Construire un avenir résilient

Les fabricants réagissent rapidement aux perturbations grâce à la technologie virtuelle

Rebecca Gibson
29 March 2021

13 minutes

Cela fait des années que les fabricants ont conscience qu'ils doivent devenir agiles, innovants et résilients face au risque, mais cette évolution se passe de façon lente et prudente. Toutefois, la pandémie les a obligés à changer rapidement et les technologies digitales – notamment la virtualisation permettant l'information rapide et la prise de décision éclairée –ont enfin fait de la résilience des fabricants une réalité.

La transformation digitale est depuis longtemps considérée comme une formule magique pour les fabricants qui souhaitent optimiser leurs opérations, augmenter leur rentabilité, accroître leur efficacité et leur productivité, booster la mise sur le marché de leurs produits et construire une entreprise durable et résiliente face aux risques. Cependant, même si la plupart des fabricants ont expérimenté de nouvelles technologies au cours des dix dernières années, peu d'entre eux ont mis en œuvre des plates-formes de gestion de données, des équipements intelligents, une architecture Internet des objets et des systèmes connectés, à l'échelle requise pour atteindre des performances satisfaisantes et mesurables.

Le coût élevé de ce retard est devenu évident dès l'apparition de la pandémie mondiale de COVID-19 début 2020, qui a perturbé les chaînes d'approvisionnement, stoppant les expéditions, confinant la main-d'œuvre chez elle et forçant les fabricants à ajuster leurs processus afin de répondre aux fluctuations de la demande de produits et aux changements profonds de comportement des consommateurs.

Forts de cette expérience, et face à la perspective de devoir faire face, à long et court terme, à divers facteurs financiers, environnementaux et autres, menaçant de perturber davantage leur activité, les fabricants commencent à mettre en place des projets de transformation à long terme, longtemps remis à plus tard, dans l'ensemble de l'entreprise, et ces initiatives ne s'orientent pas uniquement sur le digital, elles s'étendent à toute l'expérience virtuelle.

Lors d'une récente enquête BCG dont les résultats ont été publiés dans un rapport de juillet 2020 intitulé « The Digital Path to Business Resilience » (La voie digitale de la résilience des entreprises), 75 % des cadres ont affirmé qu'ils considéraient la transformation digitale comme plus urgente à la lumière de la crise de COVID-19, et 65 % ont déclaré qu'ils prévoyaient d'augmenter leurs investissements dans la transformation digitale. « La dépendance vis-à-vis des technologies digitales ne cesse de croître au sein de presque toutes les entreprises, il n'est donc pas exagéré de dire que l'adoption et la gestion des technologies digitales seront essentielles à la résilience des entreprises. Lorsqu'elle est menée correctement, la transformation digitale permet de renforcer la résilience à long terme, de booster les délais de mise sur le marché des produits, et d'augmenter la productivité et la stabilité de la main-d'œuvre. Et elle génère également des gains financiers à court terme. »

L'industrie connectée

L'automatisation, l'apprentissage machine, l'intelligence artificielle, l'Internet des objets et l'analyse des données sont devenus des priorités indéniables pour les fabricants. De plus, ces technologies ne visent plus uniquement à automatiser les processus existants. Les fabricants voient au-delà du digital, et adoptent des plates-formes virtualisées qui connectent les personnes, les processus, les ressources et les systèmes opérationnels, pour offrir une visibilité et un contrôle intuitifs de l'ensemble de leur écosystème.

« Le fait de connecter les entreprises digitales à un plus grand écosystème de partenaires et de fournisseurs leur permet d'être résilientes, adaptatives et intelligentes », explique Vishwesh Shete, responsable mondial des solutions d'usine chez Tata Consultancy Services, et chargé des systèmes d'exécution et des solutions informatiques de fabrication. « En parallèle, l'automatisation des opérations à l'aide d'un modèle de livraison piloté par les machines leur permet de prendre des décisions plus rapidement et de devenir plus agiles. En outre, toutes ces fonctionnalités permettent aux entreprises de bénéficier d'un niveau de personnalisation élevée. C'est ce qu'on appelle la fabrication neuronale. »

L'un des aspects clés de la fabrication neuronale est la capacité à faire fonctionner une entreprise comme une plate-forme, via des expériences de jumeaux virtuels, permettant aux fabricants de surveiller les opérations en cours et de détecter des possibilités d'optimisation. Ainsi, les fabricants peuvent concevoir le meilleur plan possible pour optimiser l'ensemble du cycle de fabrication, des matières premières au produit arrivant entre les mains des utilisateurs finaux, notamment grâce à la simulation de l'expérience utilisateur, et à la validation, via des jumeaux virtuels, des mises à jour à distance qui améliorent l'expérience, bien après la vente.

