Guide de la gestion des stocks et de l'entreposage numérique de pièces détachées

La gestion des pièces détachées est une tâche sans fin qui requiert de trouver l'équilibre parfait entre la demande de pièces détachées, les quantités minimales de commande, les délais de production des pièces, et le coût de maintien des stocks. Mais est-ce le seul moyen ?

L'entreposage numérique et la fabrication numérique de pièces détachées peuvent sembler n'être que des mots à la mode, mais ce sont des solutions de plus en plus puissantes qui permettent aux entreprises de résoudre les problèmes liés à la conservation et au maintien d'un stock de pièces détachées, tout en améliorant leurs résultats et en optimisant les chaînes d'approvisionnement.

Dans ce guide, nous mettons en évidence les meilleures pratiques en matière de gestion des stocks de pièces détachées, nous comparons les stocks physiques à l'entreposage numérique de pièces détachées et vous expliquons comment utiliser des outils de fabrication numérique tels que les imprimantes 3D pour produire des pièces détachées à la demande.

Le processus traditionnel de gestion des stocks de pièces détachées consiste à compter physiquement les stocks et à faire le point sur l'emplacement des pièces détachées dans l'entrepôt ou l'atelier de fabrication. Le responsable garde un œil sur les ruptures de stock, la logistique et les délais de livraison. Ce processus physique est sujet à des erreurs humaines qui peuvent entraîner des temps d'arrêt imprévus, des pertes d'argent et divers problèmes opérationnels.

La numérisation fournit des outils permettant d'optimiser les processus de gestion des stocks physiques et, dans certains cas, de résoudre les problèmes opérationnels auxquels ces processus sont soumis dans l'entrepôt ou l'atelier de fabrication. 

La mise en œuvre réussie d'un cadre optimisé de gestion des stocks de pièces détachées commence par l'adoption par tous de lignes directrices ou de meilleures pratiques :

1. Classer systématiquement les composants : La première étape de l'optimisation d'un stock de pièces détachées consiste à adopter ou à développer une méthode de classification des pièces. La méthode de classification doit prendre en considération les composants nécessaires à l'entretien ou à la réparation des machines essentielles. Deux méthodes conventionnelles de classification des composants sont couramment utilisées pour mettre en œuvre les processus de gestion des stocks physiques de pièces détachées. Ces méthodes sont les processus analytiques ABC et XYZ. 
   L'approche de l'analyse ABC attribue de l'importance aux composants dont les valeurs de consommation sont les plus élevées. La valeur de consommation fait référence aux composants qui sont utilisés beaucoup plus fréquemment que les autres. Dans le cadre de cette approche, les pièces de rechange classées dans la catégorie « A » se voient attribuer une valeur de consommation supérieure à celle des pièces classées dans la catégorie « B ». Cette évaluation permet aux gestionnaires de stocks de disposer d'informations nécessaires pour s'approvisionner en pièces ayant une valeur de consommation plus élevée. 
   L'analyse XYZ est utilisée pour classer les pièces de rechange en fonction de la variabilité de leurs cycles de demande. Par exemple, les pièces X font l'objet d'une demande constante tout au long des cycles de production ou de périodes spécifiques. Les pièces Y représentent des pièces dont la demande varie dans une certaine mesure, et la demande de pièces Z est celle qui varie le plus, ce qui rend difficile la prévision du nombre de pièces détachées Z à stocker.

2. Optimiser la nomenclature (BOM): La nomenclature est une liste structurée de tous les matériaux et composants nécessaires à la fabrication d'un produit. En ce qui concerne la maintenance et les réparations, la nomenclature conventionnelle indique quelles pièces détachées sont nécessaires à la réparation des équipements de production. L'optimisation de la nomenclature commence par la mise en place d'un calendrier de mise à jour continue du stock de pièces détachées en temps réel. L'optimisation de la nomenclature permet de réduire les imprécisions et de s'assurer que l'inventaire contient les pièces détachées nécessaires aux activités de maintenance et de réparation.

