CLOUDNC À L'HONNEUR DANS MACHINERY - PUBLIÉ LE 9 SEPTEMBRE 2019.
Pourquoi la programmation CN pour l'usinage soustractif ne peut-elle pas être aussi simple que pour la fabrication additive ? Il suffit de présenter un fichier 3D à un système de programmation et d'appuyer sur "go". Andrew Allcock a visité une entreprise qui y est parvenue, mais qui a aussi une ambition bien plus grande.
La réalité de la programmation CN pour les pièces prismatiques complexes, comme le savent les lecteurs, est que la génération d'un ensemble d'instructions pour piloter une machine CNC peut prendre des jours, voire des semaines. Même pour des pièces plus simples, il faut encore des heures d'efforts qualifiés et expérimentés en utilisant "un logiciel horrible, la CAM", comme l'affirme Theo Saville, PDG de CloudNC, une société de développement de logiciels et d'usinage CNC basée au Royaume-Uni et financée par du capital-risque, qui vient juste de sortir du "mode furtif".
Qu'il s'agisse de fabriquer un prototype ou des millions de pièces à l'aide de machines-outils CNC à enlèvement de copeaux, la programmation CN est une constante, mais plus la taille du lot est faible, plus la part du cycle complet de la conception à la fabrication consacrée à la programmation CN est importante. "Si vous êtes dans l'espace des lots à faible volume jusqu'au prototype, la programmation CAM peut facilement représenter 90 % de ce que nous facturons au client. Les petits lots et les prototypes sont donc beaucoup plus coûteux qu'ils ne devraient l'être", déclare M. Saville.
Un autre problème est que la plupart des cycles d'usinage générés par la programmation traditionnelle sont inefficaces, ajoute-t-il. "Il existe des billions de façons de fabriquer même un simple composant avec l'une de ces machines CNC. Cependant, seules quelques-unes de ces méthodes sont vraiment rapides. L'homme est très doué pour trouver une façon acceptable de fabriquer des composants, mais il n'est pas en mesure de trouver le chemin optimal pour fabriquer un composant avec l'équipement disponible, car il y a trop de façons d'y parvenir".
Lors d'entretiens avec des organismes industriels, le PDG a déclaré que presque tous les produits de ce qu'il estime être un marché mondial de plus de 100 milliards de livres sterling pour l'usinage des composants sont fabriqués à une vitesse deux fois moindre que possible, ce qui signifie que les coûts peuvent être divisés par deux "sans aucune modification de l'équipement".
Il poursuit : "Si vous pouviez rendre ce processus autonome, si vous pouviez automatiser la programmation et optimiser le programme d'usinage qui en résulte, vous pourriez alors réduire de plus de moitié le coût de fabrication de tous ces composants métalliques. Dans certains cas, en fonction de la méthode de fabrication, le coût des pièces pourrait être réduit d'un facteur 10. C'est ce à quoi nous travaillons, en secret, depuis quatre ans".
Le logiciel développé est alimenté par un fichier de pièce 3D avec les exigences de tolérance associées, la taille du bloc de départ est définie, avec les paramètres de l'équipement de fabrication - matériau, machine, support de travail, outils - connus du logiciel. Ensuite, la génération du programme NC optimal se fait en quelques minutes. Une pièce aérospatiale qui aurait pris une semaine à programmer peut être traitée en seulement 10 minutes et son fonctionnement est "pratiquement garanti", ne nécessitant pas la présence d'une personne au cours du premier cycle. Bien entendu, cette réduction des besoins en programmation permet également de relever le défi des compétences. Selon M. Saville, il y a beaucoup plus de programmeurs de CN qui partent à la retraite que de personnes qui sont formées.
Cela signifie que pour les petites quantités ou les prototypes, il est possible de "réduire considérablement les coûts" et de livrer le composant au client plus rapidement. Et avec un temps de cycle au moins deux fois plus rapide que ce qui aurait pu être créé, les coûts chutent également, ce qui sera réalisable dans quelques mois seulement, ajoute-t-il.