« Cela permet aux fabricants d'obtenir une vision multiopérationnelle, dans l'ensemble de l'entreprise, de tous leurs produits et processus, tout au long de la chaîne d'approvisionnement. Ils disposent donc de toutes les informations nécessaires pour identifier les problèmes, améliorer la qualité des produits, réaliser des itérations de conception rapides, réduire les délais de mise sur le marché, optimiser les coûts et booster la prise de décision, pour répondre rapidement à la demande des clients », explique M. Shete. « L'un des principaux avantages de la fabrication neuronale est qu'elle permet aux entreprises d'être orientées sur les objectifs plutôt que sur les produits. »

« Le fait de connecter les entreprises digitales à un plus grand écosystème de partenaires et de fournisseurs leur permet d'être résilientes, adaptatives et intelligentes. En parallèle, l'automatisation des opérations à l'aide d'un modèle de livraison piloté par les machines leur permet de prendre des décisions plus rapidement et de devenir plus agiles. »

Vishwesh Shete, responsable mondial des solutions d'usine, Tata Consultancy Services

La réponse réside dans la virtualisation. Elle combine la modélisation 3D et la simulation pour créer des jumeaux virtuels qui répliquent les machines, les processus ou les produits dans un espace virtuel, comme le font les jumeaux numériques, mais également l'environnement dans lequel ces machines, processus ou produits doivent fonctionner. Cela permet de bénéficier de la visibilité, des informations et des fonctionnalités nécessaires pour exécuter des scénarios de simulation, et entrer de plain-pied dans l'ère de la fabrication agile du 21e siècle.

« La virtualisation permet aux fabricants de gérer des usines à distance, de faciliter la collaboration en temps réel entre les employés de différents sites, de créer un jumeau virtuel de leur usine et de leurs chaînes d'assemblage afin d'optimiser la production, de concevoir et de simuler le comportement des produits entièrement en 3D, et de créer des actions en boucle fermée à partir des informations connectées de l'entreprise. Ainsi, l'entreprise devient réellement résiliente et peut s'adapter aux nouveaux business models », explique Prabhu Patrhui, responsable mondial des solutions PLM chez Tata Consultancy Services. « La virtualisation fournit une plate-forme pour mettre en œuvre un modèle de fabrication distribué permettant à l'entreprise de concevoir et de fabriquer ses produits n'importe où. »

Les produits de demain

CLAAS Tractor, un fabricant de tracteurs basé en France, a décidé d'adopter un business model de plate-forme. Cela permet de travailler avec des employés, des processus et des informations auparavant isolés les uns des autres, via une plate-forme unique qui couvre toutes les fonctions, du début à la fin du cycle de vie du produit. Ainsi, les employés de CLAAS Tractor peuvent travailler à partir d'une source de données unique et fiable, et gérer tous les processus de conception et de production dans des environnements virtuels, ce qui leur permet de bénéficier d'une expérimentation virtuelle rapide et sécurisée pour identifier les meilleures solutions.

« L'usine du futur doit intégrer les produits de demain qui n'ont pas encore été imaginés. »

Étienne Bourasseau, directeur industriel, CLAAS Tractor

Auparavant, lorsque l'on concevait un nouveau tracteur, la multiplicité des sources de données isolées les unes des autres obligeait l'entreprise à construire un prototype physique dans une zone de test et à l'assembler avec des instructions imprimées sur des documents papier pour identifier tout éventuel problème de conception et d'intégration de système. Désormais, la plate-forme permet aux ingénieurs concepteurs de créer non seulement un jumeau virtuel en 3D du tracteur, mais également d'utiliser les modèles pour les tests d'assemblage virtuels. Cela confirme la faisabilité du processus de fabrication et garantit que chaque composant et système mécanique fonctionnera correctement, sans avoir à fabriquer ou assembler physiquement une seule pièce. Ainsi, CLAAS Tractor peut rapidement identifier et corriger les erreurs de conception et optimiser ses chaînes d'outillage et d'assemblage, avant même le début de la fabrication. Les modèles 3D servent également de guides d'assemblage hautement intuitifs au niveau de l'usine.