3. Mettre en place un ordre de travail : Les ordres de travail jouent un rôle important pour identifier ce qui sort du stock de pièces détachées, les ruptures de stock et les besoins de remplacement. Les erreurs humaines (ex : l'oubli d'un ordre de travail formel pour des pièces usagées) peuvent entraîner des temps d'arrêt non planifiés et des problèmes de maintenance à long terme. L'intégration d'ordres de travail utilisant des solutions de numérisation telles que la planification et les rapports automatisés réduit les erreurs humaines et optimise le processus. 

4. Mettre l'accent sur la formation continue des employés : Les meilleures intentions du monde n'empêchent pas de commettre des erreurs. Ces erreurs de calcul et d'enregistrement peuvent être réduites grâce à l'adoption d'outils numériques de gestion des stocks de pièces détachées et à une formation adéquate du personnel chargé de la gestion des stocks. Les programmes de formation doivent prendre en compte l'utilisation des processus de gestion des stocks physiques et numériques afin de s'assurer que les employés sont bien formés à l'utilisation de l'un ou l'autre processus ou d'un hybride des deux.

5. Rendre les stocks accessibles : Le processus de gestion des stocks doit permettre de conserver les pièces détachées en stock et de s'assurer qu'elles sont accessibles aux employés. Un inventaire centralisé offre une vue d'ensemble claire des pièces en stock et de leur emplacement, ce qui améliore l'efficacité sur le lieu de travail. 

6. Investir dans un système de gestion des stocks : L'adoption de plateformes numériques permet aux entrepôts et aux unités de production de disposer de systèmes intuitifs qui automatisent le processus de gestion des stocks. Ces plateformes sont dotées de fonctions telles que des systèmes de notification et des analyses de données qui mettent en œuvre un grand nombre des meilleures pratiques décrites ci-dessus.  Les capacités d'un système de gestion des stocks peuvent également être améliorées lorsqu'il est associé à des solutions IoT pour le suivi des pièces détachées tout au long de la chaîne d'approvisionnement et à des outils de prévision pour les besoins futurs en pièces détachées. Cela permet de prévoir les ruptures de stock et d'y remédier avant qu'elles ne se produisent.

En général, les entreprises gèrent des entrepôts physiques et des espaces de stockage dédiés à l'hébergement et au maintien de stocks importants de pièces détachées jusqu'à ce qu'on en ait besoin. Ces stocks de pièces détachées occupent un vaste espace et nécessitent un entretien régulier pour garantir que les pièces détachées restent dans un état parfait jusqu'à ce qu'elles soient utilisées. La gestion de l'espace de stockage et des stocks physiques de pièces bloque des ressources financières considérables qui pourraient être utilisées de manière plus productive ailleurs.

Les entreprises qui font appel à des tiers pour obtenir des pièces détachées sont également confrontées à d'autres problèmes liés à la tenue à jour de l'inventaire. Ces problèmes comprennent l'allongement des délais lorsque le fabricant tiers doit faire face à une augmentation de la demande, les arrêts de production et, dans des cas extrêmes, la faillite. Les perturbations de la chaîne d'approvisionnement dues par exemple à une pandémie ou à des problèmes politiques peuvent entraîner une augmentation des délais de livraison des pièces détachées. Les quantités minimales de commande signifient également que les entreprises doivent souvent commander plus de pièces que la demande prévue.

L'entreposage numérique et la fabrication numérique de pièces détachées offrent des solutions pour résoudre les problèmes liés à l'inventaire physique des pièces détachées.

L'entrepôt numérique est une plateforme numérique qui stocke les conceptions de pièces détachées numérisées et les plans pour produire ces conceptions à la demande. Il s'agit essentiellement d'un inventaire numérique de fichiers CAO, de modèles 3D et d'autres plans. Pour produire des pièces, il suffit simplement d'envoyer le fichier numérique à une imprimante 3D ou à un autre outil de fabrication numérique dans les locaux de l'entreprise ou chez un prestataire de services.

Un entrepôt numérique peut être une simple plateforme de stockage en ligne (Google Drive, Microsoft OneDrive, Dropbox, Bynder, etc.), mais il existe également des solutions plus sophistiquées sur le marché, avec des fonctions plus avancées comme la catégorisation, le marquage, le filtrage, la recherche avancée et des liens vers des fournisseurs de services.

