L'ingénierie de fabrication est la discipline la moins glamour de ce domaine, et celle qui a le plus de levier sur la marge.
Le coût se décide en amont de l'usine
Au moment où un produit entre en production, l'essentiel de son coût est fixé. Le matériau est choisi, les procédés sont sélectionnés, l'outillage existe, la ligne est agencée et le temps de cycle est ce qu'il est.
L'amélioration continue travaille ensuite sur ce qui reste, ce qui est réel et borné.
L'usine peut rogner des pourcentages. Les décisions prises avant que l'usine n'existe fixent le nombre sur lequel ces pourcentages s'appliquent.
C'est pourquoi la capacité d'ingénierie de fabrication est une question commerciale plutôt que technique, et pourquoi les organisations qui la traitent comme une fonction support plutôt que comme un apport à la conception la paient dans chaque unité qu'elles fabriquent.
Ce que couvre cette direction
Le périmètre : procédés, équipement, planification et chiffrage, et l'organisation de la production.
Quatre domaines.
Procédés de fabrication. Usinage, formage, assemblage, moulage, injection et finition, et ce que chacun sait faire, coûte et contraint.
Planification des processus. Séquencer les opérations, choisir l'équipement, spécifier les montages et fixer les paramètres.
Outillage et montages. Concevoir ce qui maintient et façonne la pièce, souvent le plus gros effort d'ingénierie isolé d'une nouvelle introduction produit.
Ingénierie des coûts. Comprendre d'où vient le coût, l'estimer avant de s'engager, et identifier où il peut être supprimé.
Les quatre décisions qui figent le coût
Précises, car c'est une direction qui reste vague autrement.
Le choix du procédé. Qu'une pièce soit usinée, coulée, injectée, formée ou imprimée détermine sa courbe de coût par rapport au volume. Un procédé le moins cher à cent unités est rarement le moins cher à cent mille, et le choix est souvent fait à faible volume et jamais reconsidéré.
La spécification des tolérances. Les tolérances font varier le coût de façon non linéaire. Réduire de moitié une tolérance peut exiger un procédé différent, une machine différente ou une opération supplémentaire. Le sur-tolérancement est l'habitude coûteuse la plus courante en ingénierie, et elle vient de l'incertitude plutôt que du besoin réel, le même constat que fait l'article sur l'ingénierie mécanique côté conception.
La stratégie d'outillage. L'outillage dur est coûteux au départ et bon marché par pièce ; l'outillage souple inverse cela. Se tromper de choix pour le volume et la durée de vie réels du produit est une erreur irréversible une fois l'outil taillé.
L'agencement et le flux de la ligne. La façon dont la matière circule détermine l'en-cours, la surface au sol, le coût de manutention et le délai. C'est là que la direction lean et celle-ci se rencontrent.
Pourquoi la conception et la fabrication s'opposent
Le dysfonctionnement organisationnel le plus constant dans la fabrication, et il est structurel plutôt que personnel.
Les objectifs diffèrent légitimement. La conception est mesurée sur la fonction, le poids, la performance et le délai de mise sur le marché. La fabrication est mesurée sur le coût, le rendement et le planning. Les deux font leur travail.
La séquence est généralement inversée. La conception se termine, puis on demande à la fabrication comment le réaliser. À ce stade, les décisions coûteuses sont déjà sur le plan, et la contribution de la fabrication arrive comme une objection plutôt qu'un apport, ce qui explique qu'elle soit mal reçue.
La boucle de retour est lente ou absente. Les problèmes constatés en production remontent rarement jusqu'aux concepteurs sous une forme qui change la conception suivante, si bien que les mêmes problèmes se répètent d'un produit à l'autre.
Aucun des deux camps ne connaît le savoir de l'autre. Les concepteurs apprennent rarement ce que coûtent les procédés. Les ingénieurs de fabrication sont rarement impliqués assez tôt pour influencer quoi que ce soit.
Le remède n'est pas un document de procédure. C'est la culture fabrication chez les concepteurs et la culture conception chez les ingénieurs de fabrication, une action de formation plutôt qu'une réorganisation.
Où cela se situe dans le domaine
L'ingénierie de fabrication est la première des dix directions du domaine Advanced Manufacturing d'Astra Trainer, qui se poursuit avec l'automatisation et la commande industrielles, l'Industrie 4.0, le lean et le Six Sigma, l'additif, la qualité et la fiabilité, le CAO/FAO et le PLM, l'IoT industriel et les jumeaux numériques, la chaîne d'approvisionnement et les opérations de production, et la maintenance et la gestion des actifs.
Elle se combine avec le domaine ingénierie et monde bâti pour le socle mécanique, et avec les matériaux avancés, car le choix du procédé et le choix du matériau sont la même décision abordée sous deux angles. Les leçons durent cinq minutes, si bien que les ingénieurs les construisent autour des calendriers de lancement. Vous pouvez voir les dix directions ici.
