Des pièces CAO 3D à l'atelier : act/cut, clé de voûte du détourage des panneaux de bois dans le groupe Bénéteau

Utilisateur depuis près de 20 ans du logiciel d'imbrication et de programmation Alma, le groupe Bénéteau utilise act/cut pour piloter les machines de détourage et usinage de pièces en bois de tous ses sites de production, en France et aux Etats-Unis. Début 2009, il a mis en service un nouveau module qui, en rendant directement usinable n’importe quelle pièce volumique conçue en CAO, a considérablement rationalisé la préparation des pièces bois.

Numéro un mondial des constructeurs de voiliers, le groupe Bénéteau figure aujourd'hui parmi les premiers acteurs européens sur le marché des bateaux à moteur. A partir de la société historique Bénéteau, fondée en 1884 à Croix-de-Vie en Vendée, l'activité Plaisance du groupe s'est développée ces deux dernières décennies grâce à plusieurs opérations de croissance externe : rachat en 1992 de CNB, un chantier naval bordelais spécialisé dans la construction aluminium de grands voiliers custom et de navires de transports de passagers rapides, reprise en 1995 des chantiers Jeanneau, illustres constructeurs de bateaux de plaisance créés aux Herbiers en 1963, acquisition en 1997 de Wauquiez, constructeur de voiliers haut de gamme.

Il en résulte une gamme très large de bateaux à voile et à moteur, dans laquelle chaque marque garde son identité propre, en faisant appel à des architectes et designers de réputation internationale. Bénéteau, Jeanneau, Lagoon et Prestige proposent ainsi plus de cent modèles de bateaux de 20 à 60 pieds.

L’innovation figure au premier rang des priorités du groupe. Un centre de Recherche & Développement, dédié à l’activité Plaisance, développe des solutions communes de produits et de process d’industrialisation transposables dans les différents chantiers du groupe (Bénéteau, Jeanneau, Lagoon, CNB). Ce centre, qui rassemble une centaine d’ingénieurs et techniciens, intervient sur plusieurs axes : matériaux composites, bois et aménagements intérieurs, systèmes, développement d’ingénierie et outils de CAO-CFAO.

La conception 3D booste l'industrialisation des bateaux

Le logiciel de CAO/PLM Catia a été introduit dans le groupe en 2003. Le groupe compte aujourd'hui une centaine de licences réparties sur 3 sites : Bénéteau à Saint-Hilaire de Riez, Jeanneau aux Herbiers et BJ Technologies, le centre de recherche et développement basé à Dompierre/Yon qui intègre également l'informatique industrielle. La conception des bateaux y est aujourd'hui entièrement réalisée en 3D avec Catia. Les éléments qui sont industrialisés en aval dans les usines du groupe, comme les coques et les ponts (via la mise au point de moules) ou les pièces en bois, sont directement concernés.

Un bateau est composé de nombreuses pièces en bois (environ 2 000 dans un bateau de 50 pieds), qui constituent les cloisons et les aménagements intérieurs. Leur agencement est toujours différent d'un modèle de bateau à un autre, et les différentes options d'un même modèle, par exemple dans le choix du positionnement des cabines, rendent d'autant plus difficile leur standardisation. La conception des pièces en bois est donc une fonction importante de la CAO. Elle occupe plusieurs équipes de concepteurs dédiées qui circulent de projet en projet. Tous les éléments en bois sont aujourd'hui conçus en 3D. Cela représente un volume de travail plus important qu'auparavant, quand les pièces n'étaient dessinées qu'en 2D, mais cela occasionne des gains de temps importants dans la phase d'industrialisation en aval.

La réalisation d'un prototype complet est une phase incontournable dans la réalisation d'un nouveau modèle de bateau. Avant la conception 3D, il fallait d'abord prototyper la coque, puis le pont et l'intérieur du bateau. Une fois les modifications validées sur le prototype, toutes les pièces en bois devaient être digitalisées dans un délai très court pour permettre de lancer la fabrication au plus vite. Grâce à la conception 3D, cette approche séquentielle n'a plus lieu d'être : tous les éléments du bateau étant conçus en parallèle, il n'est pas nécessaire d'attendre la coque pour prototyper l'intérieur et les éléments en bois.

