Cycle en V hybride : Industrialisation (partie 6)

Avant d'aller plus loin, je vous recommande la lecture des parties 1, 2, 3, 4 et 5.

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Dans cet article sur mon processus personnel d'Ingénierie Systèmes, nous allons traiter de l'étape A du chemin blanc sur le cycle en V représenté ci-dessus. D'autres articles suivront pour le reste des étapes.

Partie 6 : L'Industrialisation du Système

Tout au long du chemin bleu, nous nous sommes attachés à concevoir, développer et vérifier le Système : le Produit qu'on souhaitait réaliser.

Notez que pour ce Produit/Système j'utilise une majuscule. Cela a son importance dans cet article.

La spécification du Système est influencée par les moyens de production envisagés

Une considération hautement importante, et qu'on a tendance à oublier, est que ce même Produit doit in fine être fabricable, testable et si possible en série si c'est l'objectif. Des considérations d'Industrialisation sont donc à prendre en compte dès le début !

L'étape A sur le chemin blanc vient accompagner la descente du V du Produit. Lors de cette étape, il est nécessaire :

• D'introduire dans la Spécification Générale du Système les contraintes provenant de la fabrication envisagée et des tests de production qu'on souhaite lui faire subir pendant ou en fin de ligne
• Idem au niveau des Sous-Systèmes
• Idem au niveau des Eléments Systèmes

Par exemple :

• "Le Système doit présenter un connecteur 9 points type sub-D en façade afin que les opérateurs puissent lui faire les tests X et Y une fois qu'il est complètement assemblé sur la ligne de production, et ce en moins de 3 min", "Le Système ne doit pouvoir être assemblé qu'avec un simple tournevis X par un seul opérateur sur la ligne de production en moins de 30 min"
• "La carte électronique constituant le sous-Système X doit comporter les points de tests Y afin qu'un opérateur puisse opérer les tests Z en production chez mon fournisseur", "Le mécanisme constituant le sous-Système X ne doit pas comporter de pignons de moins de Y mm de diamètre afin que les opérateurs puissent aisément les monter à la main"
• "Le firmware X doit être flashable sur le microcontrôleur Y avec le logiciel Z (car c'est le seul qui puisse être installé sur le PC de production que nous avons en atelier)" etc.

Les 2 chemins sont représentés parallèles sur mon schéma, mais ils sont en fait entremêlés : les contraintes d'industrialisation influent sur le Produit, et le Produit influe sur les moyens de production et de test à avoir en place pour la production série. Ci-dessous un bel exemple de l'interface parfaite entre une machine de test (type Flying Probe) et la carte à tester.

Autres point important : les coûts récurrents de votre Produit. Ils vont dépendre (pour notre sujet du moment) :

• des composants de votre Système,
• de vos fournisseurs,
• du temps de production,
• des moyens mis en jeux
• et de vos locaux.

Si vous souhaitez limiter vos coûts récurrents, et que vous avez un levier sur l'un des items ci-dessus... C'est le moment de vous en inquiéter et de vous mettre des exigences pour vous contraindre !

Par exemple :

• "Le Système ne doit pas comporter tel composant" (car trop onéreux)
• "Le Système doit être assemblable et testable en moins de X min"
• etc.

Vous noterez que cela va également contraindre les moyens de production qu'on souhaite réaliser ou acheter. C'est une transition parfaite pour la partie suivante !

La spécification des moyens de production eux-mêmes

Cette étape A correspond aussi à la Spécification et Conception des outils eux-mêmes (les systèmes avec un petit "s") qui vont aider à produire le Système (avec un grand "S"): gabarits de montage, clés spécifiques, dispositifs testeurs de l'électronique, scripts de tests logiciels, etc.

La difficulté mentale est qu'on spécifie des sur-systèmes de manière parallèle à notre Système : Le Système doit prendre en compte les contraintes de systèmes autres (les moyens de production) qui n'existent pas encore. Et ces systèmes autres (nos moyens de production), doivent à la fin permettre de fabriquer et tester un Système qui n'existe pas encore non plus.

Il faut plutôt voir cela comme une opportunité de faire ce que l'on veut : on peut adapter librement notre Système à ses moyens de production, et inversement, sans être bloqué par une interface à absolument satisfaire car un des systèmes existe déjà et notre Système doit subir une adaptation spécifique.

Par exemple : j'ai un système de production X ou Y que je veux absolument réutiliser, avec un port USB pour l'interfacer à mon Produit --> donc mon Système doit avoir une sortie/entrée USB en regard...

La documentation de la Production

Ces outils devront être mis en œuvre de manière répétable par des opérateurs. Il est nécessaire que ces derniers sachent parfaitement quoi fabriquer et comment. C'est pour cela que lors de cette étape A doivent également se construire les dossiers suivants :

• Dossier de Définition (DD - décrit tout ce qui compose un Système à fabriquer : ses éléments mécaniques, électroniques, logiciels, fluidiques etc.)
• Dossier de Fabrication et de Contrôle (DFC - qui contient les Modes Opératoires de montages et de tests du Système)

Ces dossiers se finaliseront évidemment quand le Système lui-même sera finalisé, ainsi que ses moyens de production. Cela dit, démarrer leur écriture dès l'étape A permet souvent d'anticiper quelques sujets pénibles pour les opérateurs (attention aux TMS et autres joyeusetés).

Lors de la production série, vous allez sortir de vos ateliers 1, 10, 100 ou 1000 Produits/mois. Il sera difficile de s'y retrouver si chaque Système n'est pas identifié de manière unique et que son parcours au sein de votre atelier n'est pas documenté. Pour ce faire, prévoyez :

• Une génération d'un n° de série unique pour chaque Produit (à mettre sur une étiquette, ou à graver sur le carter du Produit par exemple)
• Des Procès-Verbaux de Production (à remplir à chaque poste de la ligne par exemple)

Avec ceci, vous êtes un minimun couvert en termes de traçabilité de production (c'est vraiment le minimum).

Quelques commentaires pour terminer

Pourquoi prendre toutes ces précautions ? Le système sera forcément fabricable à la fin, non ? 
Rien n'est moins sûr, peut-être que votre Système est très petit (smartphone très intégré) ou même très grand (extracteur de charbon en mines à ciel ouvert). Cela va certainement impliquer des outils spécifiques pour l'assembler ou le déplacer sur la chaîne de production !
Même s'il est fabricable aisément, le but est que ce soit le moins cher, le plus rapide et le moins pénible possible. Si vous vous retrouvez à modifier la définition de votre Produit à la toute fin pour rendre sa production (par 1, 10, 100 ou 1000) réalisable, vous vous assurez beaucoup de surcoûts et vous pouvez dire adieu à votre calendrier initial.

Si vous avez plusieurs architectures possibles pour votre Système lors de la conception, et que vous hésitez: n'oubliez pas que le caractère productible ou non de l'architecture est un critère à prendre en compte, peut-être autant voire même plus que la performance de votre Système dans ses Fonctions.

Industrialiser correctement un Produit, c'est s'assurer que son Produit sera fiable chez le client (pas de composant mal soudé par exemple), et qu'on repère très tôt dans la chaîne de fabrication les Systèmes qui vont mal fonctionner chez lui (qu'on mettra alors aux rebuts). C'est donc synonyme de Qualité !

L'éco conception se joue dès la Spécification et la Conception de votre Produit, certes. Mais aussi dans sa façon d'être fabriqué ! Si vous concevez un Système entièrement en matériaux recyclés, mais que pour l'assembler vous avez besoin de 4 machines à charbon très gourmandes... L'empreinte Carbone ne sera pas exemplaire.

Aurélien NARDINI