«Je souhaite changer l’avenir de la construction automobile grâce aux compétences de Toyota. Pour y parvenir, nous devons faire évoluer les atouts monozukuri spécifiques à Toyota en conjuguant les compétences humaines, la technologie et les techniques numériques», déclare Kazuaki Shingo, chief production officer chez Toyota Motor Corporation.
«Avec la BEV Factory, nous espérons changer l’avenir des véhicules électriques à batterie en transformant les véhicules, la fabrication et notre manière de travailler», précise Takero Kato, président de la BEV Factory de Toyota Motor Corporation.
Lors du récent atelier monozukuri («l’art de fabriquer des objets») Kazuaki Shingo, chief production officer chez Toyota Motor Corporation, a expliqué l’approche transformatrice de la construction automobile adoptée par Toyota, qui mise sur sa philosophie centrée sur l’humain en matière de fabrication.
Une approche de la fabrication centrée sur l’humain
Toyota Motor Corporation a hérité de son fondateur Kiichiro Toyoda une approche de la fabrication centrée sur l’humain: «Faire les choses pour le bénéfice des autres.»
C’est cette philosophie qui a donné naissance au système de production Toyota (Toyota Production System – TPS) dont l’objectif est de maximiser l’utilisation des ressources humaines afin de raccourcir les délais d’exécution et d’affiner en permanence le jidoka (un principe d’automatisation avec intervention humaine). Le TPS mise sur des délais d’exécution plus courts facilitant la détection de problèmes et favorisant le kaizen («amélioration continue»). Ce style de monozukuri est propre à Toyota et constitue la base de son approche pour accélérer l’avenir de la construction automobile.
Toyota estime que pour concevoir l’«avenir de la construction automobile», il est nécessaire de faire évoluer la philosophie monozukuri en combinant 1) les bonnes pratiques centrées sur l’humain, en constante évolution aux 2) outils numériques et aux 3) technologies innovantes.
1) L’évolution constante des bonnes pratiques centrées sur l’humain pour l’avenir de la construction automobile
Voici quelques exemples de domaines pertinents où l’on fait évoluer les bonnes pratiques centrées sur l’humain pour l’avenir de la construction automobile:
Un environnement pour partager ses compétences, son ingéniosité et son savoir
Depuis sa création, Toyota encourage les membres de sa ligne de production à se réunir dans l’atelier pour partager leurs compétences, leur ingéniosité et leur savoir afin de créer et de fabriquer de nouveaux produits en série.
Toujours d’actualité, ce processus est soutenu par la mise en place d’un «studio de création» dans lequel les membres partagent leurs connaissances pour relever rapidement les défis des nouveaux processus de fabrication et échanger des idées qui peuvent vite être concrétisées par le développement de prototypes et la technologie de production en série.
L’importance constante de la base de compétences Takumi
Toyota emploie de nombreux professionnels de la construction hautement qualifiés, appelés Takumi. Ils réalisent un travail délicat pour fabriquer des produits d’excellente facture dont le niveau de qualité ne peut être obtenu par des robots.
Les compétences des Takumi étant pour beaucoup basées sur des connaissances pratiques tacites, leur transmission à la génération suivante pose un défi. Toyota utilise la technologie numérique afin de représenter les compétences pratiques des artisans d’une manière facile à comprendre pour la génération suivante. À l’avenir, il sera possible d’automatiser ces compétences.
Cette approche conduit d’ores et déjà à de nouvelles méthodes de fabrication et de traitement. Désormais, les ingénieurs Takumi sont notamment capables d’utiliser des technologies de traitement avancées pour réaliser des designs tout à fait uniques auparavant considérés comme trop difficiles à produire.
La première technologie de traitement des pare-chocs au monde, qui applique avec succès le formage incrémental aux matériaux en résine plastique de la nouvelle Lexus LC, en est un bon exemple.
Des lignes d’assemblage multi-modèles pour les besoins variés des clients
Il n’est pas rare de produire plusieurs modèles sur une seule ligne d’assemblage. Sur le site de Motomachi, le niveau de complexité est renforcé par la combinaison de plusieurs carrosseries et motorisations.
Ces variantes requièrent un degré d’agilité unique en matière de production, ce qui pose un défi encore plus grand aux ouvriers. Conformément au principe TPS visant à «faciliter le travail des autres», des techniques kaizen de haut niveau ont été identifiées. Celles-ci ont renforcé la polyvalence des ouvriers qui mettent désormais leur expérience au service des futurs défis complexes de la production.