De 8 mois pour mettre au point un bateau de 34 pieds auparavant, on est ainsi passé à 3 mois. "C'est grâce à cette diminution du temps d'industrialisation, combiné à un effort de standardisation de sous-ensembles communs que le groupe Bénéteau a pu lancer 20 nouveaux modèles de bateaux en 2009, soit 5 de plus que l'année précédente", souligne Benoît Mériau, directeur informatique industrielle du groupe.

Le maillon essentiel de la chaîne numérique pour la fabrication des pièces en bois

La logique de la conception en 3D a eu un impact direct sur le processus de programmation de l'usinage des pièces en bois au sein du groupe Bénéteau. Elle a donné lieu au développement par Alma d'une interface essentielle entre la CAO et la FAO. Celle-ci, en permettant d'affecter les usinages sur n'importe quelle pièce volumique, a considérablement rationalisé la préparation des pièces à fabriquer.

Petit retour en arrière pour comprendre comment le groupe travaillait avant.

Le groupe Béneteau est un utilisateur de longue date du logiciel d'imbrication et de programmation Alma : en 1990, Jeanneau aux Herbiers fait l'acquisition du logiciel Rimbaud sur plate-forme Unix pour piloter une détoureuse de panneaux de bois CMS. Bénéteau fait de même en 1992 sur son site de Saint-Hilaire de Riez. En 2006, quelques années après le rapprochement des deux sociétés, le logiciel natif Windows act/cut vient remplacer Rimbaud sur les deux sites. La même année, CNB s'équipe également d'act/cut.

Jusqu'à l'introduction de la CAO 3D et de l'interface avec act/cut, les pièces "bois" sont dessinées en 2D, puis les fichiers sont transmis à la FAO act/cut en DXF. Pour indiquer à act/cut à quels usinages doivent correspondre les différents contours des pièces dessinées au BE (par exemple détourage, lamage, rainurage, perçage…), les contours en question sont placés dans différents calques DXF. A défaut de telles conventions, c'est à l'utilisateur d'act/cut d'affecter interactivement les usinages sur la pièce. Ce processus nécessite une étroite coordination entre le BE et le service Méthodes pour prendre en compte les différents procédés de fabrication employés sur les sites du groupe. Il est également consommateur de temps, car le préparateur "act/cut" doit systématiquement saisir l'information relative à la profondeur de l'usinage, celle-ci ne figurant pas dans le fichier 3D transmis par le BE.

Le module associé à act/cut solutionne cette problématique complexe : grâce à ses fonctions de reconnaissance géométrique et d'affectation automatique d'usinages, il rend directement usinable n’importe quelle pièce volumique conçue en CAO, quel que soit le système utilisé. Autre avantage, il permet de gérer des règles automatiques d'affectation des usinages en fonction des capacités machines. D'où une simplification du processus de programmation et une allocation plus "intelligente" des pièces aux machines.

Un système de programmation pour toutes les méthodes d'usinage

act/cut permet de programmer toutes les machines d'usinage bois et de s'adapter aux différentes méthodes de fabrication employées dans les différents sites du groupe Bénéteau.

Trois principaux modes de production coexistent aujourd'hui dans le groupe pour l'usinage des panneaux de bois en panoplie, ce qui représente un volume annuel d'environ 200 000 panneaux chez Jeanneau et Bénéteau réunis :

• l'usinage panneau par panneau, qui permet de réaliser des trous débouchant et non débouchant, mais qui impose des usinages optimisés sur une seule face du panneau ; les éventuels usinages sur l'autre face doivent être réalisés ensuite en mode pièce à pièce ;
• le "matelassage" (superposition de panneaux), qui ne permet de réaliser que des trous débouchant, les trous non débouchant et certains autres usinages étant réalisés ensuite en mode pièce à pièce ;
• l'usinage du panneau en face A puis en face B, ou "retourné".

Dans tous les cas, les usinages sur chant sont réalisés sur d'autres machines, en mode pièce par pièce.

