La transition vers le cloud ouvre des perspectives d'amélioration des processus

CAO et FAO: la séparation est de plus en plus diffuse

La plateforme, la simulation et la durabilité. Tels semblent être les trois mots-clés qui domineront le monde de la CFAO dans les années à venir. Pas le cloud? Ce mot peut être placé sur la même ligne que la plateforme. La tendance est à l'évolution des logiciels vers une plateforme. Et si vous pensez que l'intelligence artificielle (IA) a été oubliée dans cette liste: l'IA est en fait le moteur de la simulation. Quel est l'effet secondaire de toutes ces évolutions? La séparation entre les développeurs de CAO et de FAO devient plus diffuse.

Développements

Pendant de nombreuses années, le développement de logiciels de CAO s'est concentré sur la simplification du processus de conception. Depuis quelques années, une évolution est perceptible. Les logiciels de CAO se déplacent vers le cloud, ou plutôt vers une plateforme. De nombreuses fonctions sont ajoutées, notamment pour effectuer des simulations, créer un flux de travail numérique continu et simplifier la communication entre les parties concernées.

Parallèlement, les progiciels de FAO se concentrent depuis longtemps sur des éléments tels que la reconnaissance des caractéristiques, afin d'automatiser autant que possible la programmation, et l'intégration de stratégies de fraisage avancées. Ces dernières permettent d'effectuer relativement facilement des usinages qui ne peuvent guère ou pas du tout être programmés manuellement. Pensez au fraisage trochoïdal ou au fraisage simultané sur 5 axes de surfaces de forme libre. Mais les développeurs de FAO élargissent également leur champ d'action.

Économiser sur le matériel

Le logiciel en tant que service (SAAS) est en plein essor dans l'industrie du logiciel depuis des années. C'est également de plus en plus vrai dans le monde de la CFAO. En payant à l'utilisation plutôt qu'en achetant une licence, les entreprises peuvent évoluer plus rapidement et à moindre coût lorsqu'elles ont besoin d'un plus grand nombre de postes de travail CAO.

Pour les PME, le passage à un logiciel de CAO sur leurs propres serveurs représente un important potentiel d'économies

Les entreprises économisent également sur les coûts de matériel, car l'utilisation d'un logiciel dans le cloud nécessite une connexion internet rapide au lieu d'un matériel rapide et donc coûteux. La gestion de cette infrastructure IT devient également plus facile, tant pour les fournisseurs que pour les utilisateurs.

Pour les PME en particulier, le passage d'un logiciel de CAO fonctionnant sur leurs propres serveurs à l'utilisation d'une plateforme dans le cloud offre un grand potentiel d'économies. Les fournisseurs de plateformes poussent de plus en plus leurs clients à franchir ce pas grâce à des incitants. Un avantage que les entreprises commencent peu à peu à reconnaître est qu'une telle solution cloud offre souvent une meilleure protection contre la cybercriminalité qu'un serveur interne. On ne dispose pas de chiffres sur la proportion d'utilisateurs de solutions cloud et d'utilisateurs de licences, mais tous les développeurs se concentrent actuellement sur les plateformes en nuage.

Jumeau numérique

En 2023, deux autres arguments peuvent être ajoutés à la liste des arguments en faveur du passage des utilisateurs de CAO à une plateforme cloud: la simulation et le jumeau numérique. La tendance sous-jacente est l'Internet des objets: tout sera lié numériquement.

Une tendance indéniable dans le domaine de la CAO est l'utilisation de la conception basée sur la simulation. Il y a quelques années, ce concept était souvent associé à l'impression 3D mais entre-temps, il est également possible pour d'autres techniques de production de concevoir des  algorithmes et un design qui répondent aux principaux points de départ. Il en résulte une automatisation partielle du processus de conception et l'obtention plus rapide d'une conception optimale, quel que soit l'objectif poursuivi.

Ces outils de simulation ne peuvent fonctionner que grâce à l'intelligence artificielle (IA) et à la puissance de traitement d'ordinateurs puissants. Le cloud s'y prête comme aucune autre solution. De plus, en proposant le logiciel sur une plateforme sous forme d'applications, ces outils deviennent plus accessibles au grand public. En fait, la plateforme se rapproche de ce à quoi nous sommes habitués avec les smartphones. Sur la plateforme choisie (Android ou IOS), vous trouverez de nombreuses applications, des fournisseurs de la plateforme pour l'instant, mais peut-être aussi de tiers dans le futur.

