Faire du Digital Prototyping en mécatronique un avantage concurrentiel

Les entreprises qui appliquent les bonnes pratiques de mécatronique constatent des avantages significatifs. Mais en faisant appel au Digital Prototyping, elles peuvent démarrer rapidement la conception mécatronique, en parallèle à toutes les spécialités techniques impliquées.

La mécatronique apparaît de plus en plus comme un élément essentiel dans l’industrie manufacturière, depuis les biens de grande consommation, en passant par le secteur automobile ou celui de la santé. Evoluer dans un environnement de travail à base de Digital Prototyping simplifie l’élaboration de processus mécatroniques complexes. La conception peut ainsi avoir lieu plus rapidement, en parallèle avec les spécialités techniques requises, ce qui permet de commercialiser des produits de haute qualité plus rapidement.

Dans le climat économique difficile d'aujourd'hui, les entreprises doivent faire face à des défis complexes. Fournir des produits stratégiquement différenciés est complexe, mais c'est encore plus difficile lorsque que les clients demandent des produits personnalisés, arrivant sur le marché encore plus vite et à des coûts toujours plus bas.

L'un des domaines dans lequel les entreprises parviennent à relever ces défis est la conception des produits. L'innovation dans les techniques de conception de produits complexes peut apporter des avantages importants en termes de qualité des produits, de coûts, de temps de mise sur le marché et de satisfaction client.

À titre d'exemple, HTC Sweden, fabricant mondial de polisseuses de revêtements de sol, dont les machines à diamant transforment des sols de béton ordinaire en surfaces lumineuses, a utilisé le Digital Prototyping pour diminuer le coût de développement de ses produits d'environ 97 %. La méthode précédente, qui consistait à construire des prototypes physiques des nouveaux produits, coûtait à HTC jusqu'à 500 000 $ par prototype, certains produits nécessitant jusqu'à cinq modèles. Avec le Digital Prototyping, HTC a pu créer un enchainement informatisé des tâches dans lequel les équipes de conception, d'ingénierie, de fabrication et d'approvisionnement sont connectées via un même modèle numérique. Ce modèle numérique unique simule le produit fini et permet aux ingénieurs de HTC de concevoir, simuler et visualiser numériquement leurs produits.

L'intérêt du Digital Prototyping apparaît encore plus clairement dans son application aux produits mécatroniques qui associent électronique, mécanique, informatique et ingénierie de contrôle. Les techniques mécatroniques sont essentielles pour l'industrie manufacturière dans les secteurs des produits grand public, la défense, l'aéronautique, l'automobile, la santé et le traitement des matériaux.

Les entreprises qui appliquent les bonnes pratiques de mécatronique constatent des avantages significatifs. Les entreprises les plus performantes sont davantage capables d'atteindre leurs objectifs en matière de coûts de développement, de revenu et de qualité des produits, mais aussi de respect des dates de lancement des produits. En règle générale, ces entreprises peuvent multiplier les caractéristiques et les fonctions de leurs produits, en réduire la taille, le poids et le coût et augmenter leur efficacité globale. Le recours à la mécatronique leur permet également d'exploiter pleinement les commandes adaptatives et les diagnostics pour améliorer la fiabilité et réduire les coûts de maintenance. Ils peuvent aussi personnaliser ou mettre à jour leurs produits en reprogrammant des microprogrammes incorporés.

L'exemple du secteur automobile

En outre, la mécatronique diminue les risques et résout les défis classiques de la conception, tels que la lenteur et la répétitivité du processus de conception de machines, l'insuffisance de communication entre les ingénieurs et les clients, ou encore la dangerosité des tests physiques des machines.

Dans le secteur automobile, les recherches tendent à montrer que la mécatronique aide les fabricants à offrir des fonctionnalités présentant un attrait significatif pour le client  et plus faciles à commercialiser, telles que des systèmes GPS embarqués ou des appareils de détection d'angle mort, afin d'améliorer la fiabilité et de réduire les coûts de fabrication, de garantie après-vente et de rappel des produits défectueux. La mécatronique est un puissant facteur de démarcation sur la concurrence en matière d'innovation. Le cabinet d'études AMR a calculé que 30 à 40 % des innovations sur les produits automobiles provenaient d'une augmentation du contenu mécatronique.

Bien que les produits mécatroniques jouissent d'une grande popularité et puissent aider les fabricants à s'assurer un avantage concurrentiel, ils sont aussi extrêmement complexes. Par exemple, la croissance des fonctionnalités électroniques et mécatroniques dans les véhicules a fait passer le code informatique embarqué nécessaire à la conduite d'environ un million de lignes dans les années 1990 à plus de 100 millions de nos jours, d'après Tony Scott, ancien responsable technologique de General Motors.

