D O S S I E R Machine spéciale Le secteur de la machine spéciale se porte bien. Bureaux d études et fabricants s appuient sur les solutions orientées product centric proposées par les éditeurs. Grâce à leurs outils intégrés couvrant la simulation numérique, les échanges de données ou les métiers complémentaires à la mécanique, ils peuvent concevoir plus rapidement, des machines plus performantes et optimiser leur industrialisation grâce à la standardisation de leurs composants. Multi-clients et Multi-technologies Lumière dans la grisaille ambiante, le secteur industriel de la machine-spéciale ne rencontre pas ou peu de difficulté conjoncturelle à l heure actuelle. Bien sûr, le constat est totalement différent si l on intègre les fabricants d outillages dans ce secteur, une activité sinistrée en France. Tout n est pas rose bien sûr, et la compétition est forte sur l habituel trio prix, performances, délais. Mais les entreprises luttent à armes égales et n ont pas à faire face à une concurrence venue de pays low cost. C est en tout cas ce qui ressort des témoignages d entreprises que nous avons contactées pour ce dossier. Bureaux d études comme fabricants intégrés, la majorité d entre eux travaillent pour des donneurs d ordres venus de l agroalimentaire, du sport, du textile du luxe ou encore l emballage. C est sans doute cette diversité de la clientèle qui permet à ces nombreuses petites structures de perdurer. Ces entreprises sont majoritairement des PME entre 20 et 150 personnes. Les exceptions sont constituées de groupes dont la couverture est internationale et des TPE dans le cas de bureaux d ingénierie pure. Elles assurent généralement la conception, le développement et la fabrication complète de leurs machines ; même si cellesci combinent plusieurs tech- Philippe Lariche, Responsable technique d Aricad : «Grâce aux fonctionnalités de TopSolid nous nous sommes constitués notre propre librairie de pièces standards et paramétriques». 42 cad-magazine - N 148 - mars-avril 2009
Réutiliser l existant Entreprise de 300 salariés créée en 1932, Zalkin développe des machines à capsuler les bouteilles, flacons, et récipients divers. Plus de 85 % de ces machines sont constitués de pièces standards du commerce ou sous-traités à l extérieur. Les concepteurs utilisent une trentaine de licences Solid Edge et quelques postes sous MicroStation. Trois licences flottantes de solutions Ansys permettent aux ingénieurs d optimiser le dimensionnement sur des pièces unitaires ou sur des sous-ensembles. L objectif est logiquement d économiser de la matière et notamment l inox qui rentre pour une large part dans la construction de ces installations. Sébastien Dufros, responsable CAO, souligne un problème croissant dans le secteur des machines spéciales, celui de l augmentation de la taille des assemblages. «Nos machines sont en moyenne constituées de 1 000 à 2 000 pièces. On atteint une limite et il devient nécessaire d organiser les fichiers pièces de manière rigoureuse. Nous utilisons pour cela un outil de GDT maison qui gère la codification des plans et leur indiçage. Les projets sont découpés en sous-ensembles fonctionnels et répartis entre les services chargés de leur développement. Par ailleurs, le système d information est connecté à l ERP de l entreprise. Cela nous permet de lancer des recherches de cas d emploi, en utilisant des critères techniques systématiquement renseignés à chaque nouveau projet». Sébastien Dufros souhaiterait aller plus loin dans ce domaine, car la réutilisation de l existant est une clé pour optimiser l industrialisation des produits. «Nous avons par exemple essayé Geosearch, un outil prometteur développé par Cadenas et utilisant la comparaison géométrique pour trouver et comparer des modèles 3D dans la plupart des formats CAO. Le hic, cela nécessite au départ une organisation très structurée de ces pièces et la mise en place de critères nécessaires et suffisants» Pour optimiser la réalisation des documentations techniques et contractuelles, Zalkin a en plus développé en interne un logiciel spécifique. Celui-ci récupère dans l ERP la nomenclature d une machine, rapatrie les fichiers Solid Edge de ces éléments et édite automatiquement les plans selon une mise en page standardisée par la PME. «Nos machines sont constituées de 1 000 à 2 000 pièces. On atteint un seuil où il devient obligatoire