Une étude portant sur les avantages de l’usinage cellulaire inclue des machines CNC Haas

Un rapport récent établi par l’université Technische Universität (TU) Darmstadt, en Allemagne, mettant en avant l’utilisation de plusieurs machines-outils CNC à prix modéré et leurs avantages par rapport à l’emploi de machines à usage spécifique plus onéreuses, s’est appuyé sur une configuration cellulaire incluant deux centres d’usinage CNC Super Mini Mill 2 et un tour CNC SL-10.

Le rapport s’intitule « Efficiency and Economic Evaluation of Cellular Manufacturing to enable Lean Machining » (soit Efficacité et évaluation économique de la production cellulaire à des fins d’usinage Lean) et est né de l’absence perçue de principes de production allégée appliqués aux opérations d’usinage fréquentes exécutées dans les entreprises manufacturières de toutes tailles. Bien qu’ils soient largement déployés dans les environnements d’assemblage et de génie des procédés (typiquement dans le secteur automobile à gros volume de production), les principes relatifs au flux comme élément central de la production allégée n’ont souvent pas été diffusés efficacement aux opérations d’usinage, et sont très peu d’actualité en Europe. En substance, la production cellulaire se rapporte au regroupement d’équipements hétérogènes (dans le cas présent, des machines-outils CNC) pour fabriquer un ensemble ou un groupe de pièces similaires. Généralement, le concept se caractérise par l’agencement de machines selon une forme en U, afin de faciliter le flux et d’équilibrer le travail en cours en fonction du « takt time » (temps de production unitaire moyen requis pour répondre à la demande du client).

Pour mettre en évidence les avantages potentiels, une ligne de production cellulaire de référence a été définie au centre d’apprentissage des procédés (CiP) de l’institut PTW. La ligne « done-in-one » reposait sur deux machines-outils très spécifiques : un centre d’usinage à broche horizontale CNC à quatre axes avec fixation pour bloc de serrage multiposte, et un centre de tournage automatique CNC multi-axe. La ligne concurrente, une cellule d’usinage, incluait, pour sa part, deux centres d’usinage Super Mini Mill 2 à trois axes et un tour CNC SL-10 à deux axes, tous trois de marque Haas, ainsi que deux centres d’usinage CNC génériques et un tour CNC provenant d’un autre fabricant de machines-outils. Le rapport indique que l’investissement relatif aux deux machines de la ligne « done-in-one » s’est élevé à un total de 780 000 €, contre à peine 340 000 € pour les six machines-outils CNC de la configuration cellulaire.

Avantage économique donnant raison à la configuration cellulaire

Une comparaison économique entre les deux configurations (basée sur 2 000 pièces par semaine et un opérateur sur chaque ligne) a mis en évidence des résultats stupéfiants. La ligne « done-in-one » a nécessité quinze équipes de travail pour réaliser les 2 000 pièces. Le temps d’exécution était de 35 minutes, tandis que le coût unitaire calculé pour chaque pièce (hors matériau) s’élevait à 3,95 €. En revanche, la configuration d’usinage cellulaire n’a requis que 12,6 équipes de travail pour produire les 2 000 composants selon une spécification identique. Quant au délai d’exécution, il a été réduit à 10 minutes, avec un coût unitaire atteignant 2,55 € seulement.

Un autre scenario mettant en scène deux opérateurs déployés dans la cellule d’usinage a abouti aux résultats suivants : légère hausse du prix unitaire (passant à 3,10 €), qui s’explique par la main-d’œuvre supplémentaire (coût restant toutefois largement inférieur aux 3,95 € de la ligne « done-in-one »), 9,8 équipes de travail et délai d’exécution réduit à 7 minutes uniquement.

Une comparaison de capacité basée sur quinze équipes de travail a par ailleurs mis en évidence les conclusions suivantes : tandis que la ligne « done-in-one » ne produit que 2 000 pièces, la cellule avec un seul opérateur en produirait 2 377 (soit une augmentation de 19 %) ; avec deux opérateurs, ce chiffre atteindrait 3 064 pièces (soit une hausse de 29 %).

Quel que soit le scénario, l’étude a garanti que les normes de précision et de qualité des pièces avaient été maintenues et que les machines génériques moins onéreuses étaient capables de respecter des niveaux aussi élevés que ceux des machines à usage spécifique. Lors de la comparaison des différentes approches, les coûts futurs ont également été pris en compte. En cas d’extension de la ligne de production, l’ajout d’une nouvelle machine à la cellule nécessite un investissement considérablement moindre que l’introduction d’une machine dans la ligne « done-in-one », en raison de la large disparité au niveau de leur prix d’achat individuel.

N°  62A février 2015