La simulation de processus de production : un outil pour les industriels de l'ameublement

La simulation numérique de processus de production est un outil informatique permettant de modéliser le comportement d'un système de production réel ou en cours de conception.

On a recours à la simulation dans de nombreux cas de figure, mais essentiellement pour :
– créer de toute pièce une ligne de production,
– réaménager une unité de production,
– modifier une ligne ou un îlot, et que l'on dispose de plusieurs solutions alternatives,
– modifier le système organisationnel d'une unité existante,
– poursuivre une progression quand on a atteint une saturation (volume de stockage ou d'en-cours, production…).

L’intérêt essentiel de la simulation est de pouvoir faire varier tous les paramètres liés à la production et d’en mesurer leurs impacts, isolément ou collectivement, sur la production. Ces scénarios peuvent être construits et appliqués virtuellement sans perturber d'aucune façon la production réelle réalisée dans les ateliers. Au vu de ces avantages, on comprend aisément pourquoi tous les grands secteurs industriels font appel à de tels outils de prédiction et d’aide à la décision avant de s'engager dans des investissements ou dans des modifications importantes.

Apparus il y a seulement quelques années, ces simulateurs sont relativement récents sur le marché, mais l'industrie mécanique ou les spécialistes de l'assemblage par exemple font déjà appel à ces techniques. L'industrie de l'ameublement n'y a pas encore vraiment recours, même si quelques grandes et rares sociétés d'ingénierie utilisent ces outils de simulation pour concevoir et proposer des lignes de production à leurs clients.

Conscients de l'intérêt de tels systèmes, non seulement pour la conception de nouvelles lignes mais aussi pour les réaménagements et les améliorations de chaînes existantes, les représentants de la profession ont demandé à FCBA de se doter d'un tel outil pour le mettre à la disposition de l’ensemble du secteur. En effet, le coût d'acquisition du logiciel et les formations théoriques et pratiques complexes que demande leur conduite, rend obligatoire une mutualisation de la ressource.

Choisir l’outil le mieux adapté à l’industrie du meuble

Le choix de l’outil de simulation est une décision importante car ceux proposés par le marché, même s'ils fonctionnent sur des bases similaires, offrent des performances différentes. En effet, ces outils ont souvent été développés pour satisfaire les besoins particuliers d'un type de production, et leur fonctionnement a été spécifiquement orienté pour ce dernier.

Comme pour l'acquisition d'une machine-outil, la première phase a consisté à rédiger le cahier des charges fonctionnel. Conçu par les ingénieurs spécialistes de la production, il a été validé par des industriels représentatifs de différentes branches du secteur de l'ameublement. Parallèlement à cette rédaction, FCBA a recensé l'offre des logiciels de simulation qui a conduit à l’identification de 65 produits différents. Une première pré-étude a permis de retenir 10 logiciels comme étant les plus proches du périmètre d’application recherché.

Chacun de ces 10 logiciels a ensuite été évalué suivant différents critères pertinents : facilité d’utilisation, prix, souplesse, support et service après vente, capacité de visualisation en trois dimensions… A la suite de cette évaluation, le logiciel Flexsim a été sélectionné comme celui répondant le mieux aux spécificités des industriels de l’ameublement, pour équiper la plateforme de simulation de l’Institut technologique FCBA. Trois ingénieurs ont été formés à son utilisation par des experts européens. La dernière étape a consisté à tester le logiciel et à peaufiner la formation de FCBA à son utilisation à travers le traitement de cas réels.

Trois cas opérationnels pour tester le logiciel

Le premier cas a été l’étude d’une ligne d’usinage de supports en panneaux prévue pour être implantée dans une PME d’une soixantaine de salariés. Le traitement de ce cas a permis de démontrer l’intérêt de l’outil pour l’évaluation des capacités de production de cette ligne, ainsi que pour la planification et l’ordonnancement de sa production.

Modélisation numérique du processus de débit panneaux

Le deuxième cas a porté sur l’efficacité d’un circuit d’aspiration de poussières à travers sa simulation. Cette évaluation a permis de valider l’utilité du logiciel Flexsim pour estimer l’efficacité d’un réseau de captation des poussières en termes de vitesse et de débit.

Réseau de captation des poussières émises
par les machines d’usinage et de plaquage

Le troisième cas a consisté à simuler deux solutions différentes proposées par des fournisseurs de machines répondant à un même besoin de création d’un atelier de production. Ce cas a démontré l’intérêt de l’outil pour l’analyse fonctionnelle des solutions industrielles.

Modélisation numérique d’une des solutions d’implantation du futur atelier

Le traitement de ces trois cas a permis de conforter le choix de la solution Flexsim et de définir les outils et méthodologies lui permettant d'être totalement opérationnel au service des industriels de l’ameublement. Aujourd'hui, cette plateforme est réceptionnée et le personnel qualifié pour mener des travaux à la demande des industriels.

