La productivité de Pilatus prend son envol
Un constructeur aéronautique s’équipe d’un système de production flexible pour accroître sa rentabilité
La large gamme de pièces et les lots de petites dimensions exigent un système de stockage des palettes qui permet de simplifier et de flexibiliser les changements d’outils sur la machine. La marge de manœuvre du magasin permet en outre d’atteindre un volume de travail plus important.
Sur la chaîne de montage final de l’entreprise Pilatus Flugzeugwerke à Stans, en Suisse centrale, la fascination pour le vol se fait bien plus ressentir qu’à bord d’un avion de ligne « ordinaire ». Au milieu des derniers modèles de PC-12, un turbopropulseur monomoteur polyvalent vendu à presque 1 500 exemplaires, des quelques PC-21, un avion d’entraînement ultramoderne, et des trois prototypes du biréacteur d’affaires PC-24, qui sera certifié en 2017 et qui a déjà fait l’objet de plus de 80 commandes, on ne peut que ressentir l’irrésistible envie de saisir le levier de commande et de s’envoler.
Il n’est pas étonnant que Pilatus, avec ces avions relativement petits, ait conquis différents marchés de niches. Par une qualité élevée, des caractéristiques d’équipement et des performances qui lui sont propres, ainsi qu’un service client récompensé à plusieurs reprises, le groupe sait comment convaincre ses clients à travers le monde. Avec une part du chiffre d’affaires d’environ 65 %, l‘Asie constitue le premier marché de l’entreprise suisse, suivi des marchés américain (23 %) et européen (8 %).
Le SPF chez Pilatus à Stans, en Suisse, comprend deux centres d’usinage horizontaux identiques de type ECOSPEED F, spécialement développés pour l’usinage à très haute vitesse de composants de structure en aluminium de taille moyenne.
Depuis plusieurs années, le chiffre d’affaires et les commandes ne cessent d’augmenter. Avec la maturité commerciale du PC-24, surnommé « Super Versatile Jet », la capacité de production est en passe d’atteindre un nouveau sommet. Étant donné que Pilatus ne peut agrandir ses locaux ni augmenter le nombre de ses collaborateurs à l’infini, les responsables ont décidé de s’équiper de nouveaux systèmes d’usinage pour les gros composants afin de créer des capacités de production supplémentaires.
Car en fait, le nouvel avion d’affaires, comme tous les autres Pilatus, de est compsé de nombreuses pièces de structure en aluminium, du nez jusqu’à l’aileron arrière, en passant par les extrémités des ailes. « L’usinage de ces composants fait partie de nos compétences clés », explique Walter Duss, directeur de la production mécanique. « Avec des épaisseurs pouvant parfois atteindre 1,2 mm, notre travail – par rapport à d’autres constructeurs d’avions – s’apparente à celui d’un orfèvre. En conséquence, le taux d’enlèvement est la plupart du temps bien supérieur à 90 %. »
Afin d’augmenter la productivité dans ce segment clé, où les exigences sont très élevées en matière de savoir-faire, il a fallu installer, pour les composants allant de 750 mm à 4 000 mm, un système de production flexible permettant un processus de production largement automatisé. Parmi les autres points importants du cahier des charges figuraient également la possibilité de changer d’outil en temps masqué avec une marge de manœuvre dans le magasin à palettes, ainsi qu’une réduction globale des opérations de conversion pour usiner toute la gamme Pilatus – plus de 200 pièces – de manière économique.
Un système de production flexible pour davantage de capacités de production
Beat Müller, chef de projet pour l’approvisionnement en moyens de production et responsable de l’investissement en systèmes de production flexible, a intégré dans son appel d’offres tous les fournisseurs connus de l’industrie aéronautique. Ceux-ci ont dû se soumettre à un intense processus de référence comportant notamment de nombreux usinages d’échantillons. C’est finalement Starrag Group qui a décroché le contrat, avec la livraison d’un système de production flexible composé de deux centres d’usinage ECOSPEED F 2040 identiques.
Sur le nouveau SPF Starrag, Pilatus usine des pièces de 750 mm à 4 000 mm de long. Walter Duss (à gauche), directeur du département Usinage mécanique, et Ahmad Rabah, polymécanicien pour l’usinage de grandes pièces chez Pilatus, expliquent que l’usinage de certains composants de structure de seulement 1,2 mm d’épaisseur s’apparente à un travail d’orfèvre.