Mais il pose la question rhétorique suivante : "Pourquoi cela n'a-t-il pas été fait auparavant ?" Parce que c'est "d'une complexité phénoménale", répond-il, ajoutant : "C'est probablement l'une des technologies les plus difficiles à construire actuellement dans le secteur manufacturier : "Il s'agit probablement de l'une des technologies les plus difficiles à mettre au point dans le secteur manufacturier à l'heure actuelle. Une partie de la solution réside dans la puissance de l'informatique en nuage, mais la puissance pure n'est pas la réponse, elle a nécessité de nombreux domaines de développement, y compris "des façons complètement nouvelles de représenter la géométrie dans un ordinateur", ainsi qu'un soutien en capital-risque à hauteur de 11,35 millions de livres sterling depuis 2016, avec une nouvelle levée de fonds prévue pour l'année prochaine. Ce soutien a permis à l'opération d'attirer "les meilleurs ingénieurs logiciels du monde pour résoudre ce problème, qui ne peut pas être résolu avec un grand nombre d'ingénieurs logiciels ordinaires... ce qui nécessite le développement d'une toute nouvelle science informatique".
UTILISEZ-LE, NE LE VENDEZ PAS
Pourtant, l'entreprise ne va pas vendre ce logiciel, mais l'utiliser pour soutenir la création d'un réseau mondial d'entreprises manufacturières capables de l'exploiter et de fournir ainsi un service que les autres ne peuvent tout simplement pas égaler. Sa première usine est d'ores et déjà opérationnelle. Une installation de 25 000 pieds carrés à Chelmsford, ouverte en janvier de cette année (voir l'article en ligne détaillé), qui sert déjà les clients avec des pièces fabriquées "plus rapidement, mieux et moins cher, en utilisant le logiciel de base de la technologie CloudNC et tout ce que nous construisons autour d'elle". La dernière partie de la déclaration est également importante.
En contrôlant l'environnement dans lequel le logiciel est appliqué, les variations que le logiciel devrait prendre en compte s'il était vendu à des entreprises disposant de nombreux types d'équipements différents sont éradiquées, souligne le PDG, ce qui signifie que le développement du logiciel peut être très ciblé. La normalisation de l'environnement de fabrication offre également un deuxième avantage : la possibilité d'optimiser tous les autres éléments de la chaîne du processus de fabrication, ajoute-t-il. L'un de ces éléments est l'automatisation de l'établissement des devis, qui peut passer d'un processus prenant des jours ou des semaines à un processus instantané et automatique.
Outre l'avantage d'un environnement de fabrication standardisé, avec des temps de fabrication connus, il ajoute : "Vous pouvez faire des choses très intéressantes en matière de planification de votre usine, qui ne sont tout simplement pas des options disponibles pour quelqu'un d'autre... Vous pouvez construire toute cette technologie qui rend l'ensemble du processus, depuis l'envoi d'un devis jusqu'à la livraison du composant au client, hyper efficace parce que vous avez débloqué cette automatisation au cœur du processus".
La première usine de CloudNC, bien qu'elle gagne de l'argent en produisant des pièces, sert en fait à "développer un modèle évolutif, un plan d'automatisation et d'efficacité massives conçu pour être copié et collé à l'identique dans le monde entier". Et ce déploiement d'usines à grande échelle commencera "très rapidement" après le prochain cycle de financement en 2020. Selon lui, il pourrait y avoir quatre usines d'ici la fin de l'année prochaine.
Une vision suffisamment large ? Grande, mais pas la destination finale, révèle M. Saville. "Notre vision ultime est un peu plus vaste. L'usinage CNC était pour nous le point de départ évident, car il s'agit d'un problème d'une valeur phénoménale à résoudre ; il est vraiment difficile, mais nous pensions que ce serait à peu près possible. Cela s'est avéré beaucoup, beaucoup plus difficile que nous ne l'avions imaginé - nous pensions en être là aujourd'hui il y a environ trois ans. Mais ce que nous voulons vraiment réaliser, c'est l'automatisation complète de la fabrication des composants primaires, c'est-à-dire des pièces fabriquées à partir de blocs de métal ou de plastique.
