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Manufacturing 4.0 : la transformation de nos usines

Innovation

Connectivité des machines et des objets, « mise en données » de la production et de l’exploitation, traitement en temps réel de masses d’informations nouvelles, robotique et interfaces homme/machine, impression 3D, intelligence artificielle… Ces technologies impactent tous les aspects du système industriel traditionnel – de la production proprement dite jusqu’au contrôle et à la logistique, en passant par le développement et même la formation des équipes. Visite guidée des applications chez Safran qui font entrer nos usines dans l’ère du Manufacturing 4.0.

"Pulse line" (ligne d'assemblage pulsée) dédiée à l’assemblage final du moteur LEAP

LIGNE DE FABRICATION : LE MANUFACTURING 4.0, DEJA UNE REALITE CHEZ SAFRAN

Nul besoin de construire une nouvelle usine pour mettre en œuvre des ruptures technologiques au service de la production. Safran le démontre avec la création de lignes de fabrication novatrices dans ses usines existantes chargées de répondre aux exigences des programmes les plus récents. Utilisant des systèmes de réalité augmentée, des outils connectés, des écrans tactiles, des robots... Ces lignes permettent dès aujourd’hui d’accélérer les cycles de production, de réduire les coûts et d’améliorer les conditions de travail des collaborateurs.

Ces technologies se retrouvent par exemple à Villaroche (Seine-et-Marne), l’un des sites historiques de Safran Aircraft Engines où sont assemblés les moteurs LEAP sur deux lignes de production dites « pulsées ». Ces dernières bénéficient notamment d’un système de projection numérique pour le positionnement des équipements, tandis qu’un système breveté exclusif permet la rotation horizontale du moteur, évitant le travail en hauteur.

À Bordes (Pyrénées-Atlantiques), Safran Helicopter Engines a créé sa première ligne de fabrication automatisée pour les pales de turbine – de la pièce de fonderie brute jusqu’à la pièce finie prête à être intégrée au moteur.

Ligne automatisée de fabrication de pales de turbine d’hélicoptères
D'une surface de 900 m², cette ligne de production automatisée est dotée de plusieurs robots et cellules automatisées de fabrication permettant de réaliser l'ensemble des opérations de transformation (usinage, revêtement, polissage, contrôle tridimensionnel, ébavurage, gravage et traitement thermique) permettant, à partir d'un brut de fonderie, d'aboutir à une pièce finie prête à être assemblée sur le reste du moteur.

50 % de temps gagné sur la production des pales de turbine d’hélicoptère à Bordes

Les exemples de ce type d’innovation abondent, avec encore :

  • la première ligne à bâtis mobiles (moving line) du secteur aéronautique, inaugurée en 2015 chez Safran Nacelles au Havre (Seine-Maritime), pour les nacelles des A320neo
  • la ligne pignons de Safran Transmission Systems à Colombes (Hauts-de-Seine), repensée pour linéariser les flux et intégrer, entre autres, une cellule de production autonome constituée de centres d’usinage robotisé ;
  • les nouvelles lignes de production semi-automatisées de tambours et de redresseurs chez Safran Aero Boosters à Herstal (Belgique), suivant le concept de flexible manufacturing system et comprenant des postes d’usinage alimentés par un chariot distributeur ;
  • la chaîne de montage du LEAP à Villaroche et la nouvelle ligne de fabrication de pales de turbine à Bordes ont été labellisées « Vitrine Industrie du Futur » en 2016 par l’Alliance Industrie du Futur (association regroupant des professionnels de l’industrie et du numérique) sous l’égide du gouvernement français. Ce label récompense les entreprises ayant développé un projet novateur pour l’organisation de leur production, notamment via le numérique ;
  • le contrôle automatisé des armoires électriques sur le site Safran Electrical & Power de Niort.

 

Les innovations sur la ligne de fabrication
Ligne d'assemblage mobile pour les nacelles d'A320neo
Ligne d'assemblage mobile pour les nacelles d'A320neo
Ligne d'assemblage mobile pour les nacelles d'A320neo
© Adrien Daste / Safran La Moving Line est une chaîne de production…
Centre d'usinage 5 axes
Centre d'usinage 5 axes
Centre d'usinage 5 axes
© Adrien Daste / Safran Atelier Début de Gamme - Ligne Pignons -…
Ligne automatique de redresseurs pour le moteur LEAP
Ligne automatique de redresseurs pour le moteur LEAP
Ligne automatique de redresseurs pour le moteur LEAP
© Adrien Daste / Safran L'usine de Milmort se démarque par ses quatre…
Ligne automatisée de fabrication de pales de turbine d’hélicoptères
Ligne automatisée de fabrication de pales de turbine d’hélicoptères
Ligne automatisée de fabrication de pales de turbine d’hélicoptères
© Cyril Abad / CAPA Pictures / Safran D'une surface de 900 m², cette ligne de…
"Pulse line" (ligne d'assemblage pulsée) dédiée à l’assemblage final du moteur LEAP
"Pulse line" (ligne d'assemblage pulsée) dédiée à l’assemblage final du moteur LEAP
"Pulse line" (ligne d'assemblage pulsée) dédiée à l’assemblage final du moteur LEAP
© Adrien Daste / Safran

