Unification de la logistique et de la production
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« Plus nous fabriquions de pièces et plus la production devenait complexe, plus elle ressemblait à un trou noir », se souvient Kevin Mahler, COO chez VACOM GmbH. L'entreprise fondée en 1992 et établie à Iéna (Allemagne) est spécialisée dans la fabrication de composants pour la technologie du vide. Et ce, avec succès, car de plus en plus de secteurs ont besoin de composants sous vide voir ultravide : dans la recherche, dans la fabrication de puces ou encore dans le revêtement de verres optiques et d'écrans. Au cours de ces 18 derniers mois seulement, l'entreprise a recruté plus de 100 personnes. VACOM compte aujourd'hui environ 350 employés, a créé 120 nouveaux postes et fait partie des leaders européens de la technique du vide.
Fabrication extrêmement complexe
La croissance rapide pose de nouveaux défis à l'entreprise : gérer efficacement les processus sans perdre de vue l'essentiel demande beaucoup d'efforts. « Nos produits sont extrêmement complexes : ils se composent souvent de plusieurs centaines d'éléments », explique M. Mahler. VACOM produit elle-même la plupart de ces composants, tels des brides par exemple, en lots allant jusqu'à 1 000 pièces. « Nous fabriquons des produits complexes, tels nos chambres à vide cylindriques ou sphériques, sur mesure selon les exigences du client. » Pour ces objets, la taille typique d'un lot est d'une à dix pièces maximum, ce que Kevin Mahler appelle un « prototypage de série ». Au cours du processus de fabrication, les pièces semi-finies alternent à plusieurs reprises entre les étapes de travail individuelles et les machines-outils. Une production en chaîne classique n'est donc pas possible. Les systèmes de pilotage de production classiques comme Kanban ne peuvent pas être utilisés chez VACOM, car il est rare qu'un même composant soit requis sur une station. Les employés de VACOM devaient par conséquent rassembler toutes les marchandises requises au début d'un traitement de commandes et les répartir ensuite sur les différentes machines et postes de travail.
La recherche de marchandises est trop chronophage
« Nous amenions les produits semi-finis et les matériaux bruts dans la fabrication et obtenions un produit fini », déclare M. Mahler. « Nous savions certes ce qui se passait au niveau de la production, mais jamais où les marchandises individuelles se trouvaient. » VACOM avait donc du mal à réagir aux modifications. « Nos opérateurs passaient de plus en plus de temps à rechercher des composants et à les répartir sur leur poste de travail. Finalement, nous avions au moins un collègue par équipe qui ne faisait rien d’autre que de rechercher des marchandises », explique Kevin Mahler. Sur une équipe de production alors composée de 50 personnes, c'est beaucoup trop.
Vers la Smart Factory
VACOM a donc décidé de transformer sa production en une « Smart Factory ». Pour ce faire, M. Mahler et son équipe ont d'abord mis en place une usine transparente : ils ont utilisé une représentation numérique pour définir le parcours des composants individuels au cours de la fabrication et les étapes à effectuer. « Ce n'est qu'alors qu'il est possible de savoir où se trouve quel objet, de connaître le processus en cours et de voir qui travaille sur quelle machine », explique Kevin Mahler. Ces données ont servi de base à une deuxième étape vers l'usine intelligente : la mise en place d'une production réactive. Pour ce faire, VACOM s'appuie, d'une part, sur le système d'exécution de la fabrication (MES) HYDRA de l'entreprise MPDV Mikrolab GmbH et d'autre part, sur le système de gestion d'entrepôt (WMS) viadat de viastore SOFTWARE, qui gère déjà le magasin automatique existant. La gestion commune des données par le WMS, le MES et SAP ERP permet de réagir rapidement aux modifications effectuées par le client ou à de nouveaux besoins.
En 2019, l'étape suivante vers la Smart Factory était réalisée : l'usine auto-régulatrice. Kevin Mahler envisageait tout d'abord une automatisation continue de la logistique de production et par conséquent l'utilisation de robots de transport. Il s'est donc adressé à viastore : « les experts m'ont expliqué que l'utilisation de robots de transport était standard avec viadat. » Cependant, il s'agissait dans ce cas bien précis de l'approvisionnement logistique de la production. Cela signifie que le WMS devait recevoir un ordre du MES après chaque étape afin de pouvoir commander les robots en conséquence. Une telle interconnexion entre le MES et le WMS n'existait pas de série à ce jour. Mais pour permettre une intégration de ce type, viastore avait déjà conclu un partenariat stratégique avec MPDV, le fabricant du logiciel MES installé chez VACOM.
