Sauver la planète et votre chiffre d’affaires avec la conception et la fabrication connectées

Par Stephen Hooper
- 10 Jul 2018 - 9 min De Lecture
connected manufacturing

Lynelle Cameron, directrice du développement durable d’Autodesk, a participé à la rédaction de cet article.

En tant qu’acteur du monde industriel, il vous aura difficilement échappé que le monde évolue très rapidement. Les vecteurs de ces phénomènes disruptifs sont bien connus : les demandes toujours changeantes des consommateurs, les avancées technologiques et la transformation du marché du travail. Mais avez-vous déjà pensé au potentiel environnemental et financier de la connexion de tous vos processus, de la conception à la production ?

La conjoncture industrielle peut être synonyme aussi bien d’opportunités que de bouleversements chaotiques. Pour tirer le meilleur parti de ces transformations, les fabricants doivent passer à la loupe leurs chaînes de production et de livraison. Si elles sont utilisées à bon escient, ces disruptions peuvent se révéler bénéfiques aussi bien pour l’entreprise que pour l’environnement. Cela suppose des efforts dans trois directions :

1. Les fabricants doivent produire plus. La population mondiale devrait franchir la barre vertigineuse des 10 milliards d’habitants d’ici 2050. La moitié de cette population appartiendra aux classes moyennes. Cela signifie qu’un public toujours croissant disposera d’un coquet budget loisirs et cherchera à le dépenser dans des produits à l’image de son style de vie citadin. La production devra rester à la hauteur de cette demande, ce qui ne sera pas un mince défi. Il en sera de même pour la gestion de la quantité phénoménale de données clients et utilisateurs, qu’on estime pouvoir atteindre 600 zettaoctets d’ici 2020.

crowded city street

2. Les fabricants doivent produire mieux en s’appuyant sur les nouvelles technologies. L’innovation fuse, aussi bien matérielle que logicielle. Les progrès réalisés en intelligence artificielle (IA) et en apprentissage automatique donnent aux concepteurs les outils nécessaires à l’exploitation des montagnes de données clients, et accélère ainsi le rythme de leurs innovations. L’Internet des objets (IdO) et les équipements connectés investissent peu à peu le monde de la production, de même que de nouvelles techniques d’automatisation. Ensemble, ces avancées technologiques améliorent le niveau de qualité, de personnalisation et de performance des produits.

3. Les fabricants doivent produire en diminuant leur empreinte écologique. En France, l’industrie manufacturière, principale responsable d’émissions de gaz à effet de serre à la fin du siècle dernier, est parvenue à réduire considérablement ses rejets, mais en 2016, elle libérait encore 81 millions de tonnes d’équivalent CO2. Soixante pour cent des 8,3 milliards de tonnes de plastique produites dans le monde s’accumulent à présent dans des décharges ou directement dans la nature. Le passé industriel de la France a laissé plus de 4 000 sites pollués sur le territoire, aujourd’hui inventoriés dans la base de données Basol.

Pour fabriquer plus, fabriquer mieux et diminuer leur impact environnemental, les industries devront exploiter les données qu’elles génèrent en continu, afin de mieux anticiper les évolutions des besoins des consommateurs, de s’y adapter et d’approfondir l’intégration de leurs processus de conception et de fabrication.

Des possibilités sans fin à exploiter

Connecter les processus de conception et de fabrication apporte un avantage décisif, car en reliant des opérations auparavant distinctes, des sources de valeur cachées apparaissent. Les spécialistes du développement durable le savent bien : il est capital d’intégrer l’étude d’impact du produit dès les phases de conception, puis d’y revenir à intervalles réguliers. Pourquoi systématiser cette approche globale et connectée ? Parce qu’elle peut révéler des opportunités cachées tout au long de la chaîne de création du produit et qu’il devient possible d’en tirer profit avant que le coût de modifications ne devienne prohibitif. Or le meilleur moyen d’y parvenir est d’analyser précisément chaque composant du système et de connecter les données issues de chaque étape de la conception à la fabrication du produit fini.

Par exemple, lorsque des techniques de fabrication avancées, comme les processus hybrides additifs et soustractifs, sont prises en compte dès la conception, leurs spécificités peuvent révéler des possibilités ou des contraintes qui seraient autrement restées inexplorées. Les outils d’apprentissage automatique peuvent nous aider à établir ces liaisons entre les différents processus. Ces algorithmes sont capables de générer de nouveaux plans à partir des données de fabrication et d’optimiser les complexes décisions à prendre pour satisfaire les différents objectifs et trouver les meilleurs compromis entre, par exemple, maximiser la durabilité des pièces, garantir la conformité réglementaire des matériaux et contrôler les coûts de production.

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Grâce à la conception générative, Airbus a pu évaluer des myriades d’options répondant à différents objectifs. Avec l’aimable autorisation d’Airbus.

Un des premiers exemples de processus connectés de bout en bout a été la conception bionique de cloisons plus légères pour les cabines des avions d’Airbus. Le constructeur aéronautique est parvenu à réduire le poids de ses lourdes cloisons en connectant la fabrication et la conception à travers un processus de conception générative, au cours duquel des algorithmes d’apprentissage automatique ont essayé des myriades d’options satisfaisant aux données, finalités et contraintes fournies. Airbus a ainsi généré plus de 10 000 différents modèles pouvant répondre aux objectifs de réduction du poids, tout en préservant l’intégrité structurelle et la sécurité. Au terme de cette procédure intégrant les problématiques de fabrication dès le début de la phase de conception, Airbus a pu réduire de 45 % le poids de sa cloison. Quand on sait que 1,1 milliard d’euros sont dépensés chaque année en carburant, chaque gramme supprimé sur chacun des appareils a des répercussions non négligeables sur les bilans financiers et les bilans carbone.