LE DIGITAL AU SERVICE DE L'HOMME : DES COMPETENCES NOUVELLES AU SEIN D'UN ENVIRONNEMENT OPTIMISE

Si l’homme reste indispensable au fonctionnement de l’Usine du Futur, la façon dont les connaissances et compétences de l’opérateur sont mises en œuvre évolue. Les interactions traditionnelles avec la machine sont réduites (notamment avec le « closed door machining »), tandis que les cobots sauront de plus en plus s’adapter à l’expérience et au savoir-faire de chacun. Aux gains de productivité rendus possibles par la technologie s’ajoutent des gains en qualité de vie et en sécurité au travail : ergonomie, accès à l’information en temps réel, manutention réduite au minimum, remplacement des tâches répétitives par des missions d’analyse, de supervision, de recherche de solutions, etc. Des compétences d’avenir à acquérir par des formations et tutorats également transformés par le numérique et la réalité virtuelle.

En France, près de 850 000 personnes travaillent dans une industrie mécanique : plus de la moitié sont des ouvriers et techniciens. Parmi ces derniers, près de 90 000 ont 55 ans ou plus. Cette réalité démographique, comme l’évolution rapide des moyens de production, nécessite de nouveaux moyens pour former les opérateurs et techniciens de demain. C’est particulièrement le cas dans un contexte où les filières de formation actuelles se révèlent fragiles, peu nombreuses, et difficilement capables de répondre aux besoins existant dans des métiers comme l’ajustage, le soudage, l’usinage, la rectification ou le contrôle tridimensionnel.

Safran est un des partenaires de CampusFab, une plateforme de formation de 2 500 m², localisée à Bondoufle (Essonne). Ce centre forme aux pratiques et aux compétences de l'industrie moderne (également désignée par l'expression « usine du futur ») autour de 5 pôles dans lesquels le numérique est omniprésent : 

- usinage, 

- fabrication additive, 

- assemblage/montage, 

- maintenance et moyens de production, 

- salle digitale avec contrôle et analyse de la data et des process.

Formation d'un apprenti : usinage

545 000 ouvriers et techniciens dans les industries mécaniques en France

TOUR D’HORIZON DES TECHNOLOGIES DU FUTUR

 

LA REALITE AUGMENTEE : LE SIXIEME SENS DES OPERATEURS ?

Les technologies de réalité augmentée consistent à superposer en temps réel des données et informations sur une image de l’existant transmise à l’utilisateur par un écran, voire des lunettes connectées.

Appliquée à l’univers de la production, cette innovation enrichit l’environnement de travail des opérateurs, avec à la clé des gains de temps et de qualité. L’intelligence artificielle (notamment dans le traitement d’images) et la connexion avec les systèmes d’information permettent de guider les gestes, par exemple pour visualiser l’action à mener à chaque étape du processus, repérer sans erreur l’équipement sur lequel intervenir, changer d’angle pour « voir » une pièce en principe moins visible…

 

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

Parmi les différents projets en cours au sein du Groupe, Safran Electrical & Power a développé deux solutions innovantes :

  • un système d’Aide et Contrôle à l’Enfichage (ACE) des câbles dans les connecteurs, qui combine réalité augmentée (avec l’affichage d’informations en temps réel sur un flux vidéo synchronisé) et traitement automatique de l’image pour repérer les anomalies ; 
  • un outil de recherche de panne conçu avec les start-up Diota et Win MS, qui permet de voir et de localiser, via une tablette numérique, des défauts électriques au travers des parois des avions qui renferment un grand nombre de câbles.

Chez Safran Nacelles, une autre solution de réalité augmentée a été mise au point avec Diota pour optimiser le contrôle non destructif des panneaux composites. Après le contrôle par un robot d’une pièce par thermographie infrarouge, un logiciel indique à l’inspecteur les vérifications à effectuer en projetant directement sur le panneau concerné (mesurant de 3 à 12 m2) les zones éventuellement non conformes.

Enfichage de câblages dans les connecteurs à l'aide de la réalité augmentée.
Lors de la phase d'enfichage, la réalité augmentée indique à l’opérateur dans quelle alvéole il doit insérer le câble. Ensuite un logiciel de traitement d’image permet de vérifier qu’il n’y a pas d’inversion et que la bonne alvéole est effectivement remplie.

