3DExperience Forum : Airbus face au défi de la montée en cadence de l’A350

A350_XWB_Vietnam_AirlinesPour l’instant, une dizaine d’exemplaires de l’A350 ont été livrés aux premiers clients d’Airbus. Un démarrage en douceur de la production de l’appareil le plus moderne de la gamme de l’avionneur européen qui va devoir rapidement monter en cadence pour faire face aux 775 commandes enregistrées à ce jour par Airbus. En 2016, 60 devront sortir de la chaîne de montage de Toulouse, puis 95 en 2017, avant que celle-ci n’atteigne son rythme de croisière, soit 125 appareils par mois. Un défi industriel que les européens vont devoir relever s’ils veulent rattraper Boeing dont les soucis de jeunesse du Dreamliner (le Boeing 787) sont enfin résolus et dont près de 200 exemplaires ont déjà été livrés.

A350, un programme de 10 milliards d’euros

C’est officiellement en 2006 que le programme A350 a été officiellement lancé. Après quelques débats avec les loueurs et compagnies aériennes quant à la définition initiale de l’appareil, Airbus doit alors rattraper son retard sur le Boeing 787 dont le carnet de commandes se remplit alors à toute vitesse. « Nous devions faire en 2 ans ce que nous avions fait en 8 ans sur l’A330/A340 en termes de ramp-up industriel, faire en 3 ans ce qui nous avait pris 20 ans. Le challenge industriel est énorme » explique Alain Dumas, Airbus Head of A350 Process Methods &Tools operational deployment and support. Prototype-A350_XWBL’objectif fixé à cet appareil est d’afficher des coûts opérationnels inférieurs de 25% à ceux de son aîné, l’A330. Outre ses moteurs Rolls-Royce de nouvelle génération, l’avion est constitué à 53% de matériaux composites, de 20% d’aluminium lithium et de 15% de titane. Son bus de données est hérité de celui de l’A380. Il s’est écoulé 6 ans entre le lancement du programme et l’assemblage du premier prototype et le premier vol a eu lieu en juin 2013. La première livraison a été réalisée fin octobre 2014 à Qatar Airways, le client de lancement de l’appareil. Selon Alain Dumas, le coût du programme A350 a été un peu supérieur à 10 milliards d’euros, contre le double pour son grand rival, le Dreamliner de Boeing.
Les baisses de coût d’exploitation promises par l’A350 ont convaincu 41 clients (compagnies aériennes et loueurs) qui ont commandé 783 exemplaires. Une réussite qui, paradoxalement, pose maintenant problème aux commerciaux d’Airbus : « Notre principale difficulté, c’est que lorsqu’un nouveau client arrive, on ne peut pas le livrer avant 2025. L’un de nos enjeux est de gagner de la flexibilité sur notre supply chain, sur nos processus d’assemblage pour pouvoir ouvrir de nouveaux slots de production et séduire plus de clients. »

Une maquette numérique unique pour concevoir plus vite

Centre-conception-AirbusPour assurer la production de l’A350, Airbus s’est directement inspiré du secteur automobile. 80% du design de l’avion est fait à l’extérieur et Airbus joue un rôle d’intégrateur, d’assembleur car sur un marché estimé à 7 000 appareil, celui d’Airbus ou de Boeing qui arrivera a produire le plus rapidement son appareil raflera la mise. « Nous devons passer à 13 avions par mois en 2018, l’an prochain nous en serons à 5 par mois, puis 9 par mois. C’est un véritable enjeu sur si peu de temps. » Sur ce plan, Boeing est imbattable. L’américain sait produire vite, ce qui s’est retourné contre lui lorsque le Dreamliner a connu ses problèmes de batteries. Jusqu’à une centaine d’avions se sont alignés sur le tarmac des usines de Boeing, à attendre les corrections à apporter avant d’être livrés.

A350-DMU

La maquette numérique de l’A350 XWB : 3 millions de pièces accessibles en temps réel par 4 000 ingénieurs.

Outre les 12 usines du groupe affectées à la conception et la production de l’A350 en France Allemagne, Espagne et Royaume-Uni, ainsi que ses centres d’ingénierie en Inde, Russie et en Chine, Airbus s’appuie sur 53 « Sharing Partner » auxquels ont été attribués plus de 120 packages de l’avion. « Tous doivent travailler sur la conception de l’avion avec une DMU (maquette numérique) commune, partagée en temps réel pour gagner du temps et de la qualité sur les cycles de conception/réalisation du produit. » Cette maquette numérique partagée est aujourd’hui accessible en temps réel par 4 000 ingénieurs. Elle met en œuvre Catia V5, Enovia VPM et PDM Link pour l’ensemble des métadonnées. « Notre réseau informatique nous permet de partager cette maquette numérique en temps réel. Si on charge un morceau d’avion avec des milliers de données, que l’on soit en Australie, en Allemagne ou à Wichita aux Etats-Unis, on doit pouvoir charger en quelques minutes cette maquette, la modifier en mode éditeur puis la sauver pour la rendre visible à l’ensemble des gens sur la planète. »
La maquette numérique de l’A350 représente 3 millions d’instances de pièces, 17 millions de liens entres-elles et 30 000 configurations possibles. L’intégralité de la définition physique de l’appareil est stockée dans cette maquette numérique. « Pour gagner du cycle et éviter des échanges de données et des aller retour entre ces dizaines de partenaires, nous devions faire du concurrent engineering en temps réel pour que chacun voit ce que les autres font en temps réel. Cela nous a permis de gagner au moins une année de cycle global sur la définition de l’avion, en particulier sur le design électrique qui est la problématique la plus complexe sur cet avion.
Cette DMU commune s’appuie sur la plateforme Enovia et VPM de Dassault Systèmes. « Sur les programmes précédents, l’A320, A330 A340, on restait sur des PLM qui étaient encore liés aux compagnies nationales voire des PLM propres à chacun. Une des difficultés était de faire converger tous ces systèmes et c’était compliqué. Pour une usine comme St Nazaire, il faut pouvoir travailler avec des PLM différents puisque si le 350 est basculé, ce n’est pas le cas des programmes précédents. » Cette maquette numérique est utilisée tant par les ingénieurs pour la phase conception (« as planned ») que par les usines et le support client. « A la livraison de l’avion, l’ensemble de la documentation 3D de l’avion puis la maintenabilité de l’avion on doit pouvoir transmettre cette DMU particulièrement enrichie de données. »