d utiliser un outil de GDT pour gérer rigoureusement nos fichiers» Sébastion Dufros, responsable du bureau d études de la société Zalkin. nologies comme l hydraulique, l électrotechnique, la tôlerie ou les automatismes. Cet aspect multi métier est largement pris en compte par les éditeurs d outils de CAO. Qu il s agisse des offres d Autodesk, de SolidWorks, d UGS ou de Missler, toutes intègrent des modules pour la tôlerie, la schématique électrique, le piping 3D, l assemblage mécano-soudé, voire la plasturgie pour certaines d entre elles. Et ces outils sont bien entendu destinés à être employés par des non spécialistes de chacun de ces domaines. PDM et PME Paradoxalement, ce sont souvent les grandes entreprises qui ont mis en place une politique systématique de sous-traitance, qu il s agisse de participer à l étude d ingénierie ou bien à la fabrication. Les entreprises qui ont organisé leur conception produit sur plusieurs sites, adoptent progressivement des procédures et des outils de gestion de données collaboratives. Celles-ci leur permettent d échanger des données en interne en toute sécurité. «Lorsque les projets sont déployés sur plusieurs groupes de travail, il faut pouvoir conserver une traçabilité de leurs évolutions, gérer les cas d emploi de certaines sous-parties, réutiliser des composants existants, et finalement disposer de toutes les données fiables - liées à la vie de la machine et à sa maintenance» souligne Alain Combier directeur technique d Axemble, distributeur des solutions SolidWorks. En revanche, lorsqu il s agit de communiquer avec les partenaires externes, c est encore le cad-magazine - N 148 - mars-avril 2009 43
Standardiser pour mieux personnaliser Newtec Packaging conçoit et réalise des solutions automatisées de logistique pour la palettisation, le stockage, l ensachage de produits ou encore le remplissage de liquides. Cette entreprise de 400 salariés s est établie sur cinq sites français, chacun spécialisé dans un métier. Les projets qu elle développe pour des clients du monde entier sont complexes et mixent les technologies : mécanique, robotique, hydraulique, automatismes, etc. Ces installations sont généralement dissociées fonctionnellement, et chaque sous-ensemble confié à l un des cinq BE compétent. Pour l étude de certaines parties spécifiques, ou en cas de surcharge de travail, l entreprise fait également appel à des partenaires extérieurs. Et, pour garantir le bon fonctionnement de son organisation industrielle, elle impose des procédures et un outil de conception. Fabrice Breheret, responsable du BE mécanique de Newtec Case Palletizing : «Nous avons sélectionné nos prestataires d études en fonction de leurs compétences, et de leur capacité à travailler avec Autodesk Inventor. Nous refusons tout autre logiciel 3D même si les passerelles existent, car il est impératif pour nous de récupérer les fichiers natifs, pour garder la main sur les conceptions...» Ce choix a l avantage d uniformiser les échanges de données techniques entre les intervenants, y compris avec les clients. C est le format DWF qui sert de véhicule de communication. Il est généré automatiquement par Autodesk Vault, que Newtec a également installé au sein de tous ses bureaux d études. Ce format est utilisé en interne par les concepteurs ou le service achat, par les prestataires qui viennent travailler sur place, mais aussi pour transmettre les plans de fabrication aux soustraitants. Fin 2008, Newtec a déployé un plateau pour l exécution des mises en plan de projets spécifiques par un partenaire extérieur. «J ai ainsi libéré notre bureau d études des travaux à faible valeurs ajoutées, afin de se concentrer sur la conception et l ingénierie qui est le cœur de notre métier. Nous mettons à disposition les fichiers natifs Inventor sur un serveur FTP, puis le prestataire nous restitue les plans de détails et les plans de montage que nous archivons alors dans Vault sur notre serveur.» L entreprise a étendue la 3D à l atelier «qui dispose depuis peu de PC dotés de viewers DWF permettant à nos monteurs de consulter les plans 2 et 3D, de masquer des éléments pour mieux voir des parties cachées, et même de remonter des annotations vers le BE!» rajoute Fabrice Breheret. Seconde réussite de Newtec : avoir su rationnaliser sa production grâce à une conception modulaire. Puisqu une machine spéciale est