Réinventer le futur de la fabrication : l’automatisation pour mieux vivre et mieux travailler

Par Jon Pittman
- 11 Sep 2018 - 9 min De Lecture
A collage of innovative products created via automation and generative design.
New automation models provide opportunities to make better things, and make them more efficiently.

Les besoins, les désirs et les exigences de l’humanité sont toujours croissants. Parallèlement, nous devons aussi faire face à la réalité des pénuries : moins de ressources naturelles, moins d’espace, et moins d’ouvriers spécialisés dans la construction et la fabrication qu’il en faudrait.

Face à la diminution des ressources et des emplois qualifiés, la population mondiale est en augmentation (elle atteindra pratiquement 10 milliards d’ici 2050) et la pauvreté est en déclin dans les pays en développement. En 1990, la classe moyenne regroupait moins d’un quart de la population mondiale. Aujourd’hui, c’est pratiquement la moitié de celle-ci et chaque jour, 400 000 personnes de plus la rejoignent.

On devrait se réjouir de l’amélioration du niveau de vie et cependant, les conséquences de la consommation sur la conception, l’ingénierie, le BTP et la fabrication ne peuvent se faire oublier. Chaque année on voit augmenter le nombre d’individus qui désirent, réclament et exigent des choses comme des téléphones portables, des voitures, de l’alimentaire et des logements.

Selon le cabinet d’étude Statista, la population mondiale va croître et s’urbaniser, entraînant la nécessité de construire chaque jour jusqu’en 2050 une moyenne de 13 000 bâtiments dans les plus grandes métropoles. Et ceci ne représente qu’une part infime des trillions de dollars qui seront investis sur la planète dans la construction de nouvelles infrastructures. Fort heureusement, notre monde n’est pas figé. Son infrastructure a constamment besoin de rénovations et de remises en état. Les bâtiments, les ponts et les réfrigérateurs, par exemple, doivent être construits et fabriqués pour résister à l’épreuve du temps plutôt que de remplir les décharges à un rythme effrayant.

Le BTP génère presque un tiers de déchets mondiaux et ce volume risque de doubler d’ici 2025. Alors que les processus de fabrication sont de plus en plus efficaces, la chaîne de distribution quant à elle laisse fortement à désirer. Environ 70 % des pièces détachées fabriquées aujourd’hui ne sont même pas utilisées. Dans la quête du plus, on gaspille des espaces de stockage, des matériaux et de l’argent.

La réinvention de l’automatisation

Imaginez ce qui se passera si la population mondiale ne transforme pas fondamentalement sa façon de fabriquer des objets. Face à la croissance démographique et à l’élargissement des classes moyennes couplés aux effets dévastateurs du changement climatique, à l’amenuisement des ressources naturelles et à la perte des emplois qualifiés, comment le monde assurera-t-il la survie humaine en contrant les effets néfastes ? Ceci présente un défi créatif et logistique colossal. Mais vu sous un angle positif, il s’agit de la plus belle opportunité que les concepteurs et les fabricants aient jamais eue.

Qui dit plus de croissance dit plus de pression, mais à mesure qu’on acceptera que l’inévitable abondance (sous-produit des explosions démographiques) doive s’accommoder de la réalité des pénuries (d’emplois, de compétences et de ressources naturelles), on dégagera la voie vers un avenir meilleur grâce à la réinvention de l’automatisation.

Réduire les déchets et l’inefficacité selon l’ancien modèle d’automatisation axé sur l’optimisation ne suffit plus. Le monde doit désormais résoudre de plus gros problèmes, exigeant la réinvention d’un nouveau modèle d’automatisation, plus centré sur la collaboration entre humains et machines et sur la créativité.

Ce nouveau modèle est une occasion de mieux faire, avec moins d’inégalités, moins de perturbation des activités économiques et moins de saccages des populations et de l’environnement au niveau mondial. Il s’agit de moins gaspiller et d’obtenir de meilleurs résultats grâce à de nouveaux processus de construction et de fabrication. Et aussi de donner aux travailleurs de meilleures conditions de travail.

A General Motors seat bracket that is a single part, thanks to generative design.
Grâce à la conception générative, les ingénieurs de General Motors ont créé une fixation de siège plus légère, plus solide, composée d’un seul tenant. Avec l’aimable autorisation de GM.

Ce sera possible lorsque les humains et les machines auront atteint le stade de la cocréation et de l’apprentissage mutuel : cela donnera lieu à du travail plus utile et plus innovant. Grâce aux convergences entre la fabrication et la construction, les robots ne seront plus confinés aux usines. Ils sont en passe de quitter les chaînes de production pour investir les chantiers. Et l’impression 3D n’est pas restreinte à la création de prototypes : dans l’aérospatiale et l’automobile, l’efficacité de la fabrication additive n’est plus à prouver.

Par ailleurs, chose essentielle, les idées humaines n’ont pas d’entraves. On peut donner libre cours à sa créativité afin de créer des produits, des bâtiments et des villes qui fonctionnent mieux et durent plus longtemps.

General Motors et la conception générative

L’évolution de la société General Motors (GM) est un bel exemple de cette nouvelle approche de l’automatisation. Le fabricant automobile s’est imposé comme pionnier de l’automatisation dès la sortie de sa première voiture. Aujourd’hui, dans certaines des usines de GM, une nouvelle voiture sort de la chaîne toutes les minutes, résultat d’une symphonie industrielle complexe exigeant plus de 30 000 pièces parfaitement conçues.