CLOSED DOOR MACHINING, POUR UNE UTILISATION OPTIMALE DE L'OUTIL INDUSTRIEL

 

Le concept de « closed door machining » consiste à équiper une ligne de production de machines autonomes, capables d’enchaîner des phases d’usinage en continu avec le minimum d’intervention humaine. En déployant les processus et la supervision ad hoc, il permet de faire fonctionner les lignes 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, de mieux anticiper l’organisation des tâches de l’atelier, et de limiter les risques pour les personnels comme pour la production lors de la manipulation des pièces et matériaux.

 

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

En réponse aux exigences de plus en plus importantes des programmes Airbus A350 et Boeing 787, Safran Landing Systems a significativement accru sa performance industrielle en mettant en œuvre le « closed door machining » sur deux sites :

  • Au sein de l’atelier titane de Bidos (Pyrénées-Atlantiques), où sont usinés des composants en titane de grande dimension. Le bâtiment de 5 200 m2, qui regroupe l’ensemble des moyens nécessaires à la réalisation des pièces de façon autonome, a divisé par 2 ses cycles de production.  
  • Sur le site de Mirabel-Montréal (Canada) spécialisé dans les caissons principaux des trains d’atterrissage de grandes dimensions, le nouveau bâtiment a également vu ses cycles de production divisés par 2 grâce au regroupement des moyens industriels et à un parc-machine misant sur la programmation numérique. 

De la même façon, l’usine Safran Landing Systems de Molsheim (Bas-Rhin), principalement dédiée à la fabrication des roues et freins des programmes Airbus, fonctionne en 24/7 avec une équipe de 10 personnes. Depuis l’intégration du « closed door machining », l’opérateur n’a plus à intervenir pour des réglages pendant la phase d’usinage, permettant d’accroître le temps d’utilisation des machines (6 500 heures par an au lieu de 4 000) et de faire passer les cycles d’usinage de 10 jours à 1 jour seulement.

Avec le « closed door machining », le rôle de l’opérateur évolue : il monte en compétences pour devenir un pilote d’îlot, capable de conduire plusieurs machines à la fois. Grâce à l’implantation de systèmes de communication adaptés (grand écran, tablette…), l’opérateur se concentre notamment sur les tâches de supervision et de contrôle à forte valeur ajoutée pendant que les machines travaillent en autonomie.
 

Poste d'outillage automatisé de la ligne d'usinage des disques de turbine LEAP- Supervision

COBOTIQUE : L'ALLIANCE DE L'HOMME ET DE LA MACHINE AU SERVICE DE LA PERFORMANCE

 

Productivité, qualité, flexibilité, réduction de la pénibilité, amélioration de l’ergonomie : les avantages de la robotique appliquée aux lignes de production sont largement connus et mis en œuvre dans un grand nombre de secteurs industriels.

Le Groupe a depuis quelques décennies mis en œuvre de nombreux robots. Un nouveau domaine prometteur émerge : la « cobotique » ou l’usage de robots collaboratifs. Cette approche intéresse particulièrement l’aéronautique où la contribution humaine aux processus reste un facteur décisif. Avec la cobotique, il s’agit d’associer en temps réel les capacités d’un robot (force, précision, répétition…) avec les compétences spécifiques d’un être humain (savoir-faire, analyse, décision…). L’opérateur et le système robotique interagissent en direct ou à distance, par une commande téléopérée ou un exosquelette prolongeant le corps humain.

Chez Safran, la cobotique et l’articulation homme/machine font l’objet d’un programme de recherche appliquée depuis 2014. Dans ce cadre, un roboticien, un ergonome et un cogniticien développent des concepts de cobots qui sont testés chez ArianeGroup afin d’analyser leur interaction avec l’homme. Parallèlement, un atelier d’innovation industrielle teste des cobots sur plusieurs lignes de production du Groupe déjà équipées :

  • Chez Safran Helicopter Engines à Buchelay (Yvelines), un bras manipulateur facilite la manutention et l’approvisionnement des machines. Doté d’une pince et d’un crochet de levage supportant 40 kg, il a vocation à être employé à terme sur l’ensemble des postes de travail compatibles 
  • Chez Safran Reosc, filiale de Safran Electronics & Defense spécialisée dans les optiques à haute performance pour l’astronomie et le spatial, c’est la fiabilité et l’extrême précision des robots qui est utilisée tous les jours dans les ateliers. Le centre de Saint-Pierre-du-Perray (Essonne) utilise ainsi une douzaine de robots pilotés par ordinateur pour le polissage des miroirs de télescope avec une précision de forme de quelques nanomètres. 

