Fabrication de petites séries - Guide pour démarrer

La fabrication en petites séries est axée sur la fabrication de nombreux produits différents en petites quantités. Elle privilégie la variation, l'agilité et la capacité à réagir rapidement aux opportunités.

Elle est à l'opposé de la fabrication en grande série, où l'accent est mis sur la fabrication d'un très grand nombre de produits identiques. 

La fabrication en petites séries n'est pas un concept nouveau, mais les contraintes des techniques de production manuelle ont toujours limité son utilisation. Les progrès de la conception assistée par ordinateur, de l'usinage automatisé et de l'impression 3D ont permis de surmonter ces limites en offrant une vitesse, une flexibilité et un contrôle supérieurs.

Des technologies de plus en plus abordables comme celles-ci aident les entreprises à produire des biens en faibles volumes qui peuvent être facilement adaptés et personnalisés en réponse à l'évolution rapide du monde actuel.

La fabrication en petites séries a traditionnellement été privilégiée par les petites entreprises et les artisans, en grande partie parce qu'ils ne pouvaient pas se permettre les investissements élevés en machines et en bâtiments nécessaires à la production de masse.

Aujourd'hui, les grandes entreprises se rendent compte des avantages de la fabrication en petites séries. Cette méthode s'aligne sur la tendance croissante à établir plusieurs mini-usines à proximité des clients plutôt que de servir le monde entier à partir d'une méga-usine centralisée.

Ce guide vous aidera à comprendre :

• Qu'est-ce que la fabrication en petites séries ? 
• En quoi la fabrication en petite série diffère-t-elle de la fabrication en grande série ? 
• Quels outils sont couramment utilisés dans la fabrication en petites séries ?
• Quels sont les avantages de la fabrication en petites séries ? 
• Quelles sont les limites de la fabrication en petites séries ?

La fabrication en petites séries, également appelée production en petites séries ou production rapide, tire parti des technologies modernes à grande vitesse pour répondre rapidement à la demande des clients. Des délais d'exécution plus courts et des lots plus petits réduisent le risque de se retrouver avec des stocks ou des équipements de production obsolètes en cas d'évolution de la demande.

Les technologies les plus courantes utilisées dans la fabrication de petites séries sont la fabrication additive (ou impression 3D industrielle), les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO), l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), le moulage par injection et la découpe laser. 

La vitesse, la flexibilité et le contrôle offerts par ces outils permettent de fabriquer rapidement et à moindre coût. Dans de nombreux cas, le coût de fabrication d'un produit est le même que celui de la fabrication de 100 produits, quelle que soit leur complexité. Cela permet aux entreprises de maintenir leurs coûts d'exploitation à un niveau bas et leurs délais de livraison à un niveau bas, tout en fournissant des articles uniques et personnalisés de manière rapide et efficace. 

La fabrication de petites séries peut également constituer un élément important du processus de développement. Les entreprises peuvent lancer une première série limitée de produits sur le marché et utiliser le retour d'information qui en résulte pour améliorer le lot de produits suivant, potentiellement plus important. Les fabricants peuvent effectuer cette opération plusieurs fois de suite grâce aux gains d'efficacité obtenus par les techniques de production rapide.

La fabrication en grande série a beaucoup contribué à améliorer le rendement des usines, la cohérence des produits, la sécurité des travailleurs et le caractère abordable d'un large éventail de produits. Pourtant, sa plus grande force est aussi sa plus grande faiblesse. 

La production de masse se fait dans d'immenses usines remplies de machines, de travailleurs et de matières premières. Ces bâtiments nécessitent beaucoup d'espace, consomment de grandes quantités d'énergie et sont coûteux à mettre en place et à exploiter. 

Pour être rentables, ces usines créent un très grand nombre de produits standardisés. Lorsque les volumes de production augmentent, le coût unitaire diminue. Cela s'explique par le fait que les entreprises peuvent répartir les coûts sur un nombre beaucoup plus important de produits, ce que l'on appelle les "économies d'échelle". 

Une fois que les fabricants ont produit ces biens, ils les stockent généralement dans un entrepôt jusqu'à ce qu'ils soient vendus, ce qui peut prendre des semaines ou des mois. Si la demande diminue, ils peuvent être amenés à les vendre au rabais ou à les éliminer. Tous ces éléments entraînent des coûts supplémentaires et réduisent les marges bénéficiaires. 