"Aujourd'hui, si je veux acheter des composants métalliques, le processus est vraiment horrible. Je vais devoir envoyer des courriels à de nombreuses usines, dont la plupart ne répondront pas ; celles qui le feront m'enverront un devis dans un certain nombre de jours ; si je paie, ce sera plus cher que nécessaire ; la qualité pourrait être très faible ; je n'entendrai pas parler de ma commande pendant qu'elle est produite ; j'espère qu'elle arrivera à temps, mais la plupart du temps, dans l'industrie, les choses sont en retard". Il convient de préciser que sa critique ne vise pas les travailleurs de l'industrie, mais les logiciels et les systèmes avec lesquels ils travaillent et au sein desquels ils travaillent. Le processus envisagé par le PDG de CloudNC comprend les éléments suivants : téléchargement d'un modèle 3D ; devis instantané ; retour d'information instantané sur la conception pour la fabrication - les prix et les facteurs de coût étant identifiés dans ce cadre, ce qui permet de les modifier ; achat en ligne - peu importe où le produit est fabriqué, vous pouvez l'oublier, dit-il, en ajoutant : "C'est comme Amazon : "C'est comme Amazon. Je sais que la pièce va arriver rapidement, au bon prix, et je peux être sûr qu'elle est correcte.
Tout ce qui est intelligent se passera dans la chaîne d'approvisionnement, dans des usines automatisées où les machines savent déjà comment elles vont fabriquer la pièce, de sorte que les pièces seront certainement livrées à temps. "Vous pourrez recevoir des milliers de pièces en très peu de temps", assure-t-il. Même si elles sont réparties dans plusieurs usines, elles seront identiques en raison de la nature standardisée de leur environnement de production. "Si vous pouvez automatiser entièrement la machine CNC, rien ne vous empêche de répartir la fabrication sur des milliers de machines. Cela signifie que là où aujourd'hui il faut quelques mois pour obtenir une série de mille unités, à l'avenir cela pourrait ne prendre que quelques jours". ("L'usinage en essaim" semble être une façon appropriée de formuler les choses).
En développant cette combinaison de logiciels et de matériel de fabrication, CloudNC réunit, selon M. Saville, la meilleure culture de fabrication employée dans des entreprises telles que Toyota et la culture technologique à forte croissance que l'on trouve dans des entreprises telles que Google. "Nous essayons de les combiner pour créer une nouvelle culture technologique et manufacturière ultra-rapide et innovante, capable de résoudre des problèmes tels que celui-ci". Et il conclut : "Dans cinquante ans, nous prévoyons que tous les types de fabrication seront autonomes. Qu'il s'agisse d'une unité ou d'un million, d'une pièce ou d'un assemblage complet - même un assemblage complexe comme un moteur - il suffira de lancer un fichier 3D dans un système de chaîne d'approvisionnement et de le récupérer sans aucune intervention humaine. Pour cela, il faut que chaque machine sache ce qu'elle est capable de produire, et que les usines de machines situées au sommet de la chaîne d'approvisionnement puissent faire appel à d'autres dans la chaîne, de manière totalement automatique."
LES PERSONNES À L'ORIGINE DE CLOUDNC
Le conseil d'administration prend en charge :
- Theo Saville a travaillé dans la recherche sur l'impression 3D, les ventes et la recherche sur la fabrication au sein du Warwick Manufacturing Group. C'est là que Theo Saville a eu l'idée d'automatiser la programmation CN dans la même veine que l'impression 3D, en voyant les logiciels utilisés et le temps qu'ils prenaient.
- Le directeur technique Chris Emery, anciennement de Google, a une expérience dans le domaine de l'informatique à haute performance et des unités de traitement graphique.
- Siraj Khaliq est le fondateur et l'ancien directeur technique de Climate Corporation, qui a été vendue à Monsanto pour 930 millions de dollars.
- Paul McNabb est l'ancien directeur de la stratégie de Cisco Systems.
- Chris Mairs est l'ancien directeur technique de Metaswitch Networks
- Simon Murdoch est l'ancien vice-président d'Amazon Europe, qui relevait directement de Jeff Bezos.
Outre le soutien en capital-risque, qui provient de "certains des meilleurs investisseurs en intelligence artificielle au monde", l'entreprise a reçu des fonds de l'organisme Innovate UK, soutenu par le gouvernement, ainsi qu'une aide de la High Value Manufacturing Catapult.