La clé du « zéro défaut » ? Grâce à leur précision et leur constance, les robots fiabilisent la production tout en simplifiant le suivi de la qualité. Par exemple lors du contrôle des moteurs CFM56 chez Safran Aircraft Engines, un robot peut traiter de façon systématique plus de 1 000 points en 20 minutes, quand cette opération prenait jusqu’à 4 heures à un opérateur seul (contrôle et photos pour la traçabilité). 

Centre de livraison client - inspection finale par reconnaissance d'images

CONTROLE NON-DESTRUCTIF : VERS UNE SIMPLIFICATION ET UNE FIABILISATION DU SUIVI QUALITE

Les opérations de contrôle non destructif (CND) jouent un rôle essentiel pour vérifier la qualité d’une pièce ou d’un composant à chaque étape de son cycle de vie, durant sa fabrication et pendant les opérations de maintenance.  

Différentes techniques sont mobilisées selon les cas : examen visuel, ressuage, radiographie, ultrasons, thermographie… L’intervention d’un opérateur certifié est requise pour analyser les résultats du contrôle et juger de la conformité de la pièce selon des normes strictes. Des opérations qui peuvent aujourd’hui être fiabilisées et simplifiées grâce aux technologies numériques (capteurs et traitement d’image) et à leur déploiement automatisé sur les chaînes de production.

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

Safran a notamment développé trois procédés innovants de contrôle non destructif :

  • La tomographie par rayons X couplée à de l’imagerie 3D, actuellement exploitée à Commercy (Meuse) et à Rochester (États-Unis), pour le contrôle des aubes de soufflante du moteur LEAP. Grâce à des traceurs intégrés au matériau composite, la pièce est reconstruite en 3D, recalée par rapport à une référence et analysée au moyen d’algorithmes d’aide au diagnostic ; 
  • La radiographie numérique en production, mise en œuvre par Safran Aircraft Engines à Gennevilliers et à Evry-Corbeil pour le contrôle de pièces du moteur LEAP (aubes de turbines, virole de carter intermédiaire) et par Safran Helicopter Engines pour le contrôle de pièces de moteurs. Ce procédé, qui remplace une méthode fondée sur l’utilisation de films argentiques, associe un contrôle radiographique à des algorithmes de traitement d’image ; 
  • La thermographie infra rouge sur les panneaux internes en composite des nacelles A320neo. Depuis 2017, un moyen robotisé acquiert des données qui sont ensuite analysées par l’opérateur à l’aide d’un logiciel de visualisation. Les zones nécessitant une vérification complémentaire sont projetées en réalité augmentée directement sur la pièce concernée. Cette méthode remplace une technique longue et complexe à base d’ultrasons et de jets d’eau. 
Contrôle non-destructif
Salle de contrôle après tomographie des aubes - Commercy
Salle de contrôle après tomographie des aubes - Commercy
Salle de contrôle après tomographie des aubes - Commercy
© Philippe Stroppa / Safran
Moyen robotisé de CND (Contrôle Non Destructif) par thermographie infrarouge sur un panneau acoustique en composites complexes de l'inverseur de poussée de la nacelle A320neo
Moyen robotisé de CND (Contrôle Non Destructif) par thermographie infrarouge sur un panneau acoustique en composites complexes de l'inverseur de poussée de la nacelle A320neo
Moyen robotisé de CND (Contrôle Non Destructif) par thermographie infrarouge sur un panneau acoustique en composites complexes de l'inverseur de poussée de la nacelle A320neo
© Ray Smith / CAPA Pictures / Safran Le site de Burnley est synonyme de fabrication d…
Contrôle non destructif, magnétoscopie
Contrôle non destructif, magnétoscopie
Contrôle non destructif, magnétoscopie
© Jawhar Kodadi / CAPA Pictures / Safran Contrôle non destructif, pulvérisation…
Contrôle non destructif (CND)
Contrôle non destructif (CND)
Contrôle non destructif (CND)
© Cyril Abad / CAPA Pictures / Safran

LA REALITE VIRTUELLE : UN NOUVEL AGE POUR LA SIMULATION DES GESTES ET DES PROCESSUS

 

Par réalité virtuelle, on désigne les dispositifs multimédias permettant de s’immerger au sein d’un environnement en 3D généré par ordinateur, projeté sur écran ou au moyen de casques dédiés du type de l’Oculus Rift - bien connu du grand public.