La connexion et le partage de données au long de la chaîne de production vont également accélérer une tendance majeure se dessinant actuellement, à savoir le développement de l’économie circulaire. Celle-ci consiste à « sur-cycler » plusieurs fois les ressources, en connectant la chaîne d’approvisionnement, les flux de ressources et la gestion de la fin de vie des produits. L’extraction et la transformation de matières premières sont des processus coûteux, soumis à des variations de prix. Ces activités produisent d’énormes quantités de déchets et détériorent les milieux de vie locaux. À elle seule, l’activité d’extraction et de production d’aluminium neuf est responsable d’un pour cent des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Si l’on ajoute que les déchets électroniques produits chaque année sont en constante augmentation, avec une prévision de 50 millions de tonnes de déchets pour 2018, on comprend aisément l’urgence d’introduire plus de circularité.

Récemment, la société Apple s’est engagée à n’utiliser que des matériaux renouvelables ou recyclés. Pour atteindre cet objectif, Apple mise notamment sur son programme de reprise des produits auprès des clients et sur sa gestion des produits en fin de vie. Ces produits sont réintroduits dans la chaîne d’approvisionnement, et ce grâce à Liam, un robot capable de désassembler un iPhone en seulement 11 secondes (soit environ 1,2 million d’iPhone par an). Une fois démontés, les composants sont recyclés et réutilisés pour la fabrication de nouveaux iPhone, réduisant ainsi le besoin en nouvelles matières premières. Pour identifier et valider ces possibilités, toutes les étapes de la chaîne de création du produit doivent être mises en relation, au moyen d’un partage et d’une analyse efficace des données ; cela équivaut à relier la gestion du cycle de vie des produits aux machines de désassemblage pour concevoir des équipements. Apple a même pu profiter des enseignements tirés de l’usage et du désassemblage de ses produits pour introduire des changements améliorant leur durée de vie, prolongeant la période avant reprise et accélérant encore la vitesse d’opération de ses robots Liam.

Les flux de production de demain ouvrent des perspectives qui vont bien au-delà des cas d’application d’Airbus ou d’Apple. Les nouvelles capacités des outils de conception et de fabrication, nourries par l’explosion de données disponibles, l’apprentissage automatique et l’IA, rendront bientôt possible le lancement de fabrications sur simple pression d’un bouton. Pour que cette production d’un clic de souris devienne réalité, certains facteurs clés devront être réunis : récupérer des informations pertinentes tout au long de la chaîne, dégager des jeux de solutions originales, et connecter l’approvisionnement, la conception, la fabrication, l’utilisation et la fin de vie des produits de façon innovante et fortement optimisée. Airbus a relié la conception à la fabrication. Apple a connecté ses flux de déchets à ses flux de matières premières. Aucune de ces deux intégrations n’aurait été possible si ces entreprises s’en étaient tenues aux processus linéaires traditionnels ou si elles ne disposaient pas des dernières avancées technologiques.

Le rôle des autorités

Les évolutions technologiques sont certes rapides, mais d’autres facteurs incitent instamment à entreprendre la connexion des processus et des données pour fabriquer plus, mieux et avec moins. Des initiatives politiques cherchent depuis longtemps à limiter l’impact environnemental des activités industrielles : ainsi la réglementation européenne sur le recyclage et les produits toxiques ou l’accord historique sur le climat signé à Paris en 2016. Tandis que de nombreux pays comptent sur les fournisseurs d’énergie et les transporteurs pour réduire leur empreinte écologique, certaines des mesures de gestion des ressources et d’efficience énergétique prises par la Chine visent aussi clairement les fabricants.

Un tiers des consommateurs privilégient les marques engagées dans le développement durable.

Ces orientations politiques influencent également la demande pour une large gamme de produits, des appareils électroniques personnels à l’automobile en passant par l’électroménager. Des études récentes ont montré qu’un tiers des consommateurs privilégient les marques impliquées dans le développement durable, et que près d’un « millenial » sur quatre est prêt à payer davantage pour des produits plus respectueux de l’environnement.

Les entreprises ne restent pas sourdes à ces évolutions. Walmart a récemment annoncé qu’elle éliminerait une gigatonne de CO2 de sa chaîne d’approvisionnement en collaboration avec ses fournisseurs, un effort qui nécessite la connexion de flux et le partage de données entre les entreprises. Les constructeurs automobiles se sont engagés dans une course au tout-électrique, qui les oblige à revoir de fond en comble la conception des véhicules et à adopter cette approche englobant l’intégralité des processus.

Améliorer vos processus, ainsi que le niveau de performance, de personnalisation et de qualité des produits vous permettra de rester dans la course et de survivre. En prenant les bonnes décisions sur les produits et sur la manière de les fabriquer, vous serez en mesure de produire plus, tout en réduisant votre impact humain et environnemental. Il est dès aujourd’hui possible de tirer les bénéfices des flux de production connectés : pour faire plus, mieux et avec moins de ressources.

Une version de cet article est parue dans le numéro de février 2018 du Manufacturing Leadership Journal. Les extraits sont reproduits avec la permission de cette revue.

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