Ces limites, associées à l'explosion de la demande de produits personnalisés, ont encouragé les entreprises à adopter des stratégies alternatives telles que la fabrication en petites séries. 

Il n'est pas nécessaire d'opter pour l'une ou l'autre solution. Les entreprises peuvent profiter à la fois des avantages de la fabrication en grande série et de la fabrication en petites séries.

• IMPRIMANTES 3D

L'impression 3D, parfois appelée fabrication additive, englobe une variété de processus et de techniques, qui impliquent tous le dépôt d'un matériau en plusieurs couches minces pour créer une forme. 

Le plastique et le métal sont les matériaux les plus utilisés dans l'impression 3D, mais certains fabricants utilisent également certaines céramiques, composites, résines et cires pour des applications de niche. 

L'ensemble du processus est contrôlé par ordinateur, ce qui fait de l'impression 3D une méthode rentable et efficace pour créer des objets de presque toutes les formes ou géométries. Aujourd'hui, la technologie est utilisée pour produire des modèles et des preuves de concept jusqu'aux objets finis.

Les temps d'impression longs et les coûts d'installation élevés rendent les imprimantes 3D inadaptées à la production de masse, mais elles sont idéales pour la fabrication de petites séries.

• MACHINES À COMMANDE NUMÉRIQUE

Les machines CNC sont hautement automatisées et utilisent des logiciels informatiques pour contrôler le mouvement précis des outils et des matériaux. Parmi les exemples courants, citons les découpeurs au plasma, au laser et à l'eau, les fraiseuses et les perceuses, les tours, les défonceuses et les machines à décharge électrique. Les matériaux les plus utilisés sont le métal, le bois, le plastique dense et les composites.

Aucune autre méthode de fabrication ne permet de produire des pièces métalliques de manière aussi rapide, cohérente et fiable que l'usinage CNC. Une fois que l'opérateur a programmé une machine CNC, celle-ci peut fabriquer des pièces en n'importe quelle quantité et toutes seront identiques.

Les machines CNC peuvent s'adapter à une grande variété de matériaux et de processus, les machines multifonctions et les changeurs d'outils automatiques ajoutant encore plus de flexibilité. Les opérateurs peuvent également reprogrammer les machines rapidement et facilement pour fabriquer un produit entièrement nouveau, ce qui les rend idéales pour la production de masse comme pour les faibles volumes.

Le niveau d'automatisation de l'usinage CNC des métaux signifie qu'un opérateur qualifié peut superviser plusieurs machines. En outre, la qualité et la précision accrues offertes par l'usinage automatisé contribuent à réduire le taux de rebut d'un fabricant. Tous ces attributs font que les machines CNC sont bien adaptées à la fabrication de petites séries. 

• MACHINES DE MOULAGE PAR INJECTION RAPIDE

Dans le moulage par injection rapide, les granulés de plastique en fusion sont forcés dans la cavité d'un moule chauffé par une vis mécanique, de l'air comprimé ou la force centrifuge. Le moule est ensuite serré et refroidi pour que le plastique prenne sa forme finale.

Les fabricants utilisent souvent ces machines pour la fabrication de petites séries, malgré le temps nécessaire à la fabrication de moules individuels. En effet, une fois réglées, les machines peuvent produire des lots de produits très rapidement et de manière constante.

Le temps est gagné en fabriquant des moules en aluminium plutôt qu'en acier comme c'est le cas habituellement. Les moules en aluminium n'ont pas la longévité des moules en acier, mais les entreprises peuvent les produire beaucoup plus rapidement. Ils sont également suffisamment durables pour supporter plusieurs milliers de pressages tout en produisant la qualité de finition nécessaire.

La fabrication en petites séries permet de surmonter bon nombre des difficultés inhérentes à la production de masse :

• FOOTPRINT

La fabrication en petites séries ne nécessite pas d'énormes usines et tous les coûts qu'elles impliquent. Les sites de production ont traditionnellement été situés loin des clients en raison de leur besoin d'espace, de travailleurs et de matières premières. 

Les technologies et les outils utilisés dans la fabrication de petites séries sont plus compacts et nécessitent un encombrement beaucoup plus faible. Cela permet de rapprocher la production de l'endroit où se trouve la demande. Cela signifie également que les usines peuvent être mises en place rapidement, facilement et à un coût abordable, et même être délocalisées en cas de besoin.