La sensation d’immersion est encore accrue par la capacité de l’utilisateur à interagir avec cet environnement via des stimuli non seulement visuels et auditifs, mais également haptiques – c’est-à-dire simulant la sensation de toucher et de « retour de force » (kinesthésie). Dans le secteur industriel, ces technologies trouvent désormais leurs applications à différents maillons de la chaîne, permettant d’anticiper avec précision les futures conditions réelles – depuis la conception des pièces et produits jusqu’à la conception ergonomique des postes de travail, en passant par la formation et l’entraînement des opérateurs.

 

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

C’est le site de Safran Nacelles au Havre SAF2017_0222492 qui a fait office de pionnier au sein du Groupe en matière de réalité virtuelle. À l’occasion du lancement du programme A330neo en 2014 qui nécessitait une accélération des cadences, le recours à la réalité virtuelle a permis de développer les nouvelles nacelles en seulement 42 mois (contre 60 mois pour les nacelles A320neo). Désormais, Safran Nacelles a déployé cette technologie sur plusieurs de ses sites en France et à l’international, à Burnley (Royaume-Uni), Casablanca (Maroc) ou encore Paris-Saclay.

Cette forme de digitalisation sera démultipliée à l’échelle de Safran, avec en perspective la mise en place de dispositifs de réalité virtuelle dans chacun des sites, ouvrant de nouveaux horizons en termes de collaboration.

D’autres sociétés du Groupe travaillent déjà dans ce domaine d’innovation. Safran Aircraft Engines a par exemple développé une formation MRO (Maintenance, Repair and Operations) sur un module du moteur LEAP. Cette formation particulière a été mise en place pour permettre l’apprentissage du remplacement des anneaux de turbine sur les modules Haute Pression du moteur LEAP lors d’une shop visit. Il permet de former le mécanicien dans un environnement virtuel, en s’affranchissant des contraintes liées à la disponibilité des pièces et des outillages physiques de l’atelier. Deux modes d’apprentissage sont proposés pour favoriser l’appropriation des gestes à adopter : avec ou sans assistance. Le temps de formation du compagnon a ainsi été réduit de 40 %. La formation en réalité virtuelle facilite la révision des opérations à effectuer avant l’arrivée d’un module en atelier. La formation est disponible dans plusieurs langues, ce qui permet de la proposer à l’ensemble des shops du réseau MRO Safran.

Salle de réalité virtuelle - Simulation d'opérations de maintenance et d'accessibilité
Safran Nacelles a choisi la solution de réalité virtuelle ESI IC.IDO pour effectuer des revues et validation de ses procédés de fabrication, mettre en place de nouvelles méthodes d'assemblage, et lancer des formations interactives pour la maintenance.
Utilisation de la réalité virtuelle chez Safran Nacelles
A 3D studio in Le Havre Developed in partnership with the specialist French group ESI, the Safran Nacelles virtual reality studio comprises two screens 4 m wide and 2.5 m high, one of which is placed horizontally at ground level to facilitate an immersive experience for engineers, technicians and operators. Equipped with dynamic 3D glasses that adapt the image according to their position, users can view life-size parts designed with the CAD tool, or work on ergonomics and human factors issues using virtual mannequins.

MAINTENANCE 4.0

Optimiser la performance des interventions de maintenance et gagner en réactivité est un enjeu majeur de Safran. C’est pourquoi le Groupe développe les solutions et les outils permettant de prédire les défaillances pour agir le plus en amont possible.

 

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

La maintenance prédictive

La maintenance prédictive est une technique de maintenance industrielle moderne qui prend en compte les données propres à chaque installation, en temps réel et en continu. Elle va au-delà d’une surveillance de l’état des installations. Elle permet grâce à une surveillance continue de détecter par anticipation les signaux faibles, et d’en identifier les causes racine. Safran développe une solution qui monitore  les données, les transporter, les stocker et les analyser en s’appuyant sur une algorithmie avancée qui estime la durée de vie avant la panne permettant ainsi d’agir en amont dans une logique de maintenance programmée.

 

  • Les outils de déploiement

Safran s’attache à développer des outils connectés en maintenance industrielle.

- La télémaintenance qui permet une prise de contrôle à distance de l’installation,

- La téléassistance qui permet de guider à distance un opérateur sur site ,

- et la maintenance assistée par la RA qui permet de superposer des éléments virtuels au monde réel avec modèle 3D ou en Réalité Mixte ( sans 3D).

 

  • Le BIM

Le BIM (Building Information Modeling) a pour objectif de disposer des modèles numériques de nos usines pour optimiser la performance des métiers du Facility Management et de la SSE. Pour nos usines existantes, le BIM s’organise en trois étapes. La première consiste à numériser l’ensemble des zones de production à l’aide d’un scanner 3D. La deuxième étape est la modélisation, consistant à identifier chaque élément de construction des bâtiments. Enfin, vient la dernière étape : la construction de la maquette numérique complète de l’usine en 3D. Ce processus permet de gérer plus facilement et rapidement les évolutions de l’usine, comme le réaménagement des ateliers ou encore l’installation de nouvelles machines. L’outil permet également d’optimiser la maintenance des machines et le suivi des consommations énergétiques. Pour nos usines en cours de création, l’objectif est de disposer de ce modèle dès la conception et le maintenir dans la phase d’exploitation des usines.