majoritairement constituée d éléments standards du commerce, l entreprise à poussé le raisonnement et s est créée une bibliothèque numérique de modules fonctionnels. Une installation nouvelle résulte, en partie, d un assemblage judicieux de sous-parties déjà conçues. «Nous utilisons pour cela le paramétrage naturel d Inventor, pour des pièces seules, et pour des sous-ensembles complets. Un simple tableur Excel nous permet d en piloter les paramètres, en fonction des données issues du cahier des charges comme les cadences de travail par exemple. Soulignons également que grâce à cette base de donnée, nos commerciaux peuvent rapidement établir des devis en utilisant AutoCAD pour gérer l occupation au sol de chaque blocs dynamiques constitutifs d un projet» explique Fabrice Breheret. Une démarche industrielle qui semble réussir au fabricant qui annonce un carnet de commande rempli et sans doute de nouvelles embauches à venir vieux couple mail/serveur FTP qui est privilégié «La gestion de données est avant tout utilisée de manière départementale. Quelques grands comptes comme Michelin travaillent en multi-sites. Mais dans ce cadre se tournent vers des solutions dédiées c o m m e S m a r Te a m» rajoute-t-il. Et, contrairement à des secteurs comme l automobile, l aéronautique et l agroalimentaire où le process est central, les fabricants de machines spéciales sont avant tout orientés produit. Ils choisissent donc des solutions de conception intégrant CAO, calcul et GDT. Même les petites structures commencent à s approprier les outils de gestion de données techniques. Pour Christian Arber directeur général de Missler, «C est surtout les fonctions de gestion des entrées/ sorties de fichiers, de mise à jour des indices et de révision de documents qui sont exploitées dans ce cas. Et, l intégration de ce type d outil avec la CAO est primordiale pour être accepté par les utilisateurs». 44 cad-magazine - N 148 - mars-avril 2009
Standardisation et modularité fiques favorisant leur réutilisation. «Design Accelerator est une base de données dynamique de références d ingénierie intégrant un calculateur en mécanique et un générateur de composants. Elle permet de créer des pièces normalisées en fonction d attributs physiques comme la vitesse, la puissance et les propriétés du matériau. La conception des produits se fera ainsi selon leur fonctionnement, plutôt qu à partir de leurs propriétés géométriques. C est donc le modèle fonctionnel qui déterminera le modèle de CAO» explique Richard Comte, directeur des ventes France et Afrique du nord de la division Manufacturing d Autodesk. Des outils similaires sont disponibles au sein de TopSolid de Missler. Ce modeleur permet de récupérer les modèles 3D (Step, DXF 3D ) du commerce et de leur attribuer une «intelligence» facilitant leur utilisation au sein d un modèle 3D mais également les étapes ultérieures de production. Il est ainsi possible d associer des trous de fixation à un Eric Meyer, dirigeant de la société Memos : «Une machine spéciale c'est de très nombreuses modifications. Il faut donc choisir un outil CAO particulièrement souple pour être réactif.» Une machine spéciale s est souvent 80 % de pièces standards du commerce. Une logique qui pousse les industriels à utiliser d une part les bibliothèques de composants disponibles sur le web ou intégrées à leurs solutions CAO, et d autre part à se constituer leur propre librairie de pièces ou sous-ensembles fonctionnels. AutoCAD Mechanical et Inventor par exemple intègre la bibliothèque développée par Cadenas et la complète de fonctions spéci- vérin, de spécifier les positions extrêmes de la tige, etc. Et finalement d en faire un composant complètement personnalisé et réutilisable à volonté par l entreprise. L étape suivante visée par les entreprises, c est le lien entre CAO et ERP. L objectif étant de récupérer automatiquement dans l ERP la nomenclature issue de la modélisation CAO. «Finies les pertes de temps dues aux ressaisies, aux erreurs, à l utilisation de composants non validés par la direction des achats Reste qu il cad-magazine - N 148 - mars-avril 2009 45