« Grâce aux machines ECOSPEED F, nous atteignons une qualité exceptionnelle et sommes bien plus productifs qu’auparavant. »
« Ce sont principalement, son vaste savoir-faire dans l’élaboration de systèmes et ses nombreuses années d’expérience dans le développement de projets clé en main qui ont joué en faveur de Starrag Group », explique Beat Müller. En ce qui concerne les machines, la solution proposée par Starrag a surtout impressionné par le rendement de ses centres d’usinage ECOSPEED F, spécialement conçus pour les composants de structure en aluminium et capables d’atteindre un volume d’enlèvement de copeaux de 160 l/min. Selon Beat Müller, la tête d’usinage Sprint Z3 cinématique parallèle est particulièrement innovante :
« Nous avons été surtout impressionnés par le fraisage de poches dans les coins avec des angles d’attaque différents. » La broche, avec sa vitesse de rotation maximale de 30 000 tr/min et sa puissance de 120 kW, a également constitué un facteur déterminant. Celle-ci présente également une fonction de diagnostic – « Pour nous, il s’agissait d’un critère obligatoire », ajoute le chef de projet. « Cela nous permet en effet d’optimiser le processus, y compris du point de vue des coûts de maintenance et d’entretien. »
Un ordinateur de gestion de la fabrication développé par Starrag Group et fourni avec la livraison assiste la production hautement automatisée en pilotant l’interaction des deux machines avec les stations de palettes et les stations de préparation. Un écran de vue d’ensemble permet aux collaborateurs d’avoir constamment un œil sur le déroulement des processus.
Pour Beat Müller, la chute optimale des copeaux de l’ECOSPEED F a également constitué un critère de décision important : « Nous estimons que l’installation traite quasiment 700 t de matériau brut par an, dont plus de 90 % sont usinés. Cela représente un volume de copeaux considérable devant être retiré de la machine et de la zone de production. » L’agencement vertical de la palette de la machine garantit une chute libre des copeaux directement dans le ramasse-opeaux disposé au centre. Ce dernier transfère les copeaux sur un convoyeur transversal situé en sous-sol, qui les amène enfin vers un silo équipé de quatre presses à briqueter. Après la presse, les briquettes sont acheminées depuis la halle jusqu’à un conteneur à disposition.
Le système de palettes intégré de Starrag regroupe un total de 16 palettes de 2 000 mm × 4 000 mm.
L’offre du groupe Starrag incluait la conception du projet et l’ingénierie de l’ensemble du SPF qui, outre les centres d’usinage, comprend également un système de manipulation des palettes. Au total, 16 palettes de 2 000 mm × 4 000 mm sont utilisées dans le système, une dans chacune des deux machines et 14 dans les stations de chargement. L’installation comprend également deux stations de préparation avec un dispositif de table basculante pour le chargement vertical. Un ordinateur de gestion de la fabrication développé par Starrag Group et fourni avec la livraison assiste la production hautement automatisée en pilotant l’interaction des deux machines avec les stations de palettes et les stations de préparation.
Une sécurité de processus élevée permet un travail de nuit entièrement automatisé
Beat Müller, chef de projet : « Grâce à la sécurité de processus élevée du SPF de Starrag Group, nous pouvons maintenant effectuer le travail de nuit de manière entièrement automatisée. »
Le SPF de Starrag est en service depuis l’automne 2016. Walter Duss, le directeur de la fabrication, en est satisfait : « Pour la même surface de production
et la même quantité de personnel, notre capacité s’est accrue d’environ un tiers. Notre rentabilité a ainsi considérablement augmenté, ce qui permet à notre site de production, dont les coûts de production sont élevés puisqu’il est situé en Suisse, de faire face à la rude concurrence internationale. »
Beat Müller, le chef de projet, pointe lui aussi un objectif important ayant été atteint : « Auparavant, nous avions un modèle de travail par équipes dans lequel les opérateurs machines travaillaient 300 jours par an, de 5h à 1h du matin en continu, suivis de 4 heures de fonctionnement sans intervention de personnel. Le fonctionnement fiable de cette installation nous permet aujourd’hui de la faire fonctionner de manière entièrement automatisée de 22h à 5h du matin et de libérer notre personnel afin qu’il se consacre à d’autres tâches. »
Et d’évoquer un autre avantage : le changement d’outils en temps masqué qui, en raison de l’importante variété de pièces, s’effectue manuellement. Les palettes sont chargées durant la journée. Afin de ne pas perdre de temps, Pilatus a intégré en face du poste de préparation un espace de stockage de matériau brut destiné à tenir à disposition les pièces brutes nécessaires en fonction des commandes. Les palettes préparées sont stockées dans le magasin. L’ordinateur de gestion de la fabrication développé par Starrag les envoie automatiquement du magasin vers l’usinage en machine et veille à ce qu’elles retournent ensuite au magasin. Beat Müller indique qu’environ douze ordres de fabrication sont traités simultanément par le système. Ce faisant, les palettes sont à nouveau stockées, même après des étapes d’usinage intermédiaires. « La marge de manœuvre du magasin à palettes nous permet d’atteindre dans tous les cas un volume de travail plus important. » Dès que l’usinage est terminé et que la capacité est disponible pour le déchargement, la palette finie rejoint le poste de préparation où elle est déchargée et rechargée manuellement.
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