FABRICATION ADDITIVE : UNE REVOLUTION COPERNICIENNE DANS L'USINAGE

L’avènement de la fabrication additive (ou impression 3D) change radicalement la donne. Avec les méthodes de fabrication classiques, les pièces s’obtiennent par soustraction de matière, principalement au cours de l’usinage. À l’image des imprimantes 3D grand public, cette nouvelle technologie permet de fabriquer une pièce par couches successives, d’après un modèle numérique : le matériau brut (poudre métallique, céramique ou polymère) est déposé sur une surface de travail par couches de 20 à 100 microns d’épaisseur, fusionnées par un laser ou un faisceau d’électrons. Ce procédé a l’avantage de la rapidité et de la souplesse, notamment pour produire ou réparer des pièces à la demande. Il confère aussi la capacité de réaliser en un seul bloc des géométries complexes impossibles à obtenir par soustraction.

Fabrication additive : déposition métallique par laser (LMD)
La matière première, sous forme de poudre métallique, est injectée dans une buse pour former un jet homogène. En traversant le faisceau laser, la poudre est fondue et forme une première couche. La pièce se crée par couches successives. Cette technique est préconisée pour la réparation de pièces métalliques, l’ajout de fonctions ou la fabrication de matériaux à gradients. Ici, pièce de démonstration en titane

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

Utilisés depuis plusieurs années dans les usines du Groupe, les procédés de fabrication additive sont développés par une équipe spécialisée d’une vingtaine d’ingénieurs au sein de l’Additive Manufacturing Campus. Leur mission est de mener des recherches (poudres, métallurgies, contrôle, simulations numériques…), mais aussi d’accompagner les sociétés du Groupe dans la conception et la certification d’éléments de plus en plus nombreux et complexes présentant le même niveau de fiabilité que leurs équivalents traditionnels. Parmi les pièces déjà industrialisées :

  • Des injecteurs de carburant et des tourbillonneurs de chambres de combustion fabriqués par fusion sélective par laser (SLM) pour les turbomoteurs Arrano et Ardiden 3 (Safran Helicopter Engines, Bordes) ;
  • La majorité des pièces du générateur auxiliaire de puissance (APU) Saphir 4.2, obtenues par fusion laser sur lit de poudre (Safran Power Units, Toulouse)
  • Le groupe de lubrification du moteur Leap 1A, fabriqué par SLM (Safran Aero Boosters) ; 
  • Des équipements des carters turbines pour les moteurs CFM56-7 (1000 pièces depuis janvier 2018) et Leap 1B depuis mars 2019. Les sites Safran Aircraft Engines de Villaroche et Gennevilliers mettent déjà la fabrication additive à profit dans leurs processus industriels : moules bi-composants pour la fonderie à cire perdue, fabrication de petits outils, prototypage rapide d’outillages à tester avant leur usinage en métal.
Vue extérieure de Safran Additive Manufacturing Campus

L’Usine Campus Fabrication Additive au Haillan, près de Bordeaux regroupe l’ensemble des moyens et compétences en fabrication additive du Groupe. Ce site emploiera à terme environ 200 personnes. Le démarrage opérationnel de cette « usine campus » de 10 000 m² a eu lieu en 2021, sa capacité optimale sera atteinte en 2023. En regroupant sur un même site les activités de recherche, de développement, de prototypage et la fabrication en série de pièces 3D, Safran se donne les moyens humains (experts, concepteurs et producteurs sur un même site pour une montée en compétence rapide) et industriels (parc machines de dernière génération) d’accélérer dans le domaine de la fabrication additive, qui contribuera significativement à l’amélioration de ses produits.

 

DATA : UN LEVIER DE PERFORMANCE

Avec la numérisation progressive des outils et méthodes de travail, les secteurs de l'aéronautique, de l'espace et de la défense disposent d'une multitude de données enregistrées pendant la fabrication des produits.

