AUTOMATISATION ET RETOUR SUR INVESTISSEMENT DANS L’AÉRONAUTIQUE

Les grands OEM et constructeurs de cellules utilisent des machines automatisées pour la fixation, le scellement, la manutention et l'application de fibres de carbone depuis au moins dix ans. Durant la même période, les constructeurs de turbomoteurs utilisaient des systèmes robotisés d’ébavurage, de manutention et de contrôle par vision pour fabriquer les composants principaux du moteur comme les aubes de turbine. La plus grande partie des dépenses d’automatisation dans le secteur aéronautique est sans aucun doute consacrée au “perçage/pose de rivets”. Selon un consultant aéronautique, Nick Bullen, “Les fixations mécaniques représentent 60 % des coûts d’assemblage des cellules, 80 % des arrêts de travail en raison d’un accident du travail et 80 % des défauts.” Avec des milliers de rivets par aile, générer un retour sur investissement semble évident. C’est toutefois l’amélioration de la qualité et la réduction des accidents du travail qui sont au cœur de l’argument commercial. 

Boeing Co. a par exemple installé une ligne d’assemblage de panneaux pour percer des trous et installer des rivets dans les ailes qui permet de réduire le rebut de 66 % et de diviser le nombre d’accidents du travail par deux. Cela rehausse automatiquement le taux de rendement synthétique (TRS/OEE), et par conséquent le volume de production qui peut alors répondre à la demande croissante. 

Toutefois, il est parfois très difficile d’identifier d’autres opportunités justifiant un investissement dans une solution d’automatisation. Neil Willetts, ancien COO de Comau Aerospace, un acteur dans le secteur de l’automatisation du “perçage/pose de rivets”, a déclaré “Contrairement au secteur automobile dont les processus de fabrication sont très bien définis et similaires dans toutes les entreprises, les processus de fabrication dans l’aéronautique sont très souvent uniques.” 

En raison des variations importantes de pièces, l’industrie aéronautique a du mal à s’équiper pour mettre en œuvre des solutions d’automatisation. “En règle générale, l’automatisation dans la fabrication aéronautique consiste à installer d’énormes machines qui sont alimentées par des procédés manuels,” a déclaré Austin Weber d’Assembly Magazine. 

La flexibilité des robots et de la vision industrielle a permis de combler cette lacune. Les robots équipés de systèmes de vision embarqués peuvent facilement s’adapter aux différents modèles de pièces en fonction de leur programmation. “Grâce à l’utilisation des robots, nous n’avons plus besoin de créer un gabarit spécifique — le robot utilise le système de vision pour percer le trou à l’endroit voulu.” a déclaré Mathieu Bélanger-Barrette de Robotiq, un fabricant de préhenseurs universels. En effet, l’utilisation de robots collaboratifs qui peuvent travailler en collaboration avec l’homme, est devenue plus intéressante pour les entreprises aéronautiques dont les processus nécessitent une intervention humaine fréquente. Les cobots créent de nouvelles opportunités d’application de l’automatisation dans une usine aéronautique sans les problèmes de sécurité et de programmation posés par les robots à 6 axes classiques. 

Après avoir identifié l’application de fabrication qui peut être automatisée, l’argument commercial doit être développé. Contrairement au secteur automobile où le cycle de vie du produit peut être de quatre ans seulement, les programmes aéronautiques ont en général une phase de développement de dix ans et ne durent que 20 à 30 ans. On pourrait donc en déduire qu’un temps de retour sur investissement de cinq ans est excellent. Toutefois, pour les nombreuses entreprises qui doivent publier des rapports financiers trimestriels, un investissement sur cinq ans peut avoir un effet néfaste sur les résultats de l’exercice en cours. 

Au lieu de cela, les entreprises devraient prendre en compte le coût total de possession sur toute la durée du programme. Ces économies permettraient alors de calculer la véritable réduction du coût par pièce. Le coût par pièce est calculé à partir des exigences de volume total sur toute la durée du programme, et non du volume des quelques premières années qui est en règle général très bas. 

Le flux de trésorerie dans la première année d’investissement en biens d'équipement peut être négatif, mais grâce à la réduction de la main d'œuvre et du rebut, et à l’augmentation de la production au fil des ans, le flux de trésorerie augmentera avec le temps.

Pour calculer le retour sur investissement d’un procédé de fabrication précis, les entreprises aéronautiques prennent en compte les facteurs suivants dans leur argument commercial. La plupart sont des facteurs qualitatifs dont le coût est donc difficile à chiffrer.

Exemples de facteurs pris en compte dans le calcul du retour sur investissement : 

Main d'œuvre :

1. Réduction globale de la main d'œuvre suite à l’automatisation.
2. Différence de coût entre la main d'œuvre qualifiée et la main d'œuvre non qualifiée intervenant sur les équipements automatisés.
3. Coût du manque de main d'œuvre qualifiée. Il existe un coût associé au problème de recrutement de la main d'œuvre qualifiée qui est requise pour augmenter la production.

1. Heures de production perdues en raison d’accidents du travail. 
2. Rémunérations versées aux salariés en arrêt de travail suite à un accident du travail. 

Qualité : 

1. Les économies réalisées en raison de la réduction du rebut suite à l’augmentation de la qualité. 
2. Le coût de l’allongement du processus de fabrication en raison d’erreurs humaines ou de variabilité. 
3. Réduction du coût par pièce en raison de la baisse du coût des reprises 

Volume de production : 

1. Augmentation du volume de production grâce aux nouveaux équipements automatisés 
2. Augmentation du taux d'utilisation des biens d’équipement existants 
3. Réduction des arrêts machine causés par les changements d’outillage 
4. Augmentation de l’efficacité de production en raison de l’utilisation de systèmes de contrôle SCADA automatisés

Pour le client final, le résultat est une réduction du coût par pièce et des délais.

• Le coût du risque. Il peut s’agir du risque d’immobilisation de la ligne de production de l’entreprise ou de panne catastrophique sur un avion.
• Le coût du temps. La fabrication d’un composant aéronautique peut prendre des semaines, de l’approvisionnement en matières premières aux process de fabrication. En cas de nécessité de mise au rebut en fin de processus de fabrication, une partie de ce temps a été gaspillée et l’entreprise devra de nouveau attendre plusieurs semaines.

Il existe en fin de compte de nombreux motifs qui justifient l’automatisation des processus dans l’industrie aéronautique. Ce qui pose problème, c’est l’identification des processus qui généreront un flux de trésorerie positif à long terme. 

Il n'en reste pas moins que l’automatisation a démontré qu’elle pouvait être un moyen d’améliorer la qualité et de réduire les coûts et les accidents du travail. Au fil du temps, grâce à la croissance de l’industrie et aux avancées des technologies d’automatisation, de plus en plus d’opportunités d’automatisation avec un solide retour sur investissement se créeront et nous devrions commencer à voir de plus en plus d’automatisation dans les usines de construction aéronautique du monde entier. 

Sources d’articles

• http://www.boeing.com/resources/boeingdotcom/commercial/about-our-market/assets/downloads/Boeing_Current_Market_Outlook_2015.pdf
• http://www.assemblymag.com/articles/92790-assembly-automation-takes-off-in-aerospace-industry 
• http://blog.robotiq.com/bid/70043/Top-5-Robotic-Applications-in-the-Aerospace-Industry 
• http://www.robotics.org/content-detail.cfm/Industrial-Robotics-Industry-Insights/Calculating-Your-ROI-for-Robotic-Automation-Cost-vs-Cash-Flow/content_id/5285