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L'usine du futur
Doubler la productivité grâce à une technologie autonome
Kyocera Corporation a progressé au-delà de son activité traditionnelle de céramique fine, en se diversifiant dans de nouveaux domaines tels que la communication, l'automobile, l'énergie environnementale et la santé.
Dans un contexte où le marché a radicalement changé avec la diffusion et l'expansion des nouvelles technologies comme la 5G et la conduite automatisée, Kyocera s'est fixé pour objectif d'augmenter ses ventes pour franchir la barre des 2 000 milliards de yens (contre 1 600 actuellement) d'ici peu. Dans cette mission, le projet « Doublement de la productivité » jouera un rôle clé.
Takeshi Maeda, directeur général du Dx Promotion Center, Corporate Digital Business Promotion Group de Kyocera, précise l'objectif de l'entreprise : « Nous allons doubler la productivité en fabrication pour réduire les coûts et détenir un avantage concurrentiel grâce à ces économies, augmentant ainsi les ventes dans les activités existantes. »
Pour atteindre cet objectif, Kyocera a lancé une série de lignes de production, notamment l'usine de Kokubu à Kagoshima en mai 2018, l'usine de Gamo à Shiga en octobre 2018 et l'usine de Sendai à Kagoshima en mars 2019, afin de démontrer l'amélioration de son efficacité de fabrication grâce à des lignes de production sans personnel utilisant l'IA et les robots. Depuis avril 2019, Kyocera encourage le déploiement de lignes de production sans personnel dans toutes ses usines.
Le mot clé est ici « autonome ». Cela va au-delà de l'automatisation.
« L'automatisation, ou simplement le remplacement du travail humain par des robots, peut entraîner la production continue de produits défectueux sans garde-fou », explique Takeshi Maeda.
« Dans notre cas, l'IA analyse diverses données collectées en temps réel et, lorsqu'elle décèle qu'un produit défectueux est susceptible d'être produit, le robot lui-même modifie automatiquement les conditions de traitement. Lorsque l'IA détermine que la ligne est susceptible d'être arrêtée, elle alerte les opérateurs ou la personne en charge avant que la machine ne s'arrête. C'est ce type de production autonome que nous recherchons. »
Bien sûr, cela n'est pas une tâche facile.
Rendement accru
Hausse de 6 % du rendement en céramique fine en diminuant le taux de défauts
Productivité accrue
Grâce à l’automatisation, Kyocera vise à multiplier par 2 la productivité
Les produits Kyocera sont conçus avec une spécification par article. Et quand la productivité double grâce aux lignes de production autonomes, les tâches connexes, comme la réponse aux devis clients, augmentent également. Par exemple, pour la production de composants de céramique fine, la société doit prédire le taux de réduction lors de la cuisson et en tenir compte lors de la conception des dessins produit.
« Même si le travail connexe double, nous ne pouvons pas doubler le nombre d'ingénieurs et de concepteurs en charge des opérations », déclare Takeshi Maeda. « Le même nombre de personnes doit traiter plus de tâches. »
« C’est l’essence même du doublement de la productivité », note-t-il.
Pour Kyocera, l'utilisation de l'informatique, en particulier la mise en place d'une plateforme numérique pour analyser les données de l'usine en temps réel, était un prérequis indispensable pour résoudre ce problème.
Pour déployer des lignes de production autonomes sans interruption, il était essentiel d'établir un système de gestion de la production qui surveillerait et gérerait de manière complète les installations de production et les véhicules guidés automatisés (ou AGV) qui transportent les matériaux et les produits en cours entre les processus et les opérateurs.
Idéalement, la fonction de contrôle visant à prévenir les défauts, ainsi que le système qui automatise les activités connexes telles que les devis, le calcul et la prévision du taux de réduction et les dessins, seraient mis en œuvre sur le même cadre que le système de gestion de la production. Dans cette optique, Kyocera a entrepris de bâtir sa plateforme numérique.
« Nous n'avions pas de vision complète en tête dès le début. C'est en identifiant et en incorporant progressivement les fonctions nécessaires que nous avons abouti à cette plateforme numérique », se souvient Takeshi Maeda.
Kyocera a intégré la solution IBM Global Integrated View Planner (GIView) au processus de planification de la production pour déterminer le nombre idéal d'achats et de modèles mensuels, et à son outil de planification pour élaborer le plan de ressources quotidien le plus approprié. Elle a également intégré IBM MES Express + GIView PS au système qui gère le plan de production, vérifie l'état du processus de production, envoie des instructions aux opérateurs et contrôle les installations.