La 3D arrive dans les 12 usines de l’A350

digital-shopfloor-small.2014-07-08-18-10-59Aujourd’hui Airbus travaille sur une nouvelle approche afin d’accélérer la production de son A350, le Full 3D. « C’est de la 3D physique que l’on vient enrichir d’annotations pour permettre l’installation des éléments sur la chaîne d’assemblage et dans les pré-chaines. C’est quelque chose qui semble tomber sous le sens, mais le mettre en œuvre reste complexe ». Airbus a adopté cette approche 3D pour le montage des circuits électriques de l’A350. « Nous donnons des informations aux monteurs afin d’automatiser un maximum de fonctionnalité dans Full 3D. L’électrique est particulièrement complexe sur le 350. Grace à cela, les gains obtenus sont énormes : Nous avons diminué par 2 les cycles engineering pour proposer les plans d’installation électriques sur un cycle qui initialement fait plus de 10 semaines. Sachant que l’on est là sur le cycle critique de l’avion, ce gain est énorme. » Si le responsable préfère rester discret sur les gains de productivité engrangés par cette approche, il estime que la charge de travail des compagnons a été divisée par 2, le montage des circuits électrique est passé de 10 à moins de 5 jours aujourd’hui… « C’est ce qui nous a permis de faire notre premier vol en temps et en heure. »
Les retards pris dans les années 2000 sur l’industrialisation de l’A380 l’ont bien montré, le rôle des circuits électriques dans les avions de ligne est critique. Non seulement ces système sont complexes, mais chaque modification apportée à un élément de l’avion qu’il soit structural ou un équipement a un impact sur un élément électrique. « Les électriciens et installateurs souffrent de l’ensemble des modifications qui touchent l’avion » résume Alain Dumas. Patrick Péronnet, PLM Program Manager de Dassault Systèmes explique comment s’est mise en place l’approche Full 3D chez Airbus : « L’avion est découpé en « design solutions » qui est l’élément de base et qui a ses gammes de montage associées. C’est l’élément de travail du compagnon quant il doit effectuer son montage. C’est donc un modèle 3D extrait du DMU commun qui tourne sur la Tablet PC, un modèle 3D XML en local sur la tablette. Il y a des points de vue prédéfinis mais l’utilisateur est libre de naviguer en 3D dans ce modèle. »
eads_TCC3_Toulouse_Hardware_Design_04_klein.2014-07-08-18-11-15Désormais, l’approche a démontré son efficacité sur les circuits électriques et la poste des harnais électriques de l’A350. Alain Dumas souhaite l’étendre à d’autres domaines comme c’est le cas de l’usine de Hambourg qui utilise des lunettes de réalité augmentée pour réaliser les aménagements en cabine de l’A380. « Nous avons développé le full 3D pour l’électrique et il faut absolument le pousser sur d’autres domaines, en particulier pour installer les éléments de la cabine. Arrêtons les dessins 2D, passons au full 3D, à la 3D annotée pour permettre à l’installateur de faire son travail sur une base 3D. » Il évoque la mécanique, les tuyauteries, les éléments de fixation, etc, le but étant d’éliminer petit-à-petit les plans papier dans les ateliers.
Outre une plus grande efficacité, l’élimination du risque d’erreur de montage, cette approche mobile doit apporter aussi la flexibilité qui doit permettre s’assurer la montée en cadence de l’A350 : « Au travers de Delmia, on peut jouer sur les séquencements techniques, jouer de nouveaux scénarios pour optimiser le montage de l’avion. Pour passer d’une cadence de 3 avions / mois à 7 puis 13, avant de se dire qu’il faut plus de personnes, plus d’outillages et une nouvelle usine, il faut repenser les séquencements techniques afin de paralléliser certaines tâches, travailler différemment. C’est ce que nous essayons de faire à St Nazaire qui est très moteur sur le sujet, mais ce n’est pas simple car quand une usine travaille sur 4 à 5 programmes différents, qu’elle a des exigences de production terribles. »

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