Au mois d'août, CloudNC comptait environ 75 personnes, dont plus de 20 ingénieurs logiciels recrutés auprès d'entreprises "phénoménales", mais en emploiera probablement des centaines d'ici un an, révèle le PDG.
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Suite à la présentation de Theo Saville à la presse au début de l'année, au cours de laquelle il a exposé CloudNC et son ambition, comme indiqué dans l'article principal, Machinery s'est rendu à "Factory One" à Chelmsford pour voir l'aspect commercial de l'initiative.
L'unité industrielle de CloudNC se trouve à environ 1,5 miles du centre ville, dans la nouvelle zone industrielle de Clock Tower. Lorsque l'on se rend à l'usine à pied, on découvre un paysage commercial désormais familier sur la route principale : des concessionnaires automobiles, un magasin de bricolage Homebase, une station de lavage, un centre de self-stockage Big Yellow, puis un grand parc commercial, Clock Tower, où se trouvent certains des suspects habituels - Aldi, M&S, Furniture Village, DFS, Dunelm et Costa, entre autres. De l'autre côté de la route, on trouve Topps Tiles, Halfords, Formula One Autocentre et Hot Tub Barn.
Il y avait une grande usine sur la route, Teledyne e2v, innovateur mondial en matière de composants électroniques, et, hors de vue, derrière les grandes opérations de vente au détail déjà citées, il y avait quelques petites activités industrielles. Mais le complexe commercial et industriel Clock Tower est situé sur l'ancien site de 11 acres du fabricant de boissons Britvic - l'entreprise la plus appréciée de Chelmsford, comme l'a souligné la presse locale dans un article rétrospectif sur l'entreprise qui s'est implantée dans la ville en 1955. L'usine a fermé ses portes en 2014, après avoir été rachetée par un autre fabricant de boissons britannique, AG Barr, connu pour ses Irn-Bru.
Un tel paysage urbain post-industriel pourrait être vu dans de nombreux endroits, mais dans ce cadre, ce n'est rien de moins que le futur modèle d'usinage global de sous-traitance métallique qui est en train d'être créé - un modèle perturbateur. Il s'agit d'une juxtaposition intéressante, totalement invisible aux yeux des clients qui se pressent dans le parc commercial voisin.
L'ambition de CloudNC a déjà été décrite dans l'article principal, mais à quoi ressemble une telle entreprise sur le terrain - " où est le bœuf ? ", pour ainsi dire. Tout d'abord, l'entreprise ressemble, de l'extérieur, à n'importe quelle unité industrielle moderne. Bien sûr, le nom, CloudNC et non VC Engineering ou VC CNC Machining, évoque une vision plus moderne des choses. À l'accueil, il y a un indice révélateur du type d'entreprise dans laquelle vous entrez. Sur une table se trouve un exemplaire de "Start with why", écrit par Simon Sinek, qui a lancé un mouvement pour aider les gens à être plus inspirés au travail et à inspirer à leur tour leurs collègues et leurs clients. Plus de 28 millions de personnes ont regardé son discours TED du même nom, la troisième vidéo TED(https://is.gd/oxehep ) la plus populaire de tous les temps, selon les commentaires d'Amazon.
En partant de la réception, en direction de l'atelier et des zones de programmation CN, vous traversez une zone de repos, de restauration et de boissons qui dispose également d'un baby-foot - un équipement que l'on associe davantage à une entreprise de technologie logicielle, peut-être. L'âge moyen des employés de l'entreprise est estimé à 30 ans ou moins par le PDG Saville (probablement entre 10 et 20 ans de moins que l'âge moyen du secteur de l'ingénierie ; un tiers de la main-d'œuvre du secteur manufacturier a plus de 50 ans). Il s'agit de la génération Y, celle de Mark Zuckerberg, le créateur de Facebook. Cette génération est définie comme suit : natifs du numérique, aspirant à la liberté et à la flexibilité, et entrepreneurs numériques qui travaillent avec les organisations et non pour elles.