2) Des outils numériques pour l’avenir de la construction automobile
Toyota utilise des outils numériques pour raccourcir les délais de fabrication des équipements et augmenter la productivité des sites existants.
Pour réduire les délais d’installation et de mise en service des nouveaux sites de production, des modèles numériques 3D sont utilisés dans la fabrication des équipements afin d’identifier des défauts et difficultés qui n’avaient pas été anticipés et qui risquent d’allonger les délais du fait d’une reconception et d’une refabrication.
Par ailleurs, l’utilisation d’un jumeau numérique réduit de moitié le temps de préparation de la production car les éventuels défauts du processus peuvent être identifiés en amont, permettant aux ouvriers Toyota de première ligne de mettre leurs connaissances et leur expérience au service de la conception de l’équipement.
Toyota utilise également les modèles 3D de ses sites existants pour améliorer la productivité tout en réduisant les délais d’implantation. Grâce à cette approche, d’autres processus ont également pu être automatisés.
3) Des technologies innovantes pour l’avenir de la construction automobile
Des technologies innovantes sont mises en place afin d’augmenter l’efficacité et la productivité.
Améliorer l’efficacité, accroître la productivité et raccourcir les délais de fabrication sont les points forts du TPS. Toyota identifie et met en œuvre des gains rapides pour optimiser la production en série de la prochaine génération de véhicules électriques à batterie.
L’objectif est de diviser par deux le nombre de processus et les investissements dans le site grâce à la nouvelle technologie modulaire de giga casting et à la ligne de production automotrice.
Technologie de giga casting
La nouvelle technologie de giga casting de Toyota utilise le moulage sous pression de l’aluminium, une technique qui élimine de nombreux procédés et pièces. Conçue comme une structure modulaire en trois parties, cette technologie présente l’avantage de permettre une fabrication et un assemblage dans un environnement ouvert.
L’architecture modulaire en trois parties garantit également une grande variété dans le type de véhicules conçus et produits.
La technologie de giga casting requiert un remplacement ponctuel des moules de coulée, qui prend environ 24 heures. Cependant, Toyota a pu réduire significativement cette durée en mettant à profit son savoir-faire en matière de fabrication de moteurs, et notamment de moulage basse pression et de moulage sous pression. En puisant dans ces compétences, les ingénieurs de Toyota ont développé une forme de moule optimale grâce à laquelle le remplacement des moules ne prend que 20 minutes.
Par ailleurs, une technologie d’analyse exclusive optimise la qualité des moulages, réduisant ainsi le nombre de moules défectueux.
En adoptant cette architecture unique en plus de son approche des moules de coulée, Toyota vise une hausse de 20% de la productivité par rapport aux normes actuelles du secteur.
Ligne de production automotrice
Le concept de ligne de production automotrice est déjà appliqué sur certaines lignes de soudage du site de Motomachi et constitue la base du développement et du déploiement futurs de la production de véhicules nouvelle génération. La nouvelle technologie de transport sur site améliore significativement la flexibilité de la conception des lignes et élimine le besoin de convoyeurs, ce qui réduit drastiquement les investissements au niveau de l’usine et le temps de préparation de la production.
Les véhicules automoteurs partiellement assemblés se déplacent en toute sécurité à une vitesse adaptée à la production en série, grâce à plusieurs facteurs: d’une part, leurs capteurs sont capables de reconnaître les véhicules, personnes et objets; d’autre part, tous les processus, de l’équipement au développement et à la production en série, sont internalisés en utilisant le savoir-faire et l’expérience que Toyota a accumulés lors du développement de sa technologie de conduite autonome.
Prochaines étapes pour la production en série des batteries nouvelle génération
Comme annoncé dans un précédent communiqué, Toyota ambitionne de commercialiser sa batterie nouvelle génération à électrolyte liquide, nommée Popularisation, en 2026-2027. La nouvelle batterie est conçue pour assurer une qualité élevée à moindre coût grâce à un matériau de base peu onéreux: le phosphate de fer lithié (LiFePO). Afin de maximiser la performance de la batterie Performance et de minimiser son coût, il est essentiel d’appliquer – rapidement – une grande quantité de pâte en couches