Les métiers, nommés
Ingénieurs de fabrication. Planification des processus, outillage et support à la production.
Ingénieurs industriels. Étude du travail, agencement, capacité et flux. Emploi projeté en croissance d'environ 11 % d'ici 2034.
Ingénieurs outillage. Conception de montages, gabarits et moules. Constamment en pénurie.
Ingénieurs process pour des technologies spécifiques comme le soudage, le moulage ou l'usinage.
Ingénieurs et estimateurs de coûts. Petite population, effet direct sur la marge.
Ingénieurs d'introduction de nouveaux produits. Faisant le pont entre conception et production, là où l'opposition ci-dessus se résout ou pas.
Programmeurs CNC. Transformant une conception en instructions machine, et plus proches de l'ingénierie de fabrication que le titre ne le laisse penser.
Ingénieurs production soutenant la ligne au quotidien.
Qui peut être formé pour ce métier
Les usineurs et régleurs. La reconversion la plus solide. Ils savent ce qu'un procédé peut réellement tenir, combien de temps prend un réglage et pourquoi un plan est difficile à réaliser, exactement la connaissance dont la planification des processus a besoin et qui ne s'apprend pas dans un manuel.
Les outilleurs. Vers l'ingénierie d'outillage, où leur jugement sur ce qui peut être fabriqué et sur la façon dont cela s'usera est directement applicable et réellement rare.
Les superviseurs de production. Ils savent où la ligne perd réellement du temps, ce qui est l'information dont l'ingénierie industrielle a le plus besoin.
Les programmeurs CNC. Un pas court vers la planification des processus et l'ingénierie de fabrication.
Les ingénieurs mécaniques. Ils ont besoin des couches procédé et coût, que la formation d'ingénieur couvre peu.
Les contrôleurs qualité. Ils comprennent ce qui va mal et à quelle fréquence, ce qui alimente le travail sur la capabilité process.
Dangers liés aux machines et aux procédés. Les environnements de fabrication comportent des dangers liés aux machines, à la chaleur, aux produits chimiques et à la pression, régis par une réglementation de sécurité imposant des exigences de protection, de consignation énergétique et de compétence pour des tâches spécifiques. Certains procédés relèvent de régimes supplémentaires, notamment les fumées de soudage, les poussières respirables et les substances dangereuses. La formation développe la compréhension technique et la conscience des dangers. Elle ne confère ni autorisation de site, ni compétence spécifique à une tâche, ni permission d'exploiter un équipement.
Ce qu'il faut retenir
L'essentiel du coût produit est engagé avant le début de la production, et l'amélioration continue travaille sur ce qui reste.
Le choix du procédé, les tolérances, la stratégie d'outillage et l'agencement de la ligne sont les quatre décisions qui fixent ce nombre.
La conception et la fabrication s'opposent car la séquence place la contribution de la fabrication après les décisions coûteuses, ce qui transforme un apport en objection.
Le remède est une culture mutuelle plutôt qu'un document de procédure, ce qui en fait un problème de formation avec un retour clair.
Et les usineurs, outilleurs et superviseurs détiennent le jugement pratique sur lequel repose ce métier. Ce sont eux la reconversion qui fonctionne.
Où le coût de fabrication se décide-t-il réellement ?
Avant le début de la production, dans le choix du procédé, la spécification des tolérances, la stratégie d'outillage et l'agencement de la ligne. L'amélioration continue travaille sur ce qui reste après ces décisions.
Pourquoi le sur-tolérancement coûte-t-il si cher ?
Parce que les tolérances font varier le coût de façon non linéaire. Réduire de moitié une tolérance peut exiger un procédé, une machine ou une opération supplémentaire différents, et des tolérances serrées sont souvent spécifiées par incertitude plutôt que par besoin réel.
Pourquoi la conception et la fabrication s'opposent-elles ?
Leurs objectifs diffèrent légitimement, et la séquence habituelle fait que la fabrication est consultée après que les décisions coûteuses soient sur le plan, si bien que sa contribution arrive comme une objection plutôt qu'un apport.
Qui se reconvertit vers l'ingénierie de fabrication ?
Les usineurs et régleurs, qui savent ce qu'un procédé peut tenir et pourquoi un plan est difficile ; les outilleurs vers l'ingénierie d'outillage ; les superviseurs de production vers l'ingénierie industrielle ; et les programmeurs CNC vers la planification des processus.
Où cela se situe-t-il dans le domaine ?
Première des dix directions du domaine Advanced Manufacturing d'Astra Trainer, combinée avec l'ingénierie mécanique et les matériaux avancés. Vous pouvez les voir ici.