Environ 35 des employés de CloudNC se trouvent à Chelmsford et le reste au siège de la société à Londres, où environ 25 ingénieurs en logiciel travaillent d'arrache-pied. Cette entreprise de 75 employés au total, bien qu'elle soit appelée à devenir beaucoup plus importante, possède son propre service interne de ressources humaines et de développement des talents, composé de huit personnes, qui recherche des personnes correspondant à la culture de CloudNC - l'entreprise est "très attachée à sa culture". Elle recherche des personnes calmes, rationnelles, passionnées, douées, qui acceptent facilement de nouvelles choses, qui s'entendent bien avec les autres et qui ont un état d'esprit de croissance, et elle sélectionne donc en fonction de la personnalité, de l'attitude et de l'aptitude plutôt que de compétences spécifiques. Pour trouver ces personnes, elle doit en interviewer un grand nombre et peut choisir d'employer celles qui correspondent à ses paramètres, "parce que nous pouvons nous le permettre". Les personnes sont sans aucun doute l'atout principal de l'entreprise et son trait distinctif le plus visible.
L'atelier, qui est encore essentiellement composé d'espace mais qui abritera jusqu'à 20 machines-outils à commande numérique, semble plus traditionnel. On y trouve des centres d'usinage DMG Mori à 5 axes et un système de chargement automatique des palettes Erowa, des machines Mazak à 5 axes et FANUC à 4 axes, ainsi qu'un tour CNC (nécessaire pour assurer un service complet, mais c'est sur les pièces prismatiques que l'accent est mis).
C'est ici que le système de fabrication standardisé de CloudNC et les processus associés sont créés, et que le logiciel de programmation CN automatisée est testé et appliqué. C'est l'endroit où un monde numérique de haute technologie rencontre le monde physique plus traditionnel de l'usinage des métaux.
L'entreprise va doubler son espace actuel à Chelmsford en acquérant une unité adjacente. C'est là que CloudNC développera son "template" - le modèle qu'elle "coupera et collera" ensuite dans des lieux qui seront guidés par "la disponibilité des fournisseurs, des clients et des talents". Et pas n'importe quels clients, il faut bien le dire. CloudNC souhaite travailler avec des entreprises qui dépensent 500 000 livres sterling ou plus en sous-traitance et qui sont "prêtes et désireuses de s'engager pleinement et à tout moment" avec CloudNC ; des clients de grande qualité. Factory One a démarré ses activités en janvier de cette année et la société compte déjà 30 à 40 clients, représentant tous les grands secteurs de l'industrie - médical, pétrole et gaz, sport automobile et aérospatiale. Jusqu'à présent, l'aluminium a été le principal matériau traité à l'aide de son logiciel de création de programmes CN automatisés. Un essai sur l'acier doux était toutefois en cours le jour de la visite de Machinery, le logiciel étant progressivement validé pour d'autres matériaux.
L'expansion du modèle d'usine réussi suivra un soi-disant cycle B de financement par capital-risque, de 20 millions de livres sterling et plus, pour financer l'achat d'un "nombre à trois chiffres" de machines-outils afin d'alimenter ce qui, dans le jargon du capital-risque, sera alors un "moteur de croissance". L'approvisionnement en grandes quantités de machines-outils pour peupler les usines de produits coupés-collés est un problème potentiel, est-il entendu, car il pourrait évidemment y avoir des contraintes d'approvisionnement.
Pour caractériser le type d'investissement que représente CloudNC du point de vue des sociétés de capital-risque, M. Saville utilise le terme "moonshot", qui signifie que l'opportunité est grande et qu'elle sera soutenue par un financement proportionnellement important pour l'atteindre.
Mais il y a un travail détaillé à faire avant cette expansion agressive. En faisant le tour de l'atelier, le PDG explique certains des problèmes actuels qui sont traités sur les machines. Il s'agit principalement de l'intégration logicielle entre la machine et l'automatisation, des capacités de communication des machines et de ce qu'elles peuvent communiquer sur elles-mêmes, ainsi que des variations entre les résultats d'usinage sur des machines de marques différentes exécutant le même programme CN de base (mais post-traité pour chaque machine), ces dernières étant dues à des commandes de machines et à des réglages de paramètres de machines différents. Mais il s'agit là de problèmes fondamentalement logiciels qui peuvent être résolus, explique-t-il. Par exemple, une fois qu'une machine est configurée, toutes les autres machines du même modèle seront livrées avec la même configuration. Mais il y a même des problèmes d'ingénierie mécanique de base, tels que les régleurs d'outils à laser qui sont contaminés par les copeaux, qui doivent être résolus.