Trouver le point d'intersection entre la complexité des produits mécatroniques, le besoin de personnalisation et la vitesse des utilisateurs peut se révéler un casse-tête, mais il peut aussi être une source de valeur jusqu'à présent sous-estimée. Bien que le coût réel de la conception soit minime dans le secteur manufacturier (environ 5 % en moyenne), les résultats du processus de conception représentent 50 %, voire davantage, de l'ensemble des coûts de fabrication, d'après David Ullman, professeur de conception mécanique à l'université d'État de l'Oregon. Cela montre bien à quel point il est important pour les fabricants de s'intéresser davantage non seulement aux produits de la conception, mais également à leurs processus.

L'intérêt du Digital Prototyping en mécatronique

L'utilisation d'un environnement de travail de Digital Prototyping permet de démarrer rapidement la conception mécatronique en parallèle à toutes les spécialités techniques impliquées. Il s'agit d'un progrès important par rapport à l'approche classique, source d'erreurs, de perte de temps et de dépenses inutiles, qui consiste à réaliser en série des développements interdépendants successifs passant d'un service spécialisé au suivant lors de la conception d'un produit.

À l'inverse, une conception mécatronique avec prototype numérique permet à tous les spécialistes de savoir exactement ce qui se passe chez leurs collègues à mesure que le produit ou la pièce avance dans le processus de conception, jusqu'à la fabrication finale. À titre d'exemple, les sous-programmes de gestion des produits permettent d'actualiser les nomenclatures automatiquement. Ainsi, lorsque la façade en aluminium d'un produit est pliée, réduite ou modifiée, la taille des feuilles d'aluminium en commande change immédiatement. Cette boucle d'informations ouverte et collaborative se traduit non seulement par une accélération des processus, mais également par une meilleure conception des produits et une satisfaction accrue de la clientèle.

Selon le groupe Aberdeen, les entreprises les plus performantes qui utilisent le Digital Prototyping obtiennent des résultats supérieurs aux autres en commercialisant leurs produits 58 jours plus tôt.

Gain de temps et économies

La rapidité de commercialisation est un avantage important pour la plupart des fabricants, mais les économies pures et simples sur les prototypes physiques comptent tout autant. C'est le cas, par exemple pour BigToys, entreprise américaine qui fabrique des terrains de jeux écologiques personnalisés pour les écoles et les collectivités locales. Cette entreprise créait auparavant des prototypes physiques coûteux qui pouvaient représenter, une fois construits, des quartiers urbains entiers.

En optant pour le Digital Prototyping, BigToys a réduit ses délais de commercialisation, les faisant passer de plusieurs mois à quelques semaines, tout en réduisant ses coûts de développement, de main-d'oeuvre et de matériaux. L'entreprise a également amélioré la satisfaction de ses clients en leur permettant de collaborer à la conception des produits. Elle a également supprimé l'essentiel du gaspillage des matériaux puisque les modifications de conception ont désormais lieu avant la découpe de l'acier ou le moulage du plastique. Depuis la mise en place du nouveau processus de conception, le chiffre d'affaires de BigToys a quasiment triplé. Une large part de cette croissance provient du marché international. En utilisant des modèles numériques virtuels plutôt que physiques, BigToys peut « expédier » ses modèles à ses clients en temps réel.

Supprimer les barrières

Aujourd'hui, l'adoption croissante des environnements de travail de Digital Prototyping dans les processus de conception trouve sa justification ailleurs que dans les seuls calculs de rentabilité. La valeur de ces nouveaux outils de conception est aujourd'hui reconnue et adoptée par une nouvelle génération d'ingénieurs et de concepteurs habitués à vivre dans un monde qui intègre les réalités virtuelles et réelles. Cette génération « née avec le virtuel », désireuse de faire du monde physique et virtuel un seul et même univers, transforme les industries existantes et promet d'en créer de nouvelles.

Dans le domaine de la fabrication, les outils de conception virtuelle et les méthodes de travail de Digital Prototyping suppriment les anciennes barrières érigées par le temps, l'argent, la distance et la langue pour créer un écosystème collaboratif dans lequel les concepteurs, les ingénieurs, les commerciaux et les utilisateurs collaborent en permanence, du concept à la fabrication. Cela se traduit par des produits mieux conçus, qui coûtent moins cher à fabriquer, sont commercialisés plus rapidement, dégagent des marges supérieures, libèrent des ressources internes pour l'innovation et, surtout, plaisent aux utilisateurs.

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