Les avantages de l'entreposage numérique et de la fabrication numérique de pièces détachées sont les suivants :

• Coûts réduits : En réduisant la taille de l'inventaire physique, les entreprises peuvent réduire les dépenses liées au stockage des pièces détachées et à l'entretien de vastes installations de stockage.

• Meilleurs délais de production :La complexité et la longueur des chaînes d'approvisionnement font que les pièces et les composants mettent souvent des semaines ou des mois à arriver, ce qui rend le processus peu flexible et oblige les entreprises à ajouter une marge substantielle pour tenir compte des incertitudes. Les outils de fabrication numérique peuvent quant à eux produire à la demande de nouveaux lots de pièces en quelques jours.  

• Protection de la chaîne d'approvisionnement : La récente pandémie de COVID-19 et la guerre en Ukraine ont montré que les chaînes d'approvisionnement complexes sont susceptibles d'être perturbées. L'entreposage numérique réduit les risques et rapproche la production de l'utilisateur final.

• Pas de quantités minimales de commandes : Les processus traditionnels de fabrication industrielle visent à produire de grandes quantités de pièces identiques afin de réaliser des économies d'échelle, ce qui peut poser problème lorsque seuls de petits volumes de pièces de rechange sont nécessaires. Les outils de fabrication numérique n'imposent pas de quantités minimales de commande et peuvent produire des pièces à la demande.  

• Moins de gaspillage : Les pièces stockées dans les entrepôts risquent de devenir obsolètes au fur et à mesure que le produit évolue, ce qui entraîne du gaspillage. Les designs stockés dans des entrepôts numériques peuvent être modifiés, mis à jour et produits uniquement à la demande, ce qui réduit les déchets et l'empreinte carbone de l'entreprise.

Quand est-il judicieux d'avoir un inventaire physique et quand faut-il créer un entrepôt numérique ? Dans la plupart des cas, la réponse est de combiner les deux, afin de maximiser les avantages de chaque approche. 

Selon le professeur Jeannette Song, le fait d'avoir certaines pièces en stock et d'imprimer en 3D d'autres pièces à la demande permet d'optimiser le processus de gestion des stocks de pièces détachées. L'application de solutions analytiques pour prévoir la demande permet également de s'assurer qu'un nombre exact de pièces est stocké et que la demande supplémentaire peut être satisfaite par la fabrication numérique. 

Cette approche hybride permet de réduire les coûts et les déchets liés aux inventaires physiques, tout en compensant les limites de fabrication associées aux inventaires numériques.

Une bonne pratique consiste par exemple à conserver un stock important de pièces de rechange essentielles. Les pièces nécessaires en grande quantité seront probablement toujours plus rentables à produire avec les outils de fabrication traditionnels, tandis que l'entreposage et la fabrication numériques peuvent permettre de réaliser des économies substantielles sur les petites quantités de pièces de rechange (~1-10 000 unités). Les matériaux, les dimensions des pièces et d'autres spécifications fonctionnelles définissent également les meilleures méthodes de production et d'inventaire pour certaines pièces. Les équipementiers doivent également calculer le retour sur investissement en fonction de différents facteurs : obsolescence, risque de pénurie d'approvisionnement, marge de manœuvre pour la réduction des stocks, etc. Des logiciels tels que 3YOURMIND ou Spare Parts 3D peuvent aider à analyser les stocks de pièces détachées et à évaluer le potentiel de chaque pièce.

Enfin, une approche hybride permet également aux fabricants de se lancer plus facilement dans la numérisation tout en continuant à s'appuyer sur des méthodes traditionnelles éprouvées.

Les pièces de l'entrepôt numérique doivent être représentées par des fichiers numériques. Si votre pièce ou produit a été conçu à l'aide d'un logiciel CAO, le fichier numérique devrait être facilement accessible.

Pour les pièces détachées plus anciennes, la rétro-ingénierie par scan 3D et la modélisation 3D sont les outils utilisés pour constituer l'inventaire numérique des pièces détachées.