Le rôle de l'intelligence artificielle s'accroît également dans la programmation des machines. Les logiciels de FAO programment une part croissante du travail, ce qui permet aux programmeurs de FAO de se concentrer sur les tâches complexes, les stratégies d'usinage et de production, et le contrôle de la qualité.

Cette tendance signifie que des compétences différentes seront exigées des collaborateurs à l'avenir. Ils devront comprendre le fonctionnement des algorithmes, l'interprétation des données et la prise de décisions sur la base des indications de l'IA et de leur propre expérience. Il est intéressant de noter qu'un système est en cours de développement au Fraunhofer IPT d'Aix-la-Chapelle pour capturer numériquement les connaissances précises de l'opérateur CNC et les fusionner avec l'aspect numérique du processus.

Fil numérique

Les plateformes jouent un rôle important dans les chaînes de valeur de la fabrication pour une autre raison. L'échange d'informations se fait de plus en plus par voie numérique. Commandes, dossiers de dessins, spécifications: de plus en plus, ils traversent la chaîne numériquement. Cela peut se faire par l'échange de fichiers STEP ou de fichiers PDF, par exemple.

Toutefois, il existe alors un risque que l'un des partenaires de la chaîne n'utilise pas le fichier le plus récent. Les plateformes des développeurs de CAO évoluent donc vers une plateforme de communication à la Facebook dans laquelle les parties concernées échangent des données et communiquent entre elles dans un environnement protégé.

Le fil numérique, la connexion numérique permanente dans une chaîne, nécessite un ensemble de données qui soit le bon et avec lequel tout le monde travaille . Dès que quelque chose change, tout le monde dispose des données les plus récentes. Cela nous amène en fait dans le monde de la gestion du cycle de vie des produits (PLM). Les plateformes s'en chargent en partie.

Une tendance dans le domaine de la CAO est l'utilisation de la conception basée sur la simulation

L'échange de fichiers reste un goulot d'étranglement si tous les partenaires de la chaîne ne travaillent pas sur la même plateforme. Tant que c'est  bel et bien le cas, l'échange de fichiers se déroule sans problème. Si les parties travaillent dans un environnement multi-CAD, la communication numérique reste toujours possible, mais elle est moins simple.

Une étude récente de PTC montre qu'en moyenne, 2,7 systèmes de CAO différents sont utilisés au sein d'un équipementier et bien plus encore à l'extérieur. Il est alors difficile d'importer des modèles (pour 49 %), de les modifier (pour 59 %) ou de les utiliser pour la reconnaissance des caractéristiques ou d'autres formes d'automatisation (pour 42 %).

Pour les sous-traitants, il s'agit d'une pierre d'achoppement, car ils travaillent souvent pour différentes parties, chacune utilisant sa propre plateforme. Les développeurs de CAO commercialisent bel et bien des outils permettant de lire des modèles provenant d'autres systèmes de CAO, mais ceux qui investissent dans une plateforme de CAO feraient bien de se pencher sur la question et de prendre éventuellement en compte la plateforme sur laquelle se trouvent les plus gros clients.

Durabilité

Un autre aspect explique pourquoi la CAO s'oriente de plus en plus vers les plateformes dans les années à venir: la durabilité. À partir de l'année prochaine, les grands équipementiers devront se conformer à une réglementation européenne qui les oblige à cartographier l'empreinte carbone de leurs produits et à en rendre compte. Cette obligation est liée à la législation de l'UE sur le "Green Deal".

Les équipementiers demanderont à leurs sous-traitants l'empreinte carbone des pièces qu'ils leur fournissent. Cette demande s'étendra aux chaînes d'approvisionnement dans les années à venir, pour finir par atteindre les PME. En outre, de plus en plus d'équipementiers ont l'ambition de devenir une entreprise net zéro: d'ici 2040, ils ne veulent plus émettre de_CO2.

Les développeurs de logiciels de CAO y voient une nouvelle opportunité, à savoir l'intégration de la durabilité. L'ingénieur concepteur peut ainsi se faire une idée de l'empreinte de la pièce dès le processus de conception, sur la base des matériaux et de la technologie de production. Avec des analyses plus approfondies, les estimation de cette empreinte seront plus précises, mais nécessiteront également beaucoup plus de données.

En fin de compte, le jumeau numérique jouera un rôle essentiel pour rendre les produits et l'industrie manufacturière plus durables. Avec un tel jumeau numérique, il sera bientôt possible, par exemple, d'analyser la stratégie d'usinage la plus efficace sur le plan énergétique grâce à l'un des outils de simulation de la plateforme. Ou encore de comparer des stratégies d'usinage et même des machines.

