu et d’éviter les arrêts. Les données recueillies par la surveillance de ligne peuvent aussi servir à commander un écran externe pour fournir des statistiques comme le ratio d’activité de la ligne afin que les responsables connaissent en un clin d’oeil les performances de chaque ligne.

Grâce aux structures de données et aux interfaces de communication communes à tous les équipements Yamaha (machine de sérigraphie, de report de composants et stations d’inspection), les outils de production Factory Tools peuvent accéder à toutes les informations disponibles et permettent un contrôle total des modes de fonctionnement et des fonctions intégrées.

Si tous les équipements de la ligne proviennent d’un même fournisseur, l’opérateur peut légitimement s’attendre à ce qu’un logiciel de gestion de ligne puisse interagir avec toutes les fonctions de toutes les machines présentes sur la ligne. Mais dans beaucoup d’usines, si les machines de sérigraphie, de report de composants et d’inspection optique sont susceptibles de provenir du même constructeur, les convoyeurs, les empileurs et le four de refusion sont souvent achetés auprès d’un vendeur spécialisé. Yamaha apporte son savoir-faire pour ce type d’équipements grâce à la suite d’outils Factory Tools, qui crée un véritable point de contrôle unique à partir duquel les responsables de production peuvent contrôler et gérer tous les aspects de la ligne (Illustration 2.). Ce logiciel est en effet capable de contrôler les réglages de la largeur des cartes tout au long de la ligne, par exemple, et peut choisir automatiquement le profil de brasage par refusion pour chaque nouveau type de produit qui entre sur la ligne.

Grâce à cette possibilité, les changements de programmes peuvent être entièrement automatisés à partir de la détection de l’identité de la carte entrante, scannée directement sur le circuit ou sur une fiche de commande de production. Les changements automatiques incluent le choix des programmes corrects, l’ajustement de la largeur de convoyage et le replacement des pions de support de cartes. La vérification de la configuration recueille automatiquement les informations de brasage et de configuration auprès de la machine de sérigraphie et contrôle que les chargeurs dotés de tous les composants nécessaires soient bien installés sur les machines de report. Ces informations, consolidées dans un rapport consultable par le superviseur sur n’importe quel poste du réseau, améliorent l’efficacité et permettent d’identifier et de résoudre rapidement tout problème éventuel.

Conclusion

De nos jours, l’industrie électronique automobile est en pleine mutation, car elle subit les mêmes pressions que d’autres secteurs de la consommation et de l’industrie. Les clients exigent des biens plus sophistiqués et plus performants, adaptés à leurs besoins et à leurs préférences et ce, à un prix extrêmement compétitif. Ils veulent désormais disposer plus vite de produits plus variés. Un marché potentiel de 300 milliards de dollars dépend de notre capacité à satisfaire cette demande.

La fabrication électronique automobile a toujours été une activité de grandes séries à volume élevé, mais la donne est en train de changer : les produits sont de plus en plus variés, car les marques automobiles font davantage appel aux systèmes électroniques pour proposer de nouvelles fonctionnalités séduisantes tout en respectant une législation stricte. Au fur et à mesure que la production rationalisée à flux tendus réduit le volume des lots, les fabricants adoptent des techniques de production traditionnellement réservées aux petites séries. Leur succès repose donc désormais sur l’adoption de la bonne stratégie, une logistique efficace au sein de l’usine et l’utilisation optimale de la technologie, en particulier les outils logiciels qui réduisent les délais de configuration et de changements.

http://www.yamaha-motor.eu

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