Fabrication et production
Passer du prototype à la production est l’une des étapes les plus difficiles du développement de produit.
Un prototype prouve qu’un produit peut fonctionner, mais la production prouve qu’il peut être fabriqué de manière répétable, économique et selon un niveau de qualité constant.
De nombreux produits qui fonctionnent bien sous forme de prototypes rencontrent des difficultés lorsque la production commence. Les matériaux se comportent différemment à l’échelle, les processus d’assemblage révèlent des problèmes imprévus, les fournisseurs introduisent des contraintes et les tolérances de fabrication influencent les performances.
La transition vers la production implique généralement :
- l’affinage de la conception ;
- la sélection des procédés de fabrication ;
- l’engagement avec les fournisseurs ;
- le développement de la documentation de fabrication ;
- la validation des méthodes d’assemblage ;
- la mise en place des contrôles qualité ;
- la réduction des coûts lorsque cela est approprié ;
- la planification des achats et de la logistique.
L’objectif est de créer un produit qui peut être fabriqué de manière fiable, sans dépendre de connaissances spécialisées, d’interventions constantes ou de reprises excessives.
Un prototype est construit pour apprendre, tandis qu’un produit de série est conçu pour être fabriqué de manière régulière.
Les objectifs sont très différents. Un prototype peut contenir des pièces modifiées manuellement, des solutions temporaires, des composants expérimentaux ou des méthodes de fabrication inadaptées à une production à grande échelle, tandis qu’un produit de série doit être :
- répétable ;
- fiable ;
- fabricable ;
- économiquement viable ;
- maintenable ;
- testable ;
- évolutif.
De nombreuses décisions d’ingénierie acceptables pour un prototype deviennent problématiques en production. C’est pourquoi les produits réussis font souvent l’objet d’un affinage important entre le prototype final et le début de la fabrication.
La préparation à la production correspond au moment où un produit peut être fabriqué de façon répétée et prévisible, selon les niveaux de qualité, de coût et de performance requis.
Un produit peut être techniquement fonctionnel sans être encore prêt pour la production.
La préparation à la production exige généralement :
- une documentation de conception finalisée ;
- des procédés de fabrication validés ;
- des fournisseurs approuvés ;
- des nomenclatures ;
- des instructions d’assemblage ;
- des procédures d’inspection ;
- des procédures d’essai ;
- des contrôles qualité ;
- des évaluations des risques ;
- des processus de gestion des modifications.
Plus le produit est complexe, plus la préparation à la production devient importante.
Un lot pilote est une série de production limitée réalisée avant le lancement de la fabrication à grande échelle.
Les lots pilotes servent à identifier des problèmes qui peuvent ne pas être visibles pendant le développement des prototypes.
Ils permettent aux organisations d’évaluer :
- les processus d’assemblage ;
- les temps de production ;
- la performance des fournisseurs ;
- la qualité de fabrication ;
- l’exactitude de la documentation ;
- la performance de l’outillage ;
- les procédures d’inspection ;
- l’emballage et la logistique.
Les lots pilotes offrent une occasion d’affiner les processus de fabrication avant de réaliser des investissements plus importants.
Pour de nombreux produits, la production pilote est l’une des activités de réduction des risques les plus utiles.
La fabrication en faible volume désigne la production de quantités relativement limitées d’un produit.
La définition exacte varie selon les secteurs, mais elle s’applique généralement aux produits qui ne sont pas encore fabriqués à de grands volumes commerciaux.
La production en faible volume peut être utile pour :
- les tests de marché ;
- les premiers déploiements clients ;
- les produits spécialisés ;
- les équipements industriels ;
- les dispositifs médicaux ;
- les produits d’ingénierie à forte valeur ;
- les démonstrations pour investisseurs.
Elle permet souvent à des produits d’entrer plus tôt sur le marché tout en réduisant les investissements initiaux en outillage et en production.
Le choix d’un fabricant est l’une des décisions commerciales les plus importantes dans le développement de produit.
Le bon fabricant peut améliorer la qualité, réduire les coûts et accélérer la livraison. Le mauvais fabricant peut créer des retards, des problèmes de qualité et des dépenses supplémentaires importantes.
Les facteurs à prendre en compte incluent :
- la capacité technique ;
- l’expérience pertinente dans le secteur ;
- les systèmes qualité ;
- la capacité de production ;
- les délais ;
- la qualité de la communication ;
- la localisation géographique ;
- la stabilité financière ;
- la résilience de la chaîne d’approvisionnement ;
- la volonté d’accompagner des produits encore en développement.
Le prix est important, mais il ne doit pas être le seul critère. Le fournisseur le moins cher n’est probablement pas l’option la moins coûteuse une fois la qualité, les retards et les besoins d’assistance pris en compte.
Il n’existe pas de réponse universelle.
Le meilleur lieu de fabrication dépend du produit, du volume de production, de la chaîne d’approvisionnement, des exigences de qualité et des objectifs commerciaux.