• TEMPS DE MISE SUR LE MARCHÉ

La fabrication en petites séries utilise la flexibilité, le contrôle et l'automatisation des technologies modernes pour rationaliser le processus, de la commande initiale à la livraison finale. Par exemple, une imprimante 3D ne nécessite pas que les opérateurs fabriquent un outillage spécifique avant que la production ne puisse commencer. Contrairement, par exemple, à une machine de moulage par injection. 

En outre, la majorité des produits manufacturés sont transportés par voie maritime. Cela ajoute de nombreuses semaines aux calendriers de livraison et le mauvais temps peut ajouter des retards supplémentaires. Un transport terrestre sera également probablement nécessaire pour que les marchandises atteignent leur destination finale. En rapprochant la production des clients, la fabrication en petites séries permet de réduire à 24 heures un délai de livraison de deux mois.

 

• PERSONNALISATION

La fabrication en petites séries permet aux entreprises d'apporter des modifications après chaque série, ou même pendant une série, en fonction des machines utilisées. Elles peuvent également intégrer les commentaires des clients dans le prochain lot de produits, ce qui leur permet de se sentir plus proches des processus et au fabricant d'obtenir des informations précieuses.  

Les entreprises opérant dans des créneaux pourtant lucratifs, qui sont souvent ignorés ou négligés par les fabricants de masse, utilisent souvent des techniques de fabrication en petites séries.

• ÉCONOMIES DE COÛTS 

La fabrication en petites séries élimine la nécessité de fabriquer, de stocker et de gérer des stocks excédentaires. Cela libère de l'argent pour des activités à plus forte valeur ajoutée comme le marketing, le recrutement, la formation, les nouveaux outils et le développement de produits. Pour les entreprises qui cherchent à réduire leurs coûts tout en améliorant leur rendement, l'adoption d'un modèle de fabrication en petites séries peut être une stratégie rentable. 

• INNOVATION DES PRODUITS 

Le fait de pouvoir produire rapidement et à moindre coût une petite série offre la souplesse nécessaire pour tester de nouveaux produits sans avoir à investir dans une fabrication à grande échelle. En conséquence, le temps, les coûts et les risques liés au développement d'un nouveau produit diminuent, tandis que les chances de succès augmentent.

En outre, la fabrication en petites séries permet aux entreprises de lancer rapidement des produits sur le marché et d'utiliser le retour d'information qui en résulte pour améliorer le prochain lot de produits.

• FAIBLE RISQUE 

Avec les grandes séries de production, les fabricants courent le risque que les stocks restent invendus si la demande chute soudainement. La fabrication en petites séries élimine une grande partie de ce risque car, avec cette stratégie, les fabricants ne produisent que de faibles volumes. Si la demande chute, un produit entièrement nouveau ou modifié peut entrer en production dans un délai minimal. 

La fabrication en petites séries signifie également que les ingénieurs peuvent identifier les problèmes de production et les résoudre sans risquer de fabriquer des milliers d'articles défectueux à grands frais.

• COÛTS D'INSTALLATION ÉLEVÉS 

Les équipements tels que les machines à commande numérique et à injection rapide, en particulier les modèles récents, sont plus chers que les équipements à commande manuelle. Toutefois, les prix baissent à mesure que la demande de machines augmente. 

En plus du coût d'achat initial, ces machines nécessitent du liquide de refroidissement, de l'outillage et un entretien périodique. Le coût des réparations peut également être élevé en fonction de la pièce à remplacer et doit souvent être effectué par un ingénieur qualifié.

• VOLUME DE PRODUCTION 

Le principal facteur définissant la fabrication en petites séries est la production en petites séries. Les fabricants peuvent augmenter progressivement la taille de ces séries en réponse à la demande des clients, mais si celle-ci augmente trop rapidement, il est peu probable qu'ils puissent faire évoluer la ligne de production assez vite pour y répondre. Dans ce cas, les concurrents peuvent intervenir pour répondre à la demande.

• COÛT PAR UNITÉ

La fabrication de petites séries aura presque toujours un coût unitaire plus élevé que la production de masse en raison des économies d'échelle qu'elle implique.