Qu'est-ce qu'une chaîne de production flexible ?

Composition de base d'une ligne de production flexible

Lorsqu’une pièce mécanique nécessite de nombreuses opérations, les fabricants disposent souvent les équipements d’usinage les uns à la suite des autres et les relient à l’aide de dispositifs de transfert et d’auxiliaires. La chaîne de production d'usinage ainsi obtenue permet de réaliser un processus défini pour un ou plusieurs produits similaires. Son équipement est sélectionné et disposé en fonction du parcours de fabrication et des opérations utilisées pour la plupart, voire la totalité, de ces produits. Cette organisation nécessite une stabilité raisonnable dans la conception des produits et les processus, et peut être utilisée pour la production par lots ou la production de masse.

Les lignes de production comprennent des lignes à cadence régulée et des lignes automatisées. Une ligne automatisée intègre un système de commande qui gère automatiquement le transfert des pièces, l'indexation, le positionnement, le serrage et les actions des dispositifs auxiliaires selon un programme prédéfini.

La structure et la complexité d'une ligne de production dépendent de la pièce à usiner, des exigences du processus, de la séquence des opérations, du rythme de production et du niveau d'automatisation. Quelle que soit sa complexité, une ligne de production comprend généralement cinq éléments fondamentaux : les équipements de traitement, l'outillage et les montages, un système de transfert des matériaux, les systèmes auxiliaires et un système de commande.

Types de lignes de production flexibles

1. Classification en fonction de la forme et du mouvement de la pièce
   1. Lignes de production à pièce tournante. Ces lignes usinent des arbres, des disques et des bagues pendant que la pièce tourne. Les opérations courantes comprennent le tournage ou la rectification des diamètres intérieurs et extérieurs, des rainures, des filetages et des faces d'extrémité.
   2. Lignes de production à pièce fixe. Ces lignes usinent des carters de machines et diverses pièces qui restent généralement immobiles. Les opérations typiques comprennent le perçage, le lamage, l'alésage, le fraisage frontal et le fraisage de rainures.
2. Classification par variété de produit
   1. Gammes de produits uniques. Des machines spécialisées hautement productives, des outillages, des équipements de transfert et des équipements auxiliaires sont disposés le long d'un parcours de fabrication fixe. Les pièces passent d'un poste à l'autre pour être usinées, contrôlées et nettoyées. La qualité et l'efficacité sont élevées, mais l'investissement et le degré de spécialisation sont également importants, ce qui rend la reconversion difficile. Ces lignes sont adaptées à la production en série.
   2. Gammes de produits modulables. Les équipements spéciaux réglables sont conçus grâce à la technologie du groupe et organisés autour d'un processus propre au groupe. Ces lignes offrent un haut niveau d'efficacité et d'automatisation pour des gammes de produits similaires sur le plan structurel et technologique. Elles sont adaptées à la production par lots et peuvent être réaménagées ou réorganisées en cas de changement de produits.
3. Classification par type d'équipement de traitement
   1. Gammes de machines-outils à usage général. Ces lignes se caractérisent par des temps de fabrication courts et un faible coût ; elles sont souvent utilisées pour la fabrication de pièces rotatives de petite et moyenne taille, telles que des disques, des arbres, des manchons et des engrenages.
   2. Lignes de machines-outils modulaires. Les machines modulaires connectées offrent des cycles de conception et de fabrication relativement courts, un fonctionnement fiable et une bonne rentabilité dans le cadre de la production en série.
   3. Lignes de machines-outils à usage spécifique. Ces machines se caractérisent par des cycles de conception et de fabrication longs et nécessitent des investissements importants. Elles conviennent aux pièces présentant une structure inhabituelle ou complexe, ainsi qu’aux produits stables fabriqués en grande série.
   4. Lignes de production flexibles. Les machines multifonctions CNC et les centres d’usinage sont équipés de systèmes de manutention des pièces et de commande informatisée. Les tables rotatives et les changeurs d'outils automatiques permettent à chaque machine d'usiner plusieurs faces et d'effectuer plusieurs opérations en un nombre réduit de réglages, ce qui réduit les erreurs de positionnement. Ces lignes conviennent à la fabrication de pièces complexes et de haute précision en petites et moyennes séries et permettent de s'adapter rapidement aux évolutions du marché, mais elles nécessitent un investissement important et des compétences techniques élevées.
      
4. Classification selon le type de raccordement des équipements
   1. Des lignes rigides. En l'absence de stockage intermédiaire, chaque pièce passe directement d'un poste au suivant. L'usinage et le transfert doivent respecter un rythme de production strict, et la panne d'une seule machine entraîne l'arrêt de toute la ligne. Les machines et les équipements auxiliaires doivent donc présenter un haut niveau de stabilité et de fiabilité.
   2. Conduites flexibles à gaine de protection. Des espaces de stockage peuvent être aménagés entre des machines adjacentes ou des groupes de machines. Si une machine s'arrête, les autres peuvent continuer à fonctionner pendant un temps limité. Les zones tampons permettent également d'équilibrer les postes de travail présentant des temps de cycle différents.
5. Classification selon le mode de transfert des pièces
   1. Lignes de transfert direct. Le dispositif de transfert agit directement sur la surface de la pièce. Les pièces entrent au début de la ligne et en sortent à la fin, une fois le traitement terminé.
   2. Lignes de fixation de palettes. Chaque pièce est montée sur un dispositif de fixation mobile qui se déplace le long des postes du convoyeur principal. Une fois l'usinage terminé, un convoyeur de retour ramène le dispositif de fixation à son point de départ.

Principes de conception

1. Respecter le programme de production tout en permettant la croissance ; l'analyse technique et économique devrait normalement permettre de rentabiliser l'investissement dans la ligne de production dans un délai de cinq ans.
2. Veiller à ce que toutes les exigences relatives aux plans des produits soient respectées.
3. Prévoir une flexibilité suffisante pour s'adapter à la taille des lots et à la durée prévue de la production.
4. Utiliser des procédés et des équipements stables et fiables, dont les coûts initiaux, d'exploitation et d'entretien sont faibles.
5. Réduire l'intensité du travail et améliorer les conditions de travail.
6. Réduire au minimum l'encombrement au sol tout en garantissant une exploitation, une surveillance et une maintenance sûres et pratiques.
7. Soutenir la préservation des ressources, la protection de l'environnement et la production propre.

Conception du contenu et de l'enchaînement

1. Définir le plan de processus de la ligne de production et préparer les schémas d'opération et d'usinage.
2. Choisir des équipements à usage général et concevoir des machines à usage spécifique.
3. Définir la méthode logistique et concevoir les dispositifs de transfert.
4. Choisir et concevoir des dispositifs auxiliaires.
5. Concevoir le tracé général de la ligne.
6. Préparez le plan d'assemblage coté global.
7. Concevez le système de contrôle de la ligne.
8. Rédigez le mode d'emploi et les consignes d'entretien.