Un outil d’amélioration des performances

Compte tenu du renchérissement des matières premières, des marges et des résultats financiers de plus en plus serrés, de la nécessité de répondre au plus vite aux évolutions du marché, le gestionnaire d'un atelier de production doit rechercher en permanence toutes les solutions lui permettant d'accroître ses performances. Ce logiciel de simulation lui permet, selon les cas, de :

• chiffrer un retour d'investissement avec une bonne probabilité, à partir d'informations correspondant à son propre contexte technique et organisationnel. L'influence chiffrée des systèmes amont et aval est prise en compte, ce qui n'est pas toujours le cas lorsque ces informations ne concernent que l'élément acheté.
  
  
• choisir l'équipement réellement adapté aux besoins de l'entreprise, en intégrant les facteurs tels que la disposition des locaux, la localisation des en-cours, le nombre d’opérateurs et leurs qualifications, etc.
  
  
• dimensionner le volume des stocks et des en-cours : la fluctuation de ces éléments en temps réel permet de réserver les emplacements nécessaires et, en cas d’impossibilité, d'affecter la place attendue, de modifier certains paramètres de production. Généralement, les stocks et les en-cours sont évalués en moyennant la production, mais cela n'évite pas les ruptures d'approvisionnement ou les engorgements. Avec la simulation, cette évaluation est effectuée par calcul exact, seuls les véritables aléas (panne, erreur d'opérateur…) peuvent alors faire mentir les prévisions.
  
  
• d'utiliser au mieux la place disponible, lors d'un déménagement ou de la réimplantation d'une ligne, en associant les postes de travail, les zones de stockage et d'en-cours, les moyens de manutention.
  
  
• prévoir les besoins en main d'œuvre et éviter ainsi les à-coups dus à des décisions prises a posteriori d'affecter du personnel sur une ligne.
  

Un exemple : le remplacement d’une plaqueuse de chants

Pour faire face à la nécessité de multiplier ses coloris, tout en réduisant ses délais, une entreprise envisage de remplacer sa plaqueuse de chants, dans un contexte de réduction des lots. Plusieurs solutions sont envisagées : une plaqueuse bilatérale à CN, deux plaqueuses monolatérales en ligne et décalées ou encore, une plaqueuse monolatérale avec retour vers l'opérateur d'entrée.

Ces trois solutions offrent des possibilités de production très différentes, mais avec des coûts et des contraintes variés : place, modification des postes amont et aval… La simulation a permis d'identifier clairement, objectivement et de façon irréfutable les points forts et les faiblesses de chacune des solutions. Elle s’est déroulée en quatre phases.

La première phase a consisté à numériser l'ensemble des données disponibles, à saisir des variables de production chiffrées (vitesses, taille des lots, temps de réglage…) ou estimées (par observation et/ou enregistrement) : temps de manutention, recherche des informations, retouche de réglages…

La deuxième phase a conduit à réaliser une simulation de la situation actuelle et, par le jeu de réglages divers, à la faire coïncider à la situation réelle. A l'issue de cette phase, tous les paramètres enregistrés correspondent à l'existant. C’est sur ces paramètres que l'on s'appuie pour simuler les scénarios futurs.

Pour la troisième phase, les paramètres propres aux équipements futurs envisagés ont été enregistrés. Ces données sont soit fournies par les constructeurs, soit estimés par des observations antérieures.

La quatrième phase est la simulation à proprement parler. Les équipements sont positionnés dans l'atelier selon des situations plausibles et chaque situation fait l'objet d'une simulation. Les résultats (nombre de pièces produites, volume des en-cours nécessaires, nombre d'opérateurs…) sont comparés. Cette simulation permet aussi de se projeter dans l'avenir en établissant des scénarios d'augmentation de production, d'introduction d'autres équipements, etc.

A l'issue de cette intervention, l'entreprise a pu opter, avec une bien meilleure prédiction de succès, pour la solution la mieux adaptée à sa situation. Cette intervention peut aussi s'envisager en cas de déménagement ou de création d'atelier, de modification de production, ou plus généralement, dans tous les cas où un choix stratégique s'impose.

La plateforme de simulation est aujourd’hui opérationnelle et à disposition des professionnels de l’ameublement. Avec l’aide des ingénieurs de FCBA, toutes les entreprises peuvent l’utiliser. N’hésitez pas à contacter Julien Barthelat ou
Jacques Juan pour plus d’informations.

Pour informer l’ensemble des professionnels des potentiels de cet outil, FCBA a prévu d’organiser une journée technique au cours du premier semestre 2010.