« L'usine du futur doit intégrer les produits de demain qui n'ont pas encore été imaginés », affirme Étienne Bourasseau, directeur industriel, CLAAS Tractor. « La continuité digitale est un véritable atout. Elle permet au concepteur du produit et à l'opérateur d'assemblage qui utilisera le mode d'emploi de travailler ensemble. »

Désormais, la plate-forme utilisée par CLAAS Tractor permet aux ingénieurs concepteurs de créer non seulement un jumeau virtuel en 3D du tracteur, mais également d'utiliser les modèles pour les tests d'assemblage virtuels. (Image © CLAAS Tractor)

CLAAS Tractor peut également personnaliser facilement ses conceptions pour répondre aux besoins spécifiques de ses clients. L'entreprise produit environ 8 000 tracteurs pour ses clients en Asie, en Europe et aux États-Unis chaque année.

« Sur une année, nous ne produisons quasiment jamais le même tracteur deux fois », déclare Franck Bruneau, architecte des processus industriels chez CLAAS Tractor. « Nous pouvons avoir 20 modèles différents sur la même chaîne de montage. Pour chacun de ces modèles, nous avons plus de 300 options, ce qui signifie que nous créons chaque jour des combinaisons d'assemblages uniques. La plate-forme de modélisation 3D et de simulation virtuelle est le seul moyen d'anticiper l'intégration d'options spécifiques et de planifier le processus en amont. »

Des systèmes évolutifs

Pour répondre rapidement aux nouvelles tendances du marché et aux demandes des clients et gagner de nouvelles parts de marché, les entreprises de fabrication ont également besoin d'un réseau d'approvisionnement souple, flexible et résilient, explique Lisa Anderson, consultante en fabrication basée aux États-Unis et auteur de « Future-proof manufacturing & the supply chain post COVID-19 » (La fabrication évolutive et les chaînes d'approvisionnement post-COVID-19).

« Lorsque la pandémie de COVID-19 a démarré, le principal problème pour le secteur de la fabrication était la disjonction entre la demande et l'offre », affirme Mme Anderson. « Les changements soudains de demande des clients, notamment l'augmentation des achats de papier toilette, ont rapidement entraîné des bouleversements de plus en plus importants sur la chaîne d'approvisionnement, obligeant les acteurs en fin de chaîne (fabricants et fournisseurs de matières premières) à batailler pour obtenir des stocks et des ressources au bon endroit et au bon moment. Pour se montrer résilientes face à ces changements à l'avenir, les entreprises du secteur de la fabrication doivent modifier leurs chaînes d'approvisionnement et leurs modèles opérationnels, afin de pouvoir s'adapter en quelques heures voire en quelques minutes, plutôt qu'en plusieurs jours ou plusieurs semaines. »

Pour ce faire, Lisa Anderson recommande aux fabricants d'identifier des moyens pour prévoir de façon plus précise la demande des clients et les changements du marché. Cela nécessite de bénéficier d'une bonne visibilité sur la demande et l'offre. En combinant des fonctionnalités telles que la planification des ressources de l'entreprise, l'Internet des objets, l'intelligence artificielle, l'analyse prédictive, la prévision de la demande et l'apprentissage automatique, offertes par une plate-forme unique, les fabricants peuvent visualiser, analyser, anticiper et répondre à des dynamiques en évolution rapide.