Pour commencer, les entreprises peuvent utiliser une simple plateforme de stockage en ligne, une solution logicielle d'entrepôt numérique ou développer une solution entièrement propriétaire. Pour ceux qui prévoient de commander des pièces à la demande, certains fournisseurs de services d'impression 3D proposent également des solutions d'entreposage numérique.

Les procédés d'impression 3D ou de fabrication additive créent des pièces tridimensionnelles à partir de modèles de conception assistée par ordinateur (CAO) en ajoutant successivement du matériau couche par couche jusqu'à ce que la pièce soit réalisée.

L'impression 3D est omniprésente en prototypage et en développement de produits depuis des décennies. À présent, cette technologie avancée devient très courante en production industrielle. Dans le processus de développement de produits, les fabricants tirent déjà parti de la flexibilité de l'impression 3D pour produire des outils en interne, tels que des gabarits, des fixations et d'autres aides à la fabrication, ou même des outils rapides tels que des moules pour le moulage par injection ou le thermoformage.

Les récents progrès en matière de matériel, de matériaux et de logiciels ouvrent la voie à l'impression 3D de pièces fonctionnelles de haute précision pouvant servir de pièces d'utilisation finale (c'est-à-dire les pièces vendues et utilisées par le client final). Les entreprises sont désormais capables de commercialiser des produits innovants et de produire facilement de petites ou moyennes séries.

Les imprimantes 3D sont le plus souvent utilisées pour produire des pièces en plastique. Des imprimantes 3D métal sont également disponibles, mais à un coût nettement plus élevé. Il existe de nombreux types d'imprimantes 3D, les procédés les plus courants pour la production de pièces en plastique étant : le frittage sélectif par laser (SLS), la stéréolithographie (SLA) et le dépôt de fil fondu (FDM).

Alors que la plupart des processus de fabrication traditionnels nécessitent des machines industrielles coûteuses, des installations dédiées et des opérateurs qualifiés, l'impression 3D permet aux compagnies d'internaliser leur production. Les systèmes compacts d'impression 3D de bureau ou d'atelier permettant de fabriquer des pièces en plastique sont abordables et demandent peu de place et pas de compétences particulières. Cela permet à des professionnels, ingénieurs, concepteurs et fabricants d'augmenter le nombre d'itérations et d'accélérer les cycles de production, passant de quelques jours ou semaines à quelques heures.

Ringbrothers, un atelier de voitures personnalisées primé, a d'abord utilisé l'impression 3D SLA en interne comme outil de prototypage afin d'élaborer des modèles plus rapidement et de manière plus rentable. L'adoption de l'impression 3D a permis de stimuler la créativité de l'équipe et d'augmenter la qualité des pièces finales, qui incluent des pièces détachées pour voitures.

L'équipe a utilisé des pièces imprimées en 3D dans l'assemblage final d'un rétroviseur. Placée à l'intérieur d'une coque carbone, l'une d'elles sert de fixation permanente, et d'autres pièces y sont vissées. Pour un autre projet, l'équipe a utilisé un matériau d'impression 3D moulable pour fabriquer un emblème destiné à une voiture personnalisée.

« Ce niveau de détail n'aurait pas été atteint si nous n'avions pas pu imprimer en 3D la cire et demandé [à notre joaillier]de la couler en interne », a déclaré le spécialiste du développement de produits Matt Moseman.

Ashley Furniture, le plus grand fabricant de meubles au monde, a intégré de nouvelles technologies dans ses usines, de l’impression 3D à la robotique. Ashley Furniture utilise plus de 700 pièces imprimées en 3D sur son site d'Arcadia dans le Wisconsin, au milieu des robots industriels et des fraiseuses à commande numérique, de l’assemblage à la fabrication.

Outre les aides à la fabrication, certaines de leurs applications les plus pratiques sont les pièces de rechange pour les ateliers de fabrication. Il fallait une bague de retenue à vide pour une perceuse point à point, mais il n’était pas possible de l’acheter seule. La seule option était d’acheter l’assemblage entier, qui est très coûteux.