Le mode "retourné" est en voie d'abandon, car sa productivité est faible. Le temps nécessaire pour retourner le panneau et réaliser les usinages en face B est en effet très important par rapport au peu d'usinage que cela représente. Inversement, le matelassage est très productif mais pour des problèmes de qualité, ce mode est de moins en moins employé. Le mode panneau par panneau est donc privilégié, en faisant en sorte de regrouper le maximum d'usinages sur la même face du panneau (si une pièce comporte uniquement des usinages en face B, elle sera retournée). Dans l'usine Bénéteau de Saint-Hilaire de Riez, plus de 80 % de la production est aujourd'hui réalisée dans ce mode, ce qui procure un gain de plus de 20 % de productivité.

Reste que le logiciel act/cut gère aujourd'hui une grande diversité de procédés et de machines :

• mode "panoplie monoface" sur machine CMS chez CNB,
• mode "panoplie biface" sur machine CMS chez Bénéteau à Saint Hilaire de Riez,
• mode "panoplie monoface" sur une machine CMS et mode "pièces unitaires" sur machines Rover-Biesse pour l'usinage sur chant et certaines opérations en face A et/ou face B chez Jeanneau,
• mode "panoplie monoface" et mode "pièces unitaires" pour l'usinage sur chant et certaines opérations en face A et/ou face B sur machine Komo aux Etats-Unis.

Une programmation de plus en plus centralisée

Malgré la diversité des équipements, chacun des sites du groupe peut produire les pièces en bois de n'importe quel bateau, quelle que soit la gamme à laquelle celui-ci appartient. Cette polyvalence va s'accentuer dans un souci de rationalisation et d'optimisation des moyens de production. Cette logique a une incidence sur la programmation des machines d'usinage bois avec act/cut ; là aussi, la tendance est à l'homogénéisation des pratiques. Si les licences act/cut (9 licences act/cut au total dont 6 combinées au module interface avec la CAO) sont réparties sur 3 sites (Bénéteau à Saint-Hilaire de Riez, Jeanneau aux Herbiers et BJ Technologies à Dompierre/Yon) et les programmeurs affectés en priorité à certaines machines, ces derniers sont de plus en plus polyvalents.

Le regroupement de 3 programmeurs act/cut sur le site BJ Technologies, centre névralgique de la CFAO dans le groupe, a bien entendu facilité les choses. "L'objectif est de gommer les différences d'organisation héritées de notre structure multi sociétés, tout en laissant une grande autonomie aux utilisateurs", déclare Benoît Mériau. "A terme, le service CFAO Alma doit être capable de programmer indifféremment toutes les machines du groupe", poursuit-il.

Le corollaire de cette démarche, c'est la possibilité de programmer des machines depuis un site distant. Cette pratique est déjà largement effective : les machines de l'usine Jeanneau des Herbiers sont pour l'essentiel programmées depuis le centre CFAO de BJ Technologies à Dompierre/Yon et, depuis 2009, il en est de même pour celles de l'usine nord-américaine Bénéteau de Marion en Caroline du Nord, distante de 6 000 km !

Le site de Marion a été créé pour fabriquer localement les bateaux adaptés au marché américain. Il est équipé de deux détoureuses Komo, l'une assurant le débit des panneaux en panoplie, l'autre la reprise des pièces unitaires pour les perçages et rainurages sur chant. Si la préparation des programmes CFAO depuis la France oblige à une parfaite coordination avec l'usine, cette stratégie a permis de produire beaucoup plus vite. "Je prépare les programmes act/cut qui seront produits le lendemain ; même s'il est parfois nécessaire de régénérer un programme pour refaire une pièce, la communication avec l'usine américaine se passe très bien", confirme Daniel Guilloton, chargé de réaliser les programmes act/cut pour Marion chez BJ Technologies. A partir des pièces affectées automatiquement par le logiciel aux machines, il est responsable de l'intégralité de la programmation, de l'imbrication et des parcours d'outils dans les panoplies à la préparation des programmes de pièces unitaires dans l'environnement Drafter, où il gère le positionnement de la pièce sur la table en choisissant la configuration de ventouses la plus adaptée au maintien de la pièce.