« Ces technologies permettent aux entreprises de fabrication de collecter et d'analyser les données sur l'ensemble de leur chaîne d'approvisionnement, leur offrant ainsi une visibilité et un contrôle quasi en temps réel de l'ensemble de leurs opérations, afin de pouvoir anticiper et s'adapter facilement aux changements de demande des clients, de disponibilité des matières premières, aux problèmes de distribution potentiels, et bien plus encore », affirme Mme Anderson. « Une fois ces technologies mises en œuvre, les fabricants peuvent facilement aligner la demande et l'offre, et assurer la pérennité de leur activité en adoptant des modèles d'exploitation innovants, tels que la personnalisation de masse, la production modulaire et la fabrication distribuée. »

90%

des fabricants auront investi dans la technologie et les processus métier nécessaires pour atteindre une véritable résilience d'ici la fin 2021.

Kevin Prouty, Vice-président du groupe pour la fabrication et l'analyse énergétique, IDC

Kevin Prouty, vice-président du groupe pour la fabrication et l'analyse énergétique au sein de la société de veille économique internationale IDC, estime que la résilience est aujourd'hui la caractéristique la plus importante sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement de fabrication évolutive.

« Les entreprises qui étudient et exploitent des chaînes d'approvisionnement depuis des décennies savent que la visibilité, l'agilité et la résilience sont essentielles à leurs opérations. C'est désormais un constat partagé par tout le monde, et ces capacités jouent un rôle crucial dans un monde de plus en plus en proie aux bouleversements », explique M. Prouty. « La résilience de la chaîne d'approvisionnement permettra aux entreprises de réagir plus rapidement aux événements internes et externes, et de booster la reprise des activités en cas de perturbations plus importantes. »

« Bien qu'il ne soit pas possible pour les entreprises de devenir résilientes du jour au lendemain, IDC prévoit que, d'ici la fin 2021, 90 % des fabricants auront investi dans la technologie et les processus métier nécessaires pour atteindre une véritable résilience. Cela pourrait également avoir pour effet de booster leur productivité de 5 %. »

Selon le rapport du cabinet d'analyse McKinsey & Company publié en 2020, reprenant son enquête sur l'Industrie 4.0, bien que de nombreux fabricants aient mis en place des projets d'Industrie 40 pour améliorer leurs modèles opérationnels et leurs chaînes d'approvisionnement, ils sont peu nombreux à les avoir mis en œuvre dans l'ensemble de l'entreprise, condition préalable à l'obtention d'avantages financiers et opérationnels mesurables et significatifs. En effet, plus de 70 % des entreprises ne parviennent pas à obtenir de retours suffisants et sont bloquées en « pilote automatique ».

Au-delà des contraintes de trésorerie induites par la crise de COVID-19, les principaux obstacles à la réussite demeurent l'absence de technologie adéquate et de main-d'œuvre formée pour l'utiliser comme il se doit.

« Afin de dégager une valeur significative et d'avoir un véritable impact sur les résultats, il est essentiel pour les entreprises d'adopter une approche globale qui consiste à définir la problématique métier qu'elles souhaitent résoudre, à créer une feuille de route de transformation digitale et un plan détaillé avec des initiatives partant de la base, et à mener les diverses étapes de mise en œuvre. Non seulement les véritables pionniers en la matière sont parvenus à transformer véritablement leurs opérations, au-delà de la seule usine, mais ils ont également étendu leurs projets d'innovation à l'Industrie 4.0, à travers l'ensemble de la chaîne de valeur, afin de générer des résultats pour leur entreprise. »

Transformer la main-d'œuvre pour l'avenir

Les projets de transformation des entreprises de fabrication en véritables plates-formes d'opérations entièrement connectées nécessitent bien plus que la technologie et les processus appropriés. Comme le souligne M. Eloot, une véritable transformation nécessite de développer les compétences des employés. Une récente enquête internationale, menée par McKinsey sur les futurs besoins de main-d'œuvre, indique que 87 % des cadres sont déjà confrontés à des lacunes de compétences, et qu'il faudra déployer des efforts considérables pour que les employés puissent développer et acquérir les compétences nécessaires.

