Les machines de ZF s’adapteront d’elles-même à l’opérateur

Outre-Rhin, Hermann Becker dirige sept sites industriels, dont la plus grosse usine de fabrication de boîtes de vitesses automatiques et hybrides de l’équipementier automobile ZF. Il révèle en avant-première quelques innovations issues d’un programme similaire au plan industrie 4.0.

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Grâce au casque de réalité augmentée Hololens de Microsoft, les équipes de deux usines ZF de fabrication de boîtes de vitesses —Greenville (États-Unis) et Shanghai (Chine) — ont accès à une aide à la résolution de leurs problèmes, par écrit ou par vidéo. Ainsi, les experts ZF de Sarrebruck sont moins sollicités. Photo : DR
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Hermann Becker.
Docteur en génie mécanique, Hermann Becker rejoint ZF Getriebe («boîtes de vitesses»), à Sarrebruck (Sarre, Allemagne), en 1992. Il y exerce diverses fonctions de gestion de projet (restructuration, maintenance), puis devient, en 1997, responsable de la production de pièces ; en 2000, directeur de production ; et, en 2007, directeur général de la production et du travail. Depuis 2011, il est l’un des vice-présidents, responsable de la technologie de motopropulsion automobile du groupe mondial et des sept sites de la région de Sarrebruck.
Phot : DR

AMMag – Quelles initiatives marquantes d’industrie 4.0 avez-vous prises ?
Hermann Becker – Nous portons un soin particulier à l’évolution des compétences de nos salariés. L’un de nos sites est en train d’être transformé en centre de formation, qui pourra accueillir jusqu’à 320 personnes. Le contenu des formations évoluera car la mise en œuvre de l’industrie 4.0 aura une influence sur le travail. Par exemple, nous allons former certains ouvriers à la programmation, les régleurs notamment. Ils sauront régler avec précision un effet d’usinage sur une pièce, une opération impossible avec la seule commande numérique. Nous aurions pu remplacer le régleur par un informaticien, mais ce dernier méconnaît le métier de régleur et n’a pas ses compétences. La carrière de certains ouvriers prendra une nouvelle dimension, proche de celle des ingénieurs. Nous misons également sur une autre formation où robots et humains travailleront de concert. Malheureusement, la mise en œuvre de robots collaboratifs n’est pas encore autorisée par le Code du travail à cause de leur vitesse d’exécution et du poids des charges qu’ils manipulent.

AMMag – Quelle est la position des syndicats allemands face à cette évolution, qui peut enrichir les compétences comme les appauvrir ?
H. B. – Nos représentants du personnel reconnaissent que la numérisation est nécessaire. Ils sont prêts à accepter ce changement tout en représentant les intérêts de leurs adhérents. La coopération des comités d’entreprise est indispensable, car leur perspective dans la recherche de nouveaux processus et procédures est importante pour nous. Il ne fonctionnera qu’ensemble, de sorte que les délégués du personnel sont impliqués dans tous les projets dès leur origine.

AMMag – Les machines ne sont-elles pas aussi au cœur de la transformation ?
H. B. – L’adaptation des machines et des lignes de production aux enjeux numériques est capitale. L’usine que je dirige s’appuie déjà, pour certaines opérations, sur des technologies émergentes, telles que les mégadonnées et l’intelligence artificielle. Par exemple, la surface des dents des pignons, après leur passage dans la rectifieuse, doit être quasi parfaite avec une variation de la planéité inférieure ou égale à 1 micron. Malheureusement, les rectifieuses ont deux faiblesses : elles produisent des vibrations, dont certaines amplitudes affectent la qualité de surface, rendant les pignons inutilisables ; elles sont équipées d’outils en céramique très fragiles et onéreux.

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ZF s’appuie déjà sur
le «machine learning» pour éviter la casse. Grâce à l’exploitation des données issues des machines, les rectifieuses se mettent à l’arrêt avant que les seuils de vibrations susceptibles d’endommager les pignons soient atteints.
Photo : DR

Dans un premier temps, nous avons équipé nos 70 machines de trois capteurs chacune. Ils nous ont permis de collecter 2 téraoctets de données par an, qui nous ont aidés à identifier les seuils vibratoires à partir desquels la planéité de la surface des dents n’est plus valable. Dans un deuxième temps, nous avons développé un logiciel capable d’arrêter les machines qui émettent des vibrations proches des seuils dangereux — ainsi, nous les vérifions et, le cas échéant, les réparons. Aujourd’hui, nous sommes également en mesure de déterminer à quel moment l’outil en céramique va casser grâce à l’apprentissage automatique. Nous avons réalisé d’importantes économies que nous sommes en train d’évaluer plus précisément.

AMMag – ZF va présenter une machine qui s’adapte d’elle-même aux compétences de l’opérateur(1). Comment fonctionne-t-elle ?
H. B. – Notre établissement participe à une recherche partenariale en vue de créer un système capable de prendre en compte le niveau de connaissances des salariés. Cela facilitera les opérations de retouche des boîtes de vitesses, un travail d’une très grande complexité. Les informations sur les tâches qu’effectue l’opérateur sont recueillies par des capteurs placés sur la machine et sur les gants de l’ouvrier. Il existe 699 variantes de boîtes — 2000, si on prend en compte les différentes versions logicielles : personne ne les connaît toutes par cœur. Il faut donc assister le salarié en lui donnant l’ordre dans lequel il doit effectuer chaque étape de la retouche. Une fois qu’il a «lu» le code à barres ou la puce RFID de la boîte de vitesses, le système connaît, lui, tous les défauts à réparer. Il en informe l’opérateur avant de vérifier que celui-ci prend les pièces à changer dans le bon casier et dans le bon ordre, sans oublier de valider le bon couple de vissage. Cerise sur le gâteau, la machine saura, selon la vitesse d’exécution de l’opérateur, si ce dernier est aguerri à l’exercice. Dans ce cas, elle communiquera ses ordres plus rapidement, voire laissera l’opérateur autonome. Cette innovation remplacera un grand nombre de manuels, lourds et volumineux, et une formation particulièrement longue pour les opérateurs.

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L’usine d’assemblage de boîtes de vitesses de ZF à Sarrebruck (Allemagne).
Photo : DR

L’usine des superlatifs

Avec 1,2 km de longueur et 500 m de largeur, l’usine ZF de Sarrebruck se distingue par sa taille — 345 000 m², dont 211 450 m² bâtis — et par un fort degré d’intégration de la production. En effet, on y fabrique 38 % des pièces nécessaires aux 2,6 millions de boîtes de vitesses qui y ont été produites en 2017 (2,3 millions en 2016). L’usine est également le centre d’un écosystème comptant six établissements satellites, tous localisés dans un rayon de 35 km. Dans l’un des sites, on préassemble les convertisseurs planétaires, le circuit d’alimentation de l’huile et l’embrayage. Sous-traitante, la Fonderie lorraine, une filiale française du groupe ZF, fournit certains carters. Enfin, l’usine se distingue par sa volonté à avancer dans l’industrie 4.0. La diversité de ses produits (699 variantes de boîtes de vitesses et hybrides) l’y pousse. Ainsi, sur les 9 300 personnes employées, 1 200 sont rattachées à la recherche et au développement, soit plus d’une sur huit. 

(1) ZF sera présent au Cebit de Hanovre (Allemagne), du 12 au 15 juin ; renseignements au (00 49 0) 511 89 33 155 ; ou sur www.cebit.de (en anglais ou en allemand).

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