Didier Ardoin, utilisateur du logiciel Alma depuis son introduction chez Jeanneau, s'occupe quant à lui principalement de la programmation des machines CMS du site des Herbiers. Assisté des automatismes du logiciel, il apporte son expertise métier : validation des usinages affectés par le logiciel, choix de la face de référence sur la pièce si l'information n'a pas été définie dans Catia, intervention sur certaines imbrications pour s'assurer notamment du placement de grandes pièces afin que le panneau soit maintenu par les ventouses, modification de la séquence de découpe... "J'interviens dans les situations particulières pour optimiser les choix du logiciel, qui procure une aide précieuse ; par exemple, la possibilité de conserver en mémoire une séquence de découpe précédemment modifiée nous permet de gagner beaucoup de temps si l'on doit reprendre cette séquence suite à la modification d'une pièce de la panoplie".

Vers l'imbrication à la demande

Un bateau est décomposé en modules qui comprennent des pièces d'essence de bois différentes, les pièces visibles devant en outre respecter un sens de fibrage. Cette nomenclature détermine pour chaque bateau des lots de pièces homogènes qui sont mis en panoplies : à chaque lot correspond une ou plusieurs imbrication(s) figée(s), que l'on répète autant de fois que le nombre de bateaux lancés en fabrication.

Initiée par Benoît Mériau et le service Informatique Industrielle, une réflexion est en cours dans le groupe pour travailler à la demande et non plus à partir d'imbrications réalisées à l'avance, act/cut se prêtant parfaitement à ce fonctionnement grâce à sa rapidité de calcul et ses performances. Si l'économie de matière qui résulterait de ce fonctionnement est plus que probable, l'intérêt se situe plutôt dans l'optimisation des flux et la flexibilité induite. A condition d'en maîtriser les effets pervers dans l'atelier, si par exemple des pièces jusque là regroupées se retrouvent découpées dans des panneaux différents. Ce projet est donc au cœur de l'organisation de la production et toutes les parties prenantes sont aujourd'hui associées au processus de décision. Pour les utilisateurs d'act/cut qui gèrent plusieurs bateaux, cela simplifierait en tout cas la gestion actuelle des panoplies : certaines pièces se retrouvent d'un bateau à l'autre, donc dans des panoplies différentes ; lorsqu'une pièce est révisée, toutes les panoplies dans lesquelles elle se trouve doivent être modifiées. Ce projet fait disparaître ce type de contrainte!

Un partenariat fructueux entre Alma et le groupe Bénéteau

Le Service Informatique Industrielle de BJ Technologies, qui gère tous les logiciels de CFAO du groupe, joue un rôle clé dans l'implémentation de nouveaux outils et de méthodes innovantes. Grâce à sa très bonne connaissance du métier de l'ébénisterie, il est une interface essentielle entre Alma, les utilisateurs et la production. "Notre objectif est d'utiliser les mêmes logiciels partout dans le groupe ; pour cela, nous devons aller sur le terrain et prouver que ça marche, pour livrer des applications clé en main", résume François Delaroche, jeune ingénieur en charge du fonctionnement d'Alma au sein du groupe Bénéteau depuis 2008.

Cette organisation a fait la preuve de son efficacité dans la gestion des projets avec Alma, en particulier le développement du module act/wood. "A partir de l'idée de base simple d'attribuer les outils aux pièces CAO 3D, nous n'avons volontairement pas écrit de cahier des charges précis et avons préféré élaborer progressivement l'application avec Alma de manière plus ouverte. Cette manière de travailler avec Alma s'est révélée gagnante", conclut François Delaroche.

Après act/wood, d'autres projets avec Alma se profilent, comme l'extension de l'application de découpe de tissu polyester (qui rentre dans la composition des pièces polyester) pour laquelle le module d'imbrication Nester est déjà utilisé chez BJ Technologies, et l'intégration probable de nouveaux post-processeurs. "Grâce à notre partenariat de longue date, nous entretenons une relation privilégiée avec Alma. C'est en allant toujours plus loin dans l'échange et dans la connaissance de nos pratiques et savoir-faire respectifs que nous pouvons trouver de nouvelles idées", conclut Benoît Mériau, résolument tourné vers l'avenir.

©2010 Alma

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