Le PDG est clairement frustré par le manque de connectivité des machines et les capacités de communication qui sont fournies en standard. Elles ne sont pas suffisantes et il suggère qu'en tant que telles, les machines-outils ne sont pas "pleinement fonctionnelles... elles devraient fonctionner lorsqu'elles touchent le sol... elles devraient être entièrement connectées - nous sommes en 2019 et non en 1999".
Mais en termes de découpe, l'équipement choisi peut facilement atteindre des tolérances de 50 microns, mais avec des tolérances inférieures à 20 microns, et certainement des exigences à un seul chiffre, une séquence "semi-finition/mesure/mise à jour du décalage/coupe de finition" est appliquée pour garantir le résultat. L'idée est de développer des processus en machine capables de produire des pièces correctes de manière entièrement automatique. "Même si le temps de cycle est plus long, nous voulons un processus totalement reproductible qui ne nécessite aucune intervention humaine".
Mais en ce qui concerne l'automatisation en général, le jury n'a pas encore tranché, explique le PDG. "Des cellules [de machines] dirigées efficacement par des personnes sont une option moins coûteuse qu'un robot. Une personne peut gérer jusqu'à 20 machines. La question de l'homme par rapport au robot reste ouverte."
Et d'où viendra ce logiciel permettant de diriger efficacement les personnes ? Il sera développé en interne, bien sûr. Chris Emery, directeur technique de CloudNC, développe actuellement un système d'exploitation d'usine (FOS) qui permettra de "gérer une usine comme elle devrait l'être... l'ERP est horrible". Le FOS, qui utilisera l'AI, comprendra l'environnement de l'usine et aura une "compréhension probabiliste de ce qui pourrait mal se passer", ce qui lui permettra d'intégrer des marges de manœuvre appropriées dans tout calendrier généré afin de s'assurer que les pièces seront livrées à temps. En cas de problème, FOS apprendra, recalculera instantanément, mettra à jour les activités et dirigera les personnes comme il se doit. De cette manière, les usines CloudNC auront une "utilisation des machines beaucoup plus élevée [que la norme actuelle] sans décevoir les clients", explique le PDG, qui ajoute : "Il y a très peu de limites quant à l'utilisation des machines : "Il y a très peu de limites à ce que nous pouvons faire - le système peut commander des outils, des matériaux et planifier. Alors, un logiciel à la manière dont Amazon gère ses entrepôts, suggère Machinery ? Oui, c'est un bon parallèle, convient-il. Amazon est fortement intégré verticalement, développe une technologie unique dans de nombreux domaines et acquiert également des entreprises qui la possèdent. L'acquisition n'est toutefois pas au premier plan de la stratégie de CloudNC.
Les processus d'atelier basés sur les personnes, qui s'inscrivent dans tout environnement ainsi dirigé, sont encore en train d'être affinés par le biais d'une formation lean/kaizen. Il y a maintenant un employé de haut niveau chargé uniquement de conduire un régime d'amélioration continue. La réduction du temps de réglage des outils d'un facteur quatre en quelques jours seulement a été un des premiers avantages. Le réglage des machines sera la prochaine étape. "Il y aura régulièrement des événements kaizen ; ce sera sans fin... nous nous améliorerons à grande vitesse". Ces mesures permettront d'accélérer le parcours des pièces dans l'usine, qui peut actuellement durer jusqu'à trois semaines, mais qui "devrait être de quelques jours".
Si la présentation initiale de la stratégie et de l'ambition de CloudNC par Theo Saville était impressionnante, la visite de son laboratoire de R&D à Chelmsford n'a fait que souligner l'attention et les efforts déployés pour les mettre en œuvre. Elle a aussi clairement démontré que l'entreprise est un nouveau type d'entreprise de sous-traitance dans le domaine de l'usinage des métaux, dont l'exhaustivité de l'approche du " système de fabrication standardisé ", très efficace et dirigé par un logiciel original, et l'ambition globale du " copier-coller " la placent devant d'autres entreprises d'usinage qui proposent des devis instantanés en ligne et des livraisons rapides.
CloudNC en vedette dans Machinery.