Selon le rapport d'août 2020 de McKinsey & Company intitulé « Building the vital skills for the future of work in operations » (Acquérir les compétences essentielles à la main-d'œuvre opérationnelle de demain), l'Europe et les États-Unis estiment que, durant la prochaine décennie, la demande en compétences physiques et manuelles nécessaires pour effectuer des tâches reproductibles et prévisibles devrait baisser de près de 30 %. Parallèlement, la demande en compétences technologiques (à la fois de codage et d'interaction avec les technologies), en compétences cognitives complexes et en capacités sociales et émotionnelles de haut niveau augmentera respectivement de plus de 50 %, 33 % et 30 %.

C'est là que des entreprises comme Workshops for Warriors entrent en scène. Fondée en 2008, l'école basée à San Diego propose des formations en fabrication avancée aux vétérans de l'armée américaine et aux membres des services de reconversion. À ce jour, les diplômés ont obtenu plus de 7 500 certifications reconnues au niveau national et ont pu entreprendre des carrières dans la fabrication avancée au sein de grandes entreprises telles que SpaceX et Boeing.

Pour combler les lacunes de compétences en fabrication, Workshops for Warriors propose des formations en fabrication avancée aux vétérans de l'armée américaine et aux membres des services de reconversion. (Image © Workshop for Warriors)

« Pour exploiter les technologies avancées, les entreprises du secteur de la fabrication ont besoin d'un pipeline dédié d'employés bénéficiant de formations ciblées sur la fabrication avancée et de certifications reconnues au niveau national, qui soient capables de faire évoluer leurs compétences à mesure que les technologies évoluent », explique Hernán Luis y Prado, fondateur de Workshop for Warriors. « Durant 16 semaines, nous invitons nos étudiants à suivre une formation pratique sur des équipements et des logiciels avancés, et nous leur proposons des programmes accélérés pour qu'ils apprennent l'intégralité du processus de fabrication. »

« Pour exploiter les technologies avancées, les entreprises du secteur de la fabrication ont besoin d'un pipeline dédié d'individus bénéficiant de formations ciblées sur la fabrication avancée et de certifications reconnues au niveau national, et qui soient capables de faire évoluer leurs compétences à mesure que les technologies évoluent »

Hernán Luis y Prado, fondateur de Workshop for Warriors

« Notre programme de formation joue un rôle essentiel dans la transformation digitale du secteur de la fabrication et dans les projets d'innovation. Nos diplômés associent leurs compétences d'adaptabilité, acquises à l'armée, à une formation d'excellence en fabrication avancée, pour fournir aux employeurs le capital humain dont ils ont besoin pour rester compétitifs dans un environnement technique en constante évolution. »

De nombreux avantages

Plusieurs études menées par le Forum économique mondial et McKinsey & Company montrent que les leaders de la fabrication améliorent souvent de façon significative et simultanée de multiples performances, notamment de productivité, de durabilité, de flexibilité, de rapidité de commercialisation et de personnalisation, en intégrant des technologies avancées sur l'ensemble de leur chaîne de valeur.

« Plusieurs entreprises ont augmenté leur productivité de 90 %, réduit leurs délais d'exécution de 80 %, divisé par deux leurs délais de mise sur le marché et augmenté leur efficacité énergétique de 50 % », explique M. Eloot. « Ces entreprises, leaders dans leur domaine, permettent, pour la première fois, d'entrevoir comment la quatrième révolution industrielle transformera le secteur et les entreprises de fabrication. »

La pandémie de COVID-19 a incité les fabricants à adopter des technologies et des plates-formes virtuelles avec une ampleur inédite, afin de pouvoir réagir aux crises soudaines et s'en remettre. Aujourd'hui, ces entreprises doivent absolument utiliser ces technologies pour repenser leur modèle de fabrication et créer la résilience dont elles ont besoin pour résister aux chocs futurs, encore inconnus.

« La pandémie a révélé que personne ne sait ce que l'avenir nous réserve. Les fabricants doivent donc s'assurer que leurs employés, leurs processus, leurs systèmes et leurs chaînes d'approvisionnement sont suffisamment flexibles et agiles pour s'adapter rapidement à toutes les circonstances, » explique Mme Anderson. « Les demandes des clients vont continuer d'évoluer rapidement. L'agilité, la flexibilité et la résilience ne seront donc plus seulement un avantage ; pour les fabricants qui veulent rester compétitifs et rentables, ces capacités constitueront la condition sine qua non du succès. »

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