Mais le plus grand défi de GM n’est plus de fabriquer davantage de voitures. C’est la raison pour laquelle la société a changé le cap en misant sur les véhicules électriques pour minimiser l’effet néfaste des émissions à l’avenir. Elle fabrique donc des voitures plus légères, plus solides et plus efficaces, mais aussi à la mécanique moins complexe. En adoptant une conception et des processus de fabrication plus intelligents, plus innovants, on génère moins de gaspillage et on crée des produits de meilleure qualité, qui durent plus longtemps.

Pour réaliser son ambition, GM a adopté la technologie de conception générative d’Autodesk, qui a radicalement transformé la façon dont l’entreprise conçoit et fabrique ses pièces. Ce processus permet aux ingénieurs d’établir des paramètres pour de meilleures conceptions, par exemple comment les pièces sont connectées entre elles, quelles charges maximales elles doivent pouvoir supporter et de tester rapidement les meilleures solutions.

Au pôle technologique de GM à Warren, dans le Michigan, la conception générative a aidé les ingénieurs à repenser la banale fixation de siège, en créant une pièce qui est 40 % plus légère, 20 % plus solide et qui compte un seul élément au lieu des huit pièces d’origine. Cela signifie un allègement de poids, moins de fournisseurs, moins de complexité, moins de travail, et au bout du compte, une voiture dotée d’une meilleure efficacité énergétique et d’une empreinte carbone plus faible.

Pour GM, repenser l’automatisation ne se limite pas à l’amélioration progressive d’une pièce unique ou à accroître son efficacité en supprimant certaines pièces. La société fait un bond exponentiel en changeant ses méthodes de fabrication, ses véhicules, sa chaîne de fourniture et son écosystème tout entier.

A wall section in a Van Wijnen modular house is lowered into place.
La conception générative et l’intégration de métadonnées a permis à l’entreprise de BTP Van Wijnen de mettre au point des éléments d’habitation modulaires qui peuvent être fabriqués à la chaîne et utilisés dans des milliers de configurations. Avec l’aimable autorisation de Van Wijnen.

La conception générative à l’échelle urbaine

L’automatisation et la conception générative ont également le potentiel de révolutionner l’industrie du BTP. L’entreprise Van Wijnen est spécialisée dans la construction aux Pays-Bas de maisons abordables, à bilan énergétique neutre. Et aussi noble que soit la mission de la société, la marge de profit de 2 % qu’elle recherchait ne suffisait pas pour la maintenir à flot. Heureusement, la conception générative a aidé Van Wijnen à adopter un processus plus automatisé et plus efficient qui a éliminé les déchets et fait baisser les coûts.

La société a intégré les métadonnées à ses éléments de construction pour mettre au point un concept modulaire d’habitation utilisable dans un grand nombre de configurations. En fonction de contraintes telles que la taille de la cour, la vue sur le paysage, le potentiel d’énergie solaire et la rentabilité, la conception générative a permis aux concepteurs de Van Wijnen d’explorer 15 000 solutions de conception pour créer le quartier urbain idéal.

Le résultat, c’est un système d’habitation modulaire fabriqué à la chaîne comme dans la production automobile, qui permet à Van Wijnen de réinventer la conception de l’habitat grâce à de nouveaux processus de fabrication. La conception générative a contribué à réduire les déchets, à créer des maisons avec un meilleur bilan énergétique, à optimiser la disposition des pièces pour répondre aux besoins des occupants et à rapporter plus à l’entreprise.

Volunteers for nonprofit Build Change work on retrofitting a building in Colombia.
En Colombie, Autodesk a travaillé avec l’organisation humanitaire Build Change de façon à automatiser les étapes d’expertise, de réadaptation et de réaménagement des bâtiments construits sur les lignes sismiques du pays. Avec l’aimable autorisation de Build Change.

L’automatisation au service de la résilience

Ces approches peuvent être encore plus bénéfiques, notamment auprès des populations mondiales les plus vulnérables. En Colombie, Autodesk a travaillé avec l’organisation humanitaire Build Change pour automatiser les étapes d’expertise, de remise aux normes et de réaménagement des bâtiments construits sur les nombreuses lignes de faille du pays, pour créer une nouvelle génération d’habitations, plus résistante aux tremblements de terre.

Des millions de Colombiens vivent dans des zones urbaines denses proches de l’une des lignes de faille les plus actives au monde. En automatisant le processus de réaménagement et de remise aux normes, l’organisation a non seulement changé les méthodes des équipes de construction, mais aussi leurs objectifs. Le temps qui était autrefois passé à diagnostiquer les problèmes a pu être consacré à les régler. Par exemple, grâce aux logiciels Revit et Dynamo d’Autodesk, Build Change a réduit l’étape de conception de la remise aux normes de pratiquement une semaine à moins de trois heures.

L’automatisation change la façon de travailler, mais aussi la façon de vivre. GM peut créer des voitures plus légères, qui consomment moins de carburant pour lutter contre le changement climatique. Van Wijnen peut construire plus de maisons durables et meilleur marché. Et Build Change peut construire plus de maisons résilientes, plus vite.

L’automatisation aide également les entreprises à devancer leurs concurrents, mais surtout, elle encourage et soutient l’imagination qui fait progresser l’humanité. La réinvention du modèle d’automatisation peut équilibrer la balance entre l’inévitable abondance et la réalité des pénuries tout en créant de meilleures villes, un bâti de qualité, des objets plus performants, de meilleures conditions de travail, en bref, un monde meilleur.

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