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La mise au point des programmes CN coûte cher

La préparation et la mise au point des programmes pour les Machines-Outils à Commande Numérique (MOCN) est un poste où la productivité peut encore être accrue. En effet, les industriels constatent que l'utilisation des MOCN et leur temps réel de disponibilité pour l'usinage ("temps copeau") est loin d'être optimal.

Plusieurs raisons contribuent à cette situation :

  • L'environnement : temps et mode de préparation des outils et des outillages, ordonnancement, délais de fabrication, mode d'utilisation des équipements ...
  • La programmation et les modifications des programmes CN : programmation FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) ou manuelle, WOP (Workshop Oriented Programming), c'est-à-dire programmation à l'atelier sur ou au pied des MOCN, modifications des programmes ISO (norme de codage des instructions pour les MOCN) par l'un ou l'autre de ces moyens.
  • La technologie : conditions de coupe et d'ablocage, usinages spéciaux, types de matériaux, de machines et d'options ...

Cette page détaille les cas les plus fréquents de perte de productivité en matière de programmation des MOCN et démontre ainsi l'intérêt de la simulation d'usinage. Il prend en compte les contraintes réelles de fabrication dans votre entreprise et permet d'identifier les gains potentiels (avec justification économique).

Facteurs de coût

Ce chapitre décrit les points et les coûts associés aux différentes actions menées par les utilisateurs de MOCN en cas de problème de mise au point d'un programme.

Bien qu'ils ne soient pas des facteurs de coût directs, d'autres paramètres, tels que le stress des programmeurs et des opérateurs CN en phase d'usinage d'un nouveau programme, justifient également l'utilisation de la simulation d'usinage.

Nombre de programmes

Le nombre de nouveaux programmes réalisés détermine le volume d'activité de programmation d'une entreprise. Pour simplifier le traitement, nous incluerons également dans ce chapitre les modifications de programmes. En effet, lorsque des programmes existants sont soumis à des modifications importantes, ils peuvent être considérés comme de nouveaux programmes à part entière, sachant qu'ils nécessitent le même cycle en matière de tests.

Test sur la MOCN

Le temps de test d'un programme sur MOCN équivaut à la différence entre le temps d'usinage requis pour une pièce réelle et le temps de passage en test. Cette différence est plus ou moins importante selon les méthodes de test employées :

  • usinage préalable d'une maquette (résine, mousse, bois...) puis d'une pièce réelle en "bloc à bloc",
  • usinage de la pièce réelle mais en "bloc à bloc",
  • usinage de la pièce réelle en avances réduites

Il est évident qu'en cas de problème, une intervention immédiate sera requise pour modifier le programme, générant ainsi une attente machine et opérateur.

Bris

Ce point, qui à lui seul justifie le recours à la simulation d'usinage, est la hantise de tous les programmeurs et opérateurs CN. En effet, un bris d'équipement ou de machine, outre les coûts de remise en état qu'il suppose, peut entraîner des risques pour le personnel, risques qu'il est indispensable de réduire à zéro.

D'une manière générale, les bris d'outils et d'outillages (montages, fixations) sont encore suffisamment courants pour les prendre en compte dans une telle analyse. Les attentes pour remise en état sont incluses dans cette estimation pour simplifier le tableau récapitulatif figurant en fin de document.

Validation par le programmeur

Un préparateur-programmeur vérifie généralement le programme ISO obtenu avant de les transmettre à l'opérateur de la MOCN. Cette vérification consiste essentiellement en une lecture du programme ISO en "simulant" le comportement de la MOCN.

Le temps consacré à la vérification passe souvent inaperçu puisque celle-ci a lieu au poste de programmation (manuelle ou automatique) et, par conséquent, est décompté comme temps de programmation.