La fabrication au Royaume-Uni peut offrir des avantages tels que :
- une communication plus simple ;
- des délais plus courts ;
- une meilleure supervision ;
- une logistique simplifiée ;
- des modifications de conception plus rapides ;
- une réduction des risques liés au transport.
La fabrication à l’étranger peut offrir des avantages tels que :
- des coûts de main-d’œuvre plus faibles ;
- une capacité de production plus importante ;
- des écosystèmes industriels établis ;
- des coûts unitaires plus faibles à volumes élevés.
L’approche la plus adaptée évolue souvent à mesure que les volumes de production augmentent.
De nombreux produits commencent par une fabrication locale ou régionale avant de passer à une production à plus grande échelle ailleurs.
L’outillage désigne les équipements spécialisés nécessaires pour fabriquer efficacement certains types de composants.
Les exemples incluent :
- les moules d’injection ;
- les outils de presse ;
- les matrices de fonderie ;
- les gabarits et montages ;
- les montages d’assemblage ;
- les montages d’essai.
L’outillage représente souvent un investissement initial important, car il permet une production constante et répétable. Il a aussi une durée de vie : il devra être remplacé après une utilisation prolongée.
Pour les produits à fort volume, les coûts d’outillage sont généralement justifiés par des coûts de fabrication unitaires plus faibles. Pour les produits à faible volume, d’autres méthodes de fabrication peuvent être plus économiques.
Les coûts d’outillage varient énormément selon le procédé de fabrication, la complexité des pièces, leur taille, les matériaux et les exigences de production.
De simples montages peuvent coûter quelques centaines de livres, tandis que des moules d’injection de production peuvent coûter plusieurs milliers, voire plusieurs dizaines de milliers de livres. La question importante n’est pas seulement le coût de l’outillage lui-même, mais l’arbitrage commercial global.
Un outil plus coûteux peut réduire considérablement les coûts de production, améliorer la qualité ou réduire le temps d’assemblage. Les décisions relatives à l’outillage doivent donc être envisagées dans le cadre d’une stratégie de fabrication plus large, et non isolément.
Le moulage par injection est un procédé de fabrication utilisé pour produire des composants en plastique en moyens et grands volumes.
Du plastique fondu est injecté dans l’empreinte d’un outil usiné avec précision, puis refroidi avant que la pièce soit retirée.
Le moulage par injection offre :
- une excellente répétabilité ;
- des coûts par pièce faibles à volume élevé ;
- des cadences de production élevées ;
- un bon état de surface ;
- un contrôle dimensionnel précis.
Il nécessite toutefois généralement un investissement initial important en outillage, ce qui le rend moins adapté aux très faibles quantités de production.
La réponse dépend du volume de production, de la complexité des pièces, des exigences de performance et des objectifs commerciaux.
L’impression 3D est idéale pour :
- le développement rapide ;
- la production en faible volume ;
- la validation de concept ;
- les changements de conception fréquents.
Le moulage par injection devient intéressant lorsque :
- les volumes augmentent ;
- les conceptions se stabilisent ;
- des coûts unitaires plus faibles sont nécessaires ;
- la constance devient critique ;
- une production à long terme est prévue.
Une erreur fréquente consiste à investir trop tôt dans l’outillage, avant que la conception ait suffisamment mûri.
Une quantité minimale de commande est la plus petite quantité de composants ou de produits qu’un fournisseur accepte de fabriquer ou de fournir.
Les MOQ existent parce que les coûts de mise en route, les efforts d’approvisionnement et la planification de production créent des coûts fixes qui doivent être amortis.
Les MOQ peuvent fortement influencer :
- les besoins en stock ;
- la trésorerie ;
- le coût du produit ;
- le choix des fournisseurs.
Comprendre les MOQ tôt dans le développement permet d’éviter de mauvaises surprises pendant la planification de la production.
Une nomenclature, ou BOM (Bill of Materials), est une liste structurée de toutes les pièces, composants, matières et sous-ensembles nécessaires pour fabriquer un produit.
Une nomenclature comprend souvent :
- les références de pièces ;
- les descriptions ;
- les quantités ;
- les fournisseurs ;
- les alternatives approuvées ;
- l’état de révision.
La nomenclature sert de point de référence central entre l’ingénierie, les achats, la fabrication et la gestion des stocks.
Sans une gestion précise de la nomenclature, la production devient difficile à contrôler efficacement.
Les plans d’ingénierie restent l’un des moyens les plus importants de communiquer l’intention de fabrication.
Bien que les systèmes de CAO modernes fournissent des modèles numériques détaillés, les fabricants ont encore besoin d’une documentation claire décrivant :
- les dimensions ;
- les tolérances ;
- les matériaux ;
- les finitions ;
- les exigences d’assemblage ;
- les critères d’inspection ;
- les instructions de fabrication particulières.
De bons plans réduisent les ambiguïtés et améliorent la constance de fabrication. De mauvais plans entraînent fréquemment des retards, des problèmes de qualité et des coûts plus élevés.