L’analyse des données produites en masse (Big Data) permet d’optimiser l’utilisation des produits, d’améliorer la qualité et la pertinence des services proposés. Il est primordial de mettre en place une stratégie de différenciation en créant des services de pointe qui permettront aux compagnies aériennes d’améliorer toutes les facettes de leurs opérations. Dans le cadre de ses activités, Safran Analytics collabore étroitement avec les sociétés du Groupe, autour de 3 axes :

  • Le programme Data Services : pour optimiser les contrats de services et en réduire les risques en utilisant les données ;  
  • Le programme Data Manufacturing : pour résoudre des problèmes dans le domaine de la fabrication ;
  • Enfin, les équipes de Safran Analytics travaillent également sur la mise à disposition d’outils et de services (plateforme, formations, accompagnement personnalisé, produits et services autour de l’usage des données) à destination de l’ensemble des collaborateurs Safran. 

Safran Analytics : 1 plateau collaboratif basé sur le site de Safran Paris-Saclay, une équipe pluridisciplinaire composée de 60 collaborateurs, 15 produits et services, 80 projets en cours

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

Le centre d’excellence industriel des pièces composites de Safran Aircraft Engines a systématisé la récolte automatique des données de production des aubes Fans et des carters en composite du moteur LEAP. Chaque nouvelle machine est connectée aux bases de données des usines afin de fournir en temps réel toutes les caractéristiques du produit (ex : données géométriques) et des paramètres liés au processus de fabrication (ex : réglage de la machine). Ces données se chiffrent en milliers pour chaque aube et carter ce qui implique d’appliquer des méthodes d’analyse spécifiques pour exploiter ce « big data ». Les équipes de data scientist travaillent en collaboration avec nos bureaux d’études et méthodes pour valoriser cette quantité de données, en explorant en profondeur et quantitativement chaque étape du processus de production - via des algorithmes de type Machine learning notamment - afin de l’optimiser et de constituer le jumeau numérique du processus.

LES OBJETS CONNECTES : LE TRAVAIL EN RESEAU
Analyse dimensionnelle d'un module FAN LEAP-1A à l'aide d'un outil de métrologie 3D flexible, portable
Analyse dimensionnelle d'un module FAN LEAP-1A à l'aide d'un outil de métrologie 3D flexible, portable
Analyse dimensionnelle d'un module FAN LEAP-1A à l'aide d'un outil de métrologie 3D flexible, portable
© Eric Drouin / Safran Machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)…
Technologie RFID sur la ligne d'assemblage dédiée aux inverseurs de poussée de l’A330neo
Technologie RFID sur la ligne d'assemblage dédiée aux inverseurs de poussée de l’A330neo
Technologie RFID sur la ligne d'assemblage dédiée aux inverseurs de poussée de l’A330neo
© Adrien Daste / Safran L’armoire RFID est une "armoire intelligente"…

LES OBJETS CONNECTES : LE TRAVAIL EN RESEAU

Les objets connectés sans fils sont reliés à Internet et permettent d’apporter une valeur supplémentaire en termes de fonctionnalité, d’information, d’interaction avec l’environnement ou d’usage. Ces objets vont communiquer avec d’autres systèmes connectés (ordinateurs, tablettes, smartphones, capteurs, réseaux…) afin d’obtenir ou fournir de l’information. Cela est rendu possible par la forte miniaturisation des composants électroniques.

 

QUELQUES APPLICATIONS CONCRETES CHEZ SAFRAN

Chez Safran Aircraft Engines, le travail collaboratif à distance est facilité par l’utilisation de lunettes connectées. Ce dispositif permet à un opérateur, situé sur un site industriel et équipé de lunettes connectées, de communiquer avec un expert localisé sur un autre site Safran ou chez un fournisseur. L’opérateur est doté d’une paire de lunettes équipée d’une caméra frontale et d’un retour visuel d’images en surimpression. Il dispose également d’un téléphone relié en Wi-fi aux lunettes pour transmettre les flux audio & vidéo. Cet équipement très léger permet à l’opérateur de travailler normalement, de dialoguer avec l’expert et visualiser des informations en surimpression (image, plan, texte) transmises par l’expert. L’expert est équipé d’un PC pour visualiser ce que voit l’opérationnel et d’un casque audio. Il peut ainsi échanger avec lui pour le guider et lui transmettre les instructions nécessaires à la tâche qu’il doit effectuer. Ce système s’applique aux échanges techniques, à la formation et à la maintenance à distance, entre nos sites implantés dans le monde entier.

CONTINUITE NUMERIQUE : SUIVRE LA PERFORMANCE

 

La continuité numérique est la capacité à disposer de l’ensemble des données d’un produit, d’un système ou d’une infrastructure, au cours des différents processus qui constituent sa durée de vie : Développer – Fabriquer – Maintenir en Service.

L’engineering 4.0 (« ingénierie » en français) est une étude multidisciplinaire de différents projets industriels qui englobe des aspects économiques, technologiques, humains et financiers. Elle nécessite un travail de synthèse coordonnant les travaux et les résultats de plusieurs équipes de spécialistes, appelé processus de développement.