De la CAO à la FAO

Les logiciels de FAO, qui permettent de programmer l'usinage sur une machine CNC, ont jusqu'à présent été principalement le domaine de développeurs distincts des développeurs de CAO. Toutefois, cette situation est en train de changer. De plus en plus, les logiciels de CAO s'enrichissent également de fonctions de FAO. Les développeurs CAO choisissent de les développer eux-mêmes en raison du fil numérique qu'ils souhaitent créer.

Chaque conversion crée un risque d'erreur; chaque fois que des données doivent être reprises manuellement, le risque d'erreur apparaît. L'une des conséquences de cette évolution - ou d'une stratégie délibérée des fournisseurs - est que les utilisateurs sont aspirés de plus en plus profondément dans une plateforme particulière.

Parallèlement, les développeurs de FAO élargissent leur champ d'action à la numérisation des processus d'usinage dans une usine de machines. Ils le font notamment en s'orientant vers les systèmes d'exécution de la fabrication (MES, Manufacturing Execution Systems), une solution qui permet aux grandes entreprises de planifier et de contrôler leur production depuis un certain temps, mais qui peine à s'imposer dans les petites entreprises.

L'intégration dans une plate-forme unique facilite le transfert des données du programme de FAO, telles que les programmes CN et les listes d'outils, vers le logiciel de planification. Les entreprises font ainsi un pas de plus vers la numérisation. Ces tendances indiquent que toutes les parties reconnaissent que le fil numérique, le flux continu de données, devient crucial dans l'industrie manufacturière.

Il sera intéressant de voir qui dominera: les fournisseurs de plateformes ou les développeurs de FAO qui proposeront leurs propres solutions en réaction ? Car les fournisseurs et les fabricants de machines, qui intègrent de plus en plus de fonctionnalités FAO dans leurs commandes, sont un troisième acteur sur ce terrain de jeu.

Qui peut suivre?

En résumé, on peut dire que la numérisation s'accélère dans le monde de la CFAO. Ce constat a récemment suscité quelques inquiétudes dans une enquête menée par la banque néerlandaise ABN AMRO auprès de l'industrie de l'usinage aux Pays-Bas. La numérisation, tout comme la robotisation et l'achat de nouvelles machines, exige une grande solidité financière de la part des petites entreprises d'usinage. Disposent-elles des ressources suffisantes pour cela?

Convergence des mondes physique et virtuel

Les chercheurs s'attendent à ce que l'écart se creuse avec les grandes entreprises. Celles-ci optimisent l'ensemble de leur processus, ce qui leur permet d'opérer à faible coût. La volonté des banques de financer les investissements dans les nouvelles technologies dépend de plusieurs facteurs, dont le plan d'affaires et la stabilité financière de l'entreprise.

Il est donc important que les entreprises disposent d'un plan d'entreprise clair et détaillé et qu'elles soient en mesure de démontrer les avantages d'un investissement dans les nouvelles technologies. Les entreprises peuvent donner la priorité aux investissements dans les technologies qui ont le plus d'impact sur leurs activités et leur résultat financier. Cela peut impliquer une analyse coût-bénéfice pour déterminer quelles sont les technologies qui offrent le meilleur retour sur investissement.

Modèles virtuels

L'intelligence artificielle simplifie la programmation dans la mesure où le logiciel prend en charge les tâches du programmeur FAO. De plus en plus, les logiciels de FAO proposent des options telles que le "best fit", qui réduit l'importance d'un pointage précis de la pièce sur la machine.

Un palpeur de mesure 3D est utilisé pour déterminer la position et le logiciel ajuste le programme CN en conséquence. Grâce au jumeau numérique de la machine, une simulation peut alors être effectuée pour éviter les collisions. L'utilisation de modèles virtuels de la machine CNC et de la pièce permet de simuler et d'optimiser l'usinage à l'avance.

Les mondes numérique et virtuel convergent. On le voit également à travers l'application de la RV et de la RA (réalité virtuelle et augmentée) dans les logiciels de CFAO. Une étude menée par l'Institut Fraunhofer pour Factory Operation and Automation (IFF) en Allemagne a montré que l'utilisation de la technologie RA peut entraîner une réduction de 50 % des taux d'erreur.

La RA peut être utilisée, par exemple, pour donner aux opérateurs un aperçu rapide de l'état de l'usinage des machines, ainsi que pour vérifier si la pièce à usiner est correctement serrée. Avec la RA comme outil de contrôle de la qualité, un lien est établi directement avec le modèle CAO projeté virtuellement sur la pièce. Le physique et le virtuel se rejoignent.