Les incontournables de la ligne d’assemblage du XXIe siècle
La ligne d’assemblage est indissociable de bon nombre de fabrications industrielles. Tous nos biens d’équipement, petits ou gros, notre électro-ménager, nos ordinateurs, nos téléphones portables, nos voitures, nos vélos, etc. sont constitués de différents composants qui sont assemblés, manuellement ou de manière automatisée, pour former un produit fini.
Constituant le coeur des usines manufacturières, la ligne d’assemblage évolue avec l’industrie. Voyons donc quels changements ont été induits avec la digitalisation et le concept d’Industrie 4.0.
La production en série, du Fordisme à l’Industrie 4.0
Lorsque l’on évoque les chaînes de montage, nous avons tous en tête ces images en noir et blanc de production de la Ford T, sur lesquelles de petits personnages s’agitent sur leur poste de travail. Aujourd’hui, ce sont essentiellement des robots qui s’agitent, et ce n’est que la partie émergée de l’iceberg : l’usine se transforme pour devenir un système intelligent, fonctionnant en réseau, et les équipements destinés aux lignes d’assemblage s’adaptent.
Standardisation versus personnalisation
Alors que le Fordisme misait sur la production en grandes séries d’un modèle unique, afin de tirer les coûts vers le bas et de permettre à chaque famille américaine de posséder une voiture, l’Industrie 4.0 se développe dans un contexte où la valeur se maintient en personnalisant les produits au maximum.
La standardisation et la personnalisation sont des choix industriels radicalement opposés. En conséquence, les lignes d’assemblage qui découlent de ces choix ne peuvent être les mêmes. C’est ainsi que la ligne d’assemblage du XXIe siècle se caractérise par des séries relativement courtes. Les problématiques liées à la taille des séries sont notamment des problématiques d’ordonnancement et de reconfiguration des productions : l’optimisation de ces deux points permet d’augmenter le temps de production disponible.
Productivité versus flexibilité
Sur une ligne d’assemblage type Ford T, le principal indicateur de performance est la productivité. Il faut produire chaque jour un maximum de voitures, pour répondre à la demande avec un prix de revient optimisé grâce à la répartition des coûts sur un maximum d’unité.
Pensons maintenant à des voitures extrêmement personnalisées, comme la C3 par exemple. Le travail en série n’est plus vraiment le sujet sur ces lignes. Ici c’est la flexibilité qui aura le plus d’importance, même si la productivité reste nécessaire pour maintenir des coûts acceptables. Car l’objectif est de sortir chaque voiture exactement comme le client la souhaite, et le moins de temps possible après qu’il ait passé sa commande.
La ligne d’assemblage du XXIe siècle est adaptable
L’adaptabilité est vraiment ce qui différencie les lignes d’assemblage avant et après la quatrième révolution industrielle ; et elle nécessite des innovations majeures dans le domaine des équipements industriels. C’est toute la gestion de la production qui doit être repensée, ce qui explique que le déploiement se fasse progressivement.
Une nouvelle manière de gérer les flux dans l’usine
Il est assez facile, lorsque l’on est confronté à des changements fréquents de fabrication, de passer d’un programme à un autre sur un robot ; il est beaucoup plus difficile d’adapter les flux sur et autour de la ligne. Par flux on entend en effet aussi bien les flux d’approvisionnement des postes de travail que le transfert d’un produit d’un poste à un autre, du début de la chaîne à la fin du montage. Pour y arriver, deux nouveaux outils se révèlent indispensables :
Le convoyage dynamique succède au convoyage linéaire
Le principe du convoyage linéaire est que tous les produits suivent le même chemin le long de la ligne d’assemblage. Si certains modèles nécessitent moins d’opérations, ils seront placés en attente au niveau du poste concerné, qui perdra en capacité. Quant aux modèles qui nécessiteraient les mêmes opérations de montage, mais réalisées dans un ordre différent, il est impossible de les traiter sur la même ligne.
Lorsque l’on veut concevoir une ligne d’assemblage adaptable, on aborde le convoyage de manière dynamique. Le développement de systèmes de transfert sur palettes, associés à des solutions de gestion de mouvement plus intelligentes, permet aux produits de sauter des postes, de se croiser, etc. Le cheminement des produits sur les lignes devient flexible.
Les AMR facilitent l’approvisionnement en flux tendu
L’autre grande révolution dans la gestion des flux au sein de l’usine est l’arrivée des robots mobiles autonomes. Capables de se repérer dans un environnement changeant, ils n’ont plus besoin des lignes de guidage au sol de leurs « ancêtres » les AGV. Cette flexibilité dans les déplacements est indispensable pour repenser l’approvisionnement des postes de travail.
Elle est complétée par la capacité qu’ont les AMR d’échanger des informations avec les systèmes de gestion de la production. Cela permet de déclencher des livraisons personnalisées, à la demande, partout dans l’usine : indispensable quand les gammes de fabrication se multiplient.
Une nouvelle relation entre l’Homme et la machine
Autre grande différence entre le Fordisme et l’industrie au XXIe siècle : l’intérêt porté au confort de travail des opérateurs et la volonté de leur confier des tâches porteuses de valeur ajoutée. Ce principe, déjà énoncé dans le concept Industrie 4.0, est renforcé dans l’Industrie 5.0. La nécessité d’avoir des lignes d’assemblage adaptables a accéléré la redéfinition de la relation entre l’homme et la machine.
Automatisation et opérations manuelles se complètent
La capacité d’adaptation de l’être humain et son savoir-faire le rendent encore indispensable sur de nombreuses tâches de production. Les lignes d’assemblage d’aujourd’hui sont donc des espaces où les opérateurs cohabitent avec les robots. Et cette cohabitation est rendue plus facile avec les robots collaboratifs : de nouveaux modes de fonctionnement, avec de nouvelles fonctions de sécurité, sont apparus.
Le poste d’assemblage devient un assistant digital
Le développement de solutions de reconnaissance visuelle, soutenu par l’IA, permet d’aller beaucoup plus loin dans l’assistance à l’opérateur lors des opérations d’assemblage. Les détrompeurs (ou poka yoke) sont dématérialisés ; ils peuvent être beaucoup plus nombreux et sont aussi beaucoup plus conviviaux. Par ailleurs, l’opérateur peut adapter le niveau d’assistance au fur et à mesure de sa montée en compétences : la productivité suit sans perte de qualité.
Le poste d’assemblage connecté est également utilisé par les industriels pour les systèmes pick-to-light . Il permet d’ajouter facilement de nouvelles gammes de fabrication à un poste de travail et accompagne donc le développement de la personnalisation.
L’opérateur dispose de tableaux de bords intuitifs et conviviaux
Sur les lignes d’assemblage automatisées, le principal rôle de l’opérateur est de suivre l’état de la production. Grâce à la digitalisation, il est possible de faire remonter en bord de ligne des données issues des machines ainsi que des données provenant du MES ou de l’ERP, et surtout, d’agréger en temps réel ces données sous la forme d’indicateurs pertinents.
L’opérateur prend plus rapidement les bonnes décisions en s’appuyant sur son tableau de bord digital.
La capacité des lignes d’assemblage à s’adapter est essentielle, tant pour les start-ups industrielles que pour les projets de relocalisation des productions en France ou encore pour les industriels qui souhaitent faire évoluer leur business model. Elle est soutenue par des innovations dont nous vous avons donné quelques exemples ici. Nous vous invitons à aller plus loin dans vos recherches, pour découvrir tout ce que la technologie peut apporter à vos lignes.