L’objectif est de concevoir et de préparer la production de composants et d’ensembles qui auront la performance attendue par les clients et le niveau de validation et certification requis pour nos applications aéronautiques, tout en répondant aux enjeux financiers et humains du Groupe. Pour un développement efficace, il s’agit de mettre en place l’ingénierie simultanée qui consiste à faire travailler de concert tous les spécialistes. Ils doivent pour cela partager en continu une même vision du produit en cours de développement, et enrichir constamment cette vision des évolutions à apporter à la lumière de leur expertise sur leur métier, tout en permettant aux spécialistes des autres métiers d’évaluer les conséquences de ces évolutions. 

 

Les technologies digitales permettent ainsi de créer des gains d’efficacité dans chacun des métiers (ingénierie système, conception, simulations, ingénierie de fabrication et des services), à la fois par la digitalisation des données du métier et par l’automatisation des traitements ne nécessitant pas d’intervention manuelle d’un spécialiste du métier. Chaque spécialiste peut alors se concentrer sur les décisions les plus importantes qu’il a à prendre.

Afin de suivre numériquement l’évolution de ces produits, nous utilisons deux modèles, appelés « jumeaux numériques » : le modèle théorique représentatif d’une configuration (as designed – tel que défini) et le modèle représentatif du produit spécifique fabriqué (as built – tel que fabriqué). La coexistence de ces 2 modèles permet d’envisager des applications industrielles qui ont toutes pour objectif de simuler les situations industrielles avant de les réaliser, avec le résultat de gagner en efficacité et en délai dans la mise en œuvre ou dans les contrôles.

La continuité numérique est véhiculée par un ensemble cohérent de systèmes connectés : les outils de pilotage du manufacturing 4.0 à la journée (PLM et ERP), à l’heure (MES), à la minute ou la seconde près (MCS) et se déverse dans les Jumeaux numériques

  • le PLM (Product Lifecycle Management) et le MEDS (Manufacturing Engineering Data System) portent le référentiel du produit et du process issu des phases de conception et d’industrialisation
  • l’ERP (Enterprise Resource Planning) est le référentiel des systèmes de gestion de production pour l’organisation des moyens et des ressources, afin de satisfaire la demande client.
  •  le MES (Manufacturing Execution System) fait le lien et permet au producteur d’une part d’identifier le référentiel technique et de gestion à appliquer et d’autre part de renvoyer dans les systèmes d’informations les données de la production
  • Le MCS (Manufacturing Control System) est une plateforme de connexion de tous les outils et machines de l’atelier et permet la collecte et les échanges dans un espace sécurisé.
Nouvelle usine 4.0 destinée à la production des segments du miroir primaire M1 de l’Extremely Large Telescope
Nouvelle usine 4.0 destinée à la production des segments du miroir primaire M1 de l’Extremely Large Telescope
Nouvelle usine 4.0 destinée à la production des segments du miroir primaire M1 de l’Extremely Large Telescope
© Cyril Abad / CAPA Pictures / Safran La nouvelle usine de 5 000 m² est dédiée au…
Poste bras Dalmec TRF LEAP-1A
Poste bras Dalmec TRF LEAP-1A
Poste bras Dalmec TRF LEAP-1A
© Adrien Daste / Safran
Inspections préventives et réparations associées sur des modules FSM (Fan Stator Modules) de moteur GE90-110/-115.
Inspections préventives et réparations associées sur des modules FSM (Fan Stator Modules) de moteur GE90-110/-115.
Inspections préventives et réparations associées sur des modules FSM (Fan Stator Modules) de moteur GE90-110/-115.
© Christophe Viseux / CAPA Pictures / Safran Aerostructures Middle East Services (AMES), la…

La transformation de nos usines met en œuvre des technologies encore inimaginables il y a une génération. Le résultat de cette transformation, c’est une usine repensée pour et autour de l’homme dans un environnement de travail optimisé dans lequel les opérateurs se concentrent sur les tâches à haute valeur ajoutée. C’est aussi une usine avec des cycles de développement réduits, une réactivité décuplée, des gains de productivité et une maîtrise accrue de la qualité pour répondre aux nouvelles exigences de nos clients.

  • © Safran
  • © Christophe Viseux / CAPA Pictures / Safran
  • © Christophe Petit Tesson / CAPA Pictures / Safran
  • © Jawhar Kodadi / CAPA Pictures / Safran
  • © Ray Smith / CAPA Pictures / Safran
  • © Eric Drouin / Safran
  • © Philippe Stroppa / Safran
  • © Pierre Soissons / Safran
  • © Adrien Daste / Safran
  • © Cyril Abad / CAPA Pictures / Safran