« L’entreprise ne voulait pas vendre la bague seule ; nous aurions dû acheter la cellule entière pour 700 $ », a déclaré l'ingénieur de production Brian Konkel. « Au lieu de cela, nous avons pu réaliser un scan 3D de la pièce pour capturer la géométrie et imprimer une pièce de rechange pour moins de 1 $, ce qui nous a permis de continuer à exploiter notre perceuse et nous a évité d’acheter l’ensemble complet. »

Au lieu de racheter un appareil complet pour 700 $, l’entreprise a imprimé en 3D la pièce à remplacer pour moins de 1 $.

L'atelier d'usinage A&M Tool and Design a étendu son utilisation de l'impression 3D à la production de pièces fonctionnelles telles que des fixations et plusieurs pièces d'utilisation finale. Lorsqu'il s'est rendu compte qu'un anneau de couplage pour une polisseuse de lentilles livré deux jours avant une présentation importante n'était pas de la bonne dimension, M. Little a imprimé une pièce en Durable Resin pour le remplacer rapidement. L'anneau imprimé a été utilisé pour entrainer un moteur de deux chevaux sur une ponceuse.

Tessy Plastics, fabricant sous contrat de pièces en plastique pour le secteur de la santé, a utilisé l'imprimante 3D SLS de la série Fuse pour fabriquer à la demande un système de poulie de courroie de distribution de rechange. Dans ce scénario, un changement de dernière minute dans les exigences du client aurait retardé la production de plusieurs jours si des processus de fabrication traditionnels avaient été utilisés. Grâce à l'impression 3D, Tessy Plastics a pu rapidement imprimer en 3D le système de remplacement, et la pièce finale a été utilisée pendant des semaines.

Les outils à commande numérique par ordinateur (CNC) sont des procédés de fabrication soustractive. Ils consistent à prendre des blocs, des barres ou des tiges solides en plastique, en métal ou en d'autres matériaux, et de les façonner en enlevant de la matière par découpe, forage, perçage et meulage.

Les outils CNC comprennent les outils d'usinage CNC, qui enlèvent de la matière soit avec un outil rotatif et une pièce fixe (fraisage), soit avec une pièce rotative et un outil fixe (tournage). Les découpeuses laser utilisent un laser pour graver ou tailler des matériaux avec une grande précision. Les découpeuses à jet d'eau utilisent un mélange d'eau et d'un matériau abrasif sous haute pression, et peuvent découper à peu près n'importe quel matériau. Les fraiseuses et les tours CNC peuvent avoir plusieurs axes, ce qui leur permet de reproduire des conceptions plus complexes. Les découpeuses laser et à jet d'eau sont plus adaptées aux pièces plates.

Les outils CNC peuvent façonner des pièces en plastique, en métal mou, en métal dur (machines industrielles), en bois, en acrylique, en pierre, en verre et en matériaux composites. Elles sont idéales pour produire des pièces finales, des pièces structurelles et de l'outillage personnalisés ou en petites séries pour de nombreux secteurs.

Par rapport aux outils de fabrication additive, les outils CNC sont plus compliqués à mettre en place et à utiliser, tandis que certains matériaux et conceptions peuvent nécessiter un outillage, une manipulation, un positionnement et un traitement spéciaux. Ils sont donc mieux adaptés aux petites séries, la fabrication de pièces uniques étant moins coûteuse avec des procédés additifs. L'usinage est idéal pour fabriquer de petites séries de pièces requérant des tolérances serrées et présentant des formes difficiles à mouler, comme les poulies, les engrenages et les coussinets.

L'usinage est soumis à plus de contraintes concernant la géométrie des pièces que l'impression 3D. Le coût par pièce usinée augmente avec la complexité de la pièce. Des contre-dépouilles, des passages et des motifs particuliers sur plusieurs faces de la pièce augmentent les coûts. Les procédés d'usinage nécessitent des marges de tolérances pour l'accès des outils, et certaines géométries de la pièce, comme des canaux internes incurvés, sont difficiles voire impossibles à obtenir avec les méthodes soustractives conventionnelles.

La mise en place d'un inventaire numérique de pièces détachées est un moyen rentable de réduire les coûts de gestion des stocks. Combiner ce système à un outil de fabrication numérique tel qu'une imprimante 3D permet aux fabricants de fabriquer rapidement à la demande, de réduire les coûts, d'améliorer la résilience et de diminuer les temps d'arrêt.

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