Interconnexion du WMS et du MES
viadat dispose dans sa version actuelle d'une interface standard permettant d'échanger des données avec HYDRA. « Cette interface permet également de connecter d'autres solutions MES courantes avec viadat », explique Simon Kallinger, qui était en charge du projet chez VACOM pour viastore. À cette fin, VACOM a réuni tous les participants autour d'une table. Ensemble, ils ont défini la manière d'intégrer les systèmes en détail et les compétences fondamentales que ceux-ci devaient prendre en charge. Le résultat ? Une forte intégration des deux systèmes, « le WMS, le MES et SAP étant des partenaires égaux et ayant chacun leur propre champ décisionnel » insiste Kevin Mahler. « Autrement dit, le MES et le WMS transmettent des informations de manière autonome sans passer par SAP. » Ils régulent automatiquement les tâches des quelque 45 stations de travail dans la production ainsi que six robots de transport.
Deux systèmes autorégulés
Au sein de cette interaction des systèmes, SAP ne se charge plus que de générer les ordres et transmet ensuite l'ordre de fabrication assorti de la liste des pièces à HYDRA. Le MES se charge de la planification détaillée (quelle machine, quel outil, quelle marchandise, quel opérateur) et transmet ensuite une liste des pièces comprenant une planification à viadat. Celui-ci génère à son tour des ordres de réapprovisionnement pour répondre au besoin logistique de chaque opération, lesquels sont mis en tampon dans l’entrepôt du supermarché du hall de production. Cela permet de réduire l'espace de stockage temporaire nécessaire sur chaque station de travail. Le WMS envoie une instruction de transport peu de temps avant le traitement et un robot amène le matériel au poste de travail. La marchandise est ensuite stockée dans des petits casiers avant d'être envoyée à l'usinage. Les capacités de chaque machine d'usinage peuvent ainsi être exploitées de manière optimale. L'opérateur dépose la commande terminée sur une zone de stockage tampon et la scanne. Ce scan déclenche à son tour une instruction dans viadat, de sorte qu’un robot amène ensuite la marchandise dans l’entrepôt du supermarché ou directement vers la station de travail suivante. « viadat intervient donc également entre les étapes de travail individuelles, le MES et le WMS sont en communication constante » explique Kevin Mahler. Et Simon Kallinger de compléter : « nous avons ainsi mis en place un concept de juste-à-temps. viadat connaît les capacités des zones tampon et peut ainsi prévoir leur remplissage en continu afin que la marchandise soit disponible juste à temps pour la prochaine étape. »
Les clients et les opérateurs en bénéficient
D'après Kevin Mahler, ce procédé va permettre aux opérateurs de gagner considérablement en efficacité sur les stations de travail. « Les collègues n'auront plus à chercher leurs marchandises ni à déplacer des caisses. Tout ce dont ils ont besoin pour l'étape de production donnée leur est livré directement sur leur poste de travail. Ils n'ont plus qu'à préparer et traiter la marchandise. » Cela leur épargne les activités fatigantes peu appréciées et leur permet de se concentrer sur les activités qui leur plaisent et pour lesquelles ils ont été formés. Cela ne concerne pas seulement les employés sur les machines, mais également les spécialistes qui s'occupent de l'organisation et du déroulement de la fabrication. Grâce à la transparence résultant de l'interconnexion du WMS et du MES, ils savent à tout moment où telle marchandise se trouve, connaissent l'état de chargement des machines et l'évolution de l'usinage du produit. « Leur charge de travail est considérablement réduite », nous assure M. Mahler. « Ce n’est que lorsque les systèmes ne peuvent pas résoudre certains problèmes, parce qu'une pièce de fournisseur n'est pas disponible dans le magasin par exemple, qu'une personne doit intervenir. Les employés ne servent plus à pousser des caisses, mais à résoudre des problèmes. »
Un gain d'efficacité considérable
Les clients de VACOM profitent également de cette fabrication intelligente, comme l'explique Kevin Mahler : « la gestion des stocks est optimisée, les temps d'arrêt et d'attente sont considérablement réduits. Notre capacité augmente et les temps de passages sont réduits. Nous pouvons en outre livrer nos clients plus rapidement. » L'usine autorégulatrice a permis à elle seule d'augmenter le taux de rendement global de la production de VACOM entre 5 et 10 %. Kevin Mahler est certain que la production pourra augmenter d'encore 5 à 10 % lorsque l'optimisation actuelle sera terminée : « Seules les entreprises qui peuvent réagir rapidement et en toute flexibilité aux souhaits du client, sans subir de chaos, peuvent s'imposer à long terme sur le marché. À l'avenir, il sera impossible de séparer la production et la logistique. »