Les tolérances de fabrication définissent l’écart autorisé par rapport à une dimension nominale.
Aucun procédé de fabrication ne produit des composants parfaits, et chaque procédé introduit une certaine variation.
Les tolérances déterminent le niveau de variation acceptable tout en permettant au produit de fonctionner correctement.
Les tolérances influencent :
- les performances ;
- la fabricabilité ;
- l’assemblage ;
- l’inspection ;
- le coût de production.
Des tolérances excessivement serrées peuvent rendre les produits inutilement coûteux. Des tolérances trop larges peuvent provoquer des problèmes de qualité et de performance.
Déterminer les tolérances appropriées est une activité d’ingénierie importante.
La qualification fournisseur est le processus qui consiste à évaluer si un fournisseur est capable de respecter les standards techniques, qualité et commerciaux requis.
Les activités de qualification peuvent inclure l’examen :
- des systèmes qualité ;
- des capacités de fabrication ;
- des certifications ;
- des performances de livraison ;
- de l’expertise technique ;
- de la stabilité financière ;
- de la capacité de production.
Pour les produits critiques, la qualification fournisseur peut jouer un rôle important dans la réduction des risques.
Le contrôle qualité désigne les processus utilisés pour s’assurer que les produits respectent les exigences définies pendant la fabrication.
Les activités typiques de contrôle qualité incluent :
- les inspections ;
- les mesures ;
- les essais ;
- le suivi des procédés ;
- les revues documentaires ;
- la gestion des défauts.
L’objectif est d’identifier les problèmes avant que les produits n’arrivent chez les clients.
Un contrôle qualité efficace améliore la fiabilité, la constance et la confiance des clients.
L’assurance qualité est différente du contrôle qualité.
Le contrôle qualité vise à identifier les défauts. L’assurance qualité vise à empêcher les défauts d’apparaître en premier lieu.
L’assurance qualité peut inclure :
- des procédures documentées ;
- la formation ;
- des audits ;
- des contrôles de processus ;
- la gestion des fournisseurs ;
- la gestion des modifications.
Des systèmes d’assurance qualité solides réduisent la probabilité de problèmes de fabrication récurrents.
La montée en cadence de la production consiste à augmenter la production tout en maintenant la qualité, la fiabilité et la viabilité commerciale.
Les difficultés courantes incluent :
- la capacité des fournisseurs ;
- la constance de la qualité ;
- la gestion des stocks ;
- la logistique ;
- les effectifs ;
- la robustesse des processus.
Un procédé de fabrication qui fonctionne pour dix unités peut ne pas fonctionner efficacement pour dix mille unités.
Une montée en cadence réussie exige de la planification, des preuves et une amélioration continue.
Les erreurs courantes incluent :
- passer en production avant que la conception soit suffisamment mature ;
- sous-estimer la complexité de fabrication ;
- choisir les fournisseurs uniquement sur le prix ;
- ne pas valider les procédés de production ;
- négliger la planification qualité ;
- produire une documentation insuffisante ;
- réaliser des essais inadéquats ;
- formuler des hypothèses de coût irréalistes ;
- prévoir une marge de sécurité insuffisante.
Beaucoup de ces problèmes peuvent être évités lorsque les considérations de fabrication sont intégrées tôt dans le développement.
Oui.
La préparation des produits à la fabrication est une partie essentielle du développement de produit.
Hooper Quinn peut accompagner des activités telles que :
- la conception pour la fabrication ;
- la conception pour l’assemblage ;
- les revues de préparation à la production ;
- l’engagement avec les fournisseurs ;
- la documentation de fabrication ;
- l’analyse des tolérances ;
- la réduction des coûts ;
- la planification des lots pilotes ;
- le support à la production.
L’objectif est d’aider à garantir que les produits puissent passer avec succès du développement à une fabrication fiable et répétable.
Oui.
Hooper Quinn peut mettre en place et gérer des chaînes d’approvisionnement complètes, y compris un large éventail d’activités d’évaluation et de sélection techniques, telles que :
- l’identification de fournisseurs adaptés ;
- l’examen des capacités ;
- l’évaluation de l’adéquation technique ;
- le soutien aux discussions avec les fournisseurs ;
- l’examen des devis ;
- l’évaluation des approches de fabrication ;
- l’aide à la définition des exigences techniques.
Le choix du bon fournisseur peut avoir un impact important sur la qualité du produit, le coût, le calendrier et la réussite à long terme.
Oui.
Tous les défis de fabrication ne concernent pas un nouveau produit.
Hooper Quinn peut également accompagner des produits et des opérations de fabrication existants grâce à des activités telles que :
- l’amélioration des processus ;
- l’amélioration de la qualité ;
- la réduction des coûts ;
- l’optimisation de la conception ;
- les projets d’efficacité industrielle ;
- les études d’automatisation ;
- le développement de systèmes d’essai ;
- le diagnostic des problèmes de production.
Dans de nombreux cas, des améliorations d’ingénierie relativement modestes peuvent générer des bénéfices opérationnels substantiels.