La 3D devient indispensable pour se comprendre PME familiale, Avrillon emploie aujourd hui 23 personnes et intègre tous les métiers depuis la conception jusqu à la mise en service des machines spéciales, en passant par leur fabrication. Ses clients? L industrie agroalimentaire et notamment les fabricants de fromages. Un secteur où la course à la productivité est constante. «En deux ans, nous avons multiplié par trois la cadence de travail de nos machines de dépilage de claies par exemple. Nos clients sont très attentifs au ROI. Ils souhaitent automatiser au maximum leurs installations. Ils souhaitent diminuer la masse salariale, supprimer les tâches pénibles, tout en s assurant de la qualité grâce à la répétabilité d une machine» souligne Gérard Vallin, le dirigeant. Pour tenir ces objectifs, la CAO 3D est devenue le passage obligé. Quatre personnes travaillent au bureau d études. «Régulièrement au cours du développement d un projet, nous organisons une projection des modèles 3D pour échanger nos idées. Grâce à elle, on se comprend mieux. Elle favorise une démarche collaborative entre la direction, la technique, et éventuellement le client pour aborder des points difficilement lisibles en 2D comme les aspects de nettoyabilité, de montage ou de maintenance. Et puis, quel atout pour «vendre» notre idée au client. Des images ou une animation montrant le fonctionnement sont mille fois plus efficaces qu un long discours» Avrillon utilise également la 3D pour travailler plus efficacement avec un ergonome pour des machines faisant appel à un opérateur. Enfin, très tôt dans le cycle de développement, l Apave utilise les vues 3D fournies par le BE pour valider les solutions proposées. L agroalimentaire aime l inox, matériau neutre pour les aliments et facilement nettoyable. Mais l inox coûte cher! «Et puis nos clients sont de plus en plus sensibles à l apparence des installations que nous leur livrons» déclare Gérard Vallin. «Il faut aussi dire également que notre responsabilité est de plus en plus engagée sur les produits que nous délivrons comme par exemple des cuves pour le stockage de saumure. Il est de notre ressort de choisir le bon matériau, de prévoir les renforts aux endroits judicieux et d optimiser la structure globale pour fournir une solution sécurisée, mais justement dimensionnée» rajoute-t-il. C est pourquoi l entreprise s est dotée de CosmosWorks, solution de SolidWorks pour optimiser le dimensionnement des projets. Pour le dirigeant, pas de solutions miracles pour résister à la crise actuelle. Mais le bon sens entrepreneurial : «être réactif aux appels d offres, s appuyer sur son savoir-faire pour se diversifier sectoriellement, enfin ne pas hésiter à proposer plusieurs solutions au prospect, l une mécanique et la seconde robotique par exemple». s agit de faire correspondre souvent deux systèmes référentiels différents!» rappelle Christian Arber. Simuler pour optimiser On notera pour finir une percée timide des outils de simulation numérique. Comme l explique Philippe Lariche, responsable technique de la société Ericad qui étudie et fabrique des machines spéciales pour le secteur de l emballage ou celui de l automobile : «C est souvent le client qui décide de l utilisation d un outil de calcul pour répondre à une spécification technique précise. L analyse de structure est peu courante, le dimensionnement de nos installations garantie leur résistance mécanique. En revanche, nous sommes parfois amenés à étudier leur résistance aux vibrations afin de garantir un fonctionnement en dehors de la fréquence propre.» Plus que le calcul de structure, c est sans doute les solutions de simulation dynamique ou de cinématique qui rencontre du succès auprès des professionnels de ce secteur. Quels que soient les besoins, ils sont aujourd hui couverts par des offres comme CosmosWorks de Solid- Works, ou Velocity Series de Siemens PLM Software. Orientées pré-dimensionnement et adaptées à la population de BE, ces solutions ont évolué progressivement vers toujours plus de performances. Grâce au rachat par Autodesk de Solid Dynamics puis de PlassoTech, Inventor permet aujourd hui de réaliser des simulations numériques sur des pièces unitaires, mais aussi sur des assemblages en statique linéaire, thermique, f l a m b a g e, f r é q u e n c e modale et en cinématique et dynamique. L éditeur vient par ailleurs de finaliser l acquisition d Algor. Inventor devrait donc dans les prochaines versions bénéficier de nouvelles fonctionnalités de simulation multiphysique, de la simulation des écoulements, des pressions et des fluides. 46 cad-magazine - N 148 - mars-avril 2009