L'entreprise utilise également la plateforme d'analyse CFC comme base pour un mécanisme d'edge computing qui recueille les données de l'Internet des objets (IdO) des sites de production et les analyse en temps réel. En outre, IBM a déployé IBM Cloud Pak for Data comme plateforme pour collecter, stocker, traiter et analyser les données, mais aussi gérer les modèles de données dans les bureaux et les usines de l'entreprise.
Pour établir une ligne de production autonome, la corrélation des données avec le flux et le statut des produits est extrêmement importante. Toutes les informations, y compris les processus avant et après la production, doivent également être intégrées à l'utilisation des données.
« C'est un prérequis pour livrer des prévisions plus fines que celles des équipes humaines et contrôler le processus de production pour prévenir les produits défectueux », ponctue Takeshi Maeda, expliquant le rôle des solutions IBM.
Et c'est bien car IBM proposait les capacités nécessaires pour bâtir une usine aussi intelligente et utiliser les données que Kyocera a sollicité son aide dans le projet de doublement de la productivité.
« Quand on sélectionne des solutions hautement fonctionnelles pour des profils techniques individuels, tels que la planification de la production, l'outil de planification ou le système de production et qu'on ajoute ces solutions, on n'obtient pas toujours l'effet maximal », précise Takeshi Maeda. « Nous avions également une limite de temps. On souhaitait lancer la plateforme numérique dès que possible et l'appliquer en pratique pour produire des résultats d'ici la fin de l'exercice fiscal 2021. »
« Nous avons donc évalué les solutions sur des critères d'optimisation globale et IBM avait pour engagement de travailler en étroite collaboration avec nous pour créer le système le plus adapté en vue de doubler notre productivité. Nous avons donc choisi IBM non seulement pour déployer la solution, mais aussi comme partenaire pour promouvoir le projet. »
La plateforme numérique, qui a commencé à fonctionner avec le lancement de la ligne témoin en mai 2018, a permis d'améliorer la production dans nombreuses usines de Kyocera. Par exemple, le rendement des céramiques fines a grimpé de 6 % suite à une réduction du taux de défauts.
« Kyocera produit des céramiques fines depuis près de 40 ans et a accumulé un savoir-faire technique de haut niveau. Malgré cela, les produits défectueux restaient inévitables. Mais grâce au modèle d'IA développé avec IBM SPSS Modeler et intégré à la plateforme d'analyse CFC, nous avons pu déceler la cause de défauts qui échappaient même à nos travailleurs expérimentés, avec à la clé un bond de 6 % du rendement, ce qui est vraiment incroyable. En quelques mois seulement, nous avons pu réduire notre taux de défauts, ce que nous ne parvenions plus à faire depuis des décennies », se réjouit Takeshi Maeda.
Effets :
- Prix plus compétitifs et expansion des parts de marché grâce à la réduction des coûts
- Lignes de production ininterrompues et sans défaut
- Capacités mieux utilisées grâce à des lignes de production autonomes basées sur les robots et l’IA
- Plateforme numérique qui intègre la planification de la production, l'outil de planification et le système d'exploitation de la production
- Hausse de 6 % environ du rendement en production des composants de céramique fine
- Insights sur le workflow des opérateurs qui leur permet de se concentrer sur le travail à plus forte valeur ajoutée
- Hausse des ventes grâce à une productivité accrue qui réduit les coûts
Comme en témoignent ces réussites, Kyocera progresse dans son projet de doublement de la productivité.
L'entreprise prévoit d'améliorer ses résultats en axant la période 2020-2023 sur la croissance avant de passer ensuite à la phase de pénétration. En parallèle, Kyocera réfléchit aux évolutions de sa plateforme numérique.
« Les plateformes numériques qui intègrent les différentes données du processus de production livrent des résultats, mais cela ne suffit pas pour réaliser la production autonome que nous recherchons. Notre objectif, c'est que le système livre des informations utiles qui optimisent les workflows des opérateurs et leur laissent plus de temps à consacrer à des tâches à plus forte valeur ajoutée », conclut Takeshi Maeda.
Fondé en 1959, Kyoceralien externe est un fabricant spécialisé en céramique fine. L'entreprise a diversifié ses activités pour inclure les composants industriels et automobiles, l'emballage de semi-conducteurs, les appareils électroniques, les systèmes énergétiques intelligents, les imprimantes et les équipements de télécommunications, et a développé son activité à l'échelle mondiale, des matériaux et des composants aux appareils et équipements.
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Produit aux Etats-Unis, mai 2021.
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