Suivant les types d'usinage, les temps de relecture sont plus ou moins longs et plus ou moins efficaces par rapport à la complexité des programmes. La complexité des programmes dépend de deux facteurs principaux :

  • La stratégie de programmation qui traite des phases d'ébauche et de finition, des trajectoires d'approche, de l'enchaînement des outils, de l'appel des fonctions technologiques de la MOCN ...
  • Les valeurs des adresses issues des calculs effectués par les systèmes de FAO, notamment en 3 et 5 axes pour les valeurs des déplacements et les valeurs d'avances, mais également par les calculs effectués par les post-processeurs concernant les adresses d'axes de rotation et d'acceptation de corrections d'outils par rapport aux trajectoires programmées.
L'articulation des actions du préparateur-programmeur, du système de CFAO et du post-processeur nécessite ainsi dans bien des cas, une relecture du programme pour validation.

Rebuts

Dans le coût des rebuts, il faut prendre en compte le coût de la pièce "brute" mais aussi celui du travail déjà effectué sur celle-ci :

  • la pièce "brute" peut être très simple et consister en une portion de plaque, mais elle peut également être très ouvragée car issue d'usinages précédents, de fonderies, d'ensembles mécano-soudés.
  • de même, le travail déjà effectué dans le cadre de l'opération d'usinage et de ses préparatifs peut être plus ou moins long.

Dans certains cas de figures, la pièce peut être "réparée". Cette réfection entraîne des coûts qui doivent être pris en compte dans la rubrique "Rebut".

Correction de programmes

Les temps de correction des programmes sont toujours plus importants lorsqu'il faut ressortir les dossiers et se remettre dans le contexte.

Le temps et le coût de correction pris en compte ici est le temps complémentaire, imputable au fait que la modification du programme s'effectue au moment de l'exploitation ou du contrôle, et non au moment de la programmation, comme cela pourrait se faire à l'aide d'un produit de simulation.

Ce temps se décompose généralement de la façon suivante :

  • reprise des éléments du dossier,
  • compréhension et analyse du problème rencontré,
  • définition et réalisation de la modification,
  • mise à jour et sauvegarde.

Réusinages

Le temps et le coût moyen d'un réusinage est celui imputable à la reprise d'une pièce lorsque la modification du programme peut s'exécuter sur la même pièce physique. Pour simplifier le traitement, nous utiliserons également ce temps dans le cas d'un nouvel usinage, réalisé suite à la mise au rebut d'une pièce.

Désynchronisation

Lorsqu'un problème se produit pendant un usinage, il n'est pas rare que l'aval de la fabrication soit perturbé. Cette perturbation, essentiellement due à la "désynchronisation" de l'ordonnancement, induit des coûts non négligeables quoique difficilement identifiables.

Il est vrai qu'en pareille situation, la recherche de solutions prime par rapport à l'analyse des coûts induits. Néanmoins ces coûts induits génèrent des attentes sur d'autres postes de travail, voire entraînent d'autres "démontages - remontages".

Il faudrait également aborder ici les répercussions vis-à-vis des clients externes de l'entreprise, en matière de délais de livraison.

Démontages - remontages

Par opposition à la rubrique précédente, en cas de "modification longue", les utilisateurs choisissent de cesser de produire, pour passer à une fabrication "temporaire" en attendant la modification du programme.

Cette rubrique insiste sur le coût du démontage et du remontage d'une pièce à fabriquer. Cela peut paraître négligeable dans le cas d'une fabrication avec montage simple, mais est tout à fait préjudiciable dans le cas de montages complexes, avec par exemple diviseurs ou têtes à renvoi d'angle, cycles de palpage ...

Retour sur investissement (ROI)

  • Exemple 1 : mécanique générale
    Cas d'une société traitant de nombreux programmes, ne manipulant pas des pièces coûteuses, mais effectuant beaucoup de reprises, compte tenu des travaux complexes d'enchaînements d'outils qu'elle réalise.
  • Exemple 2 : sous-traitant aéronautique
    Cas d'une société réalisant des programmes longs sur des produits à haute valeur initiale (société de sous-traitance aéronautique équipée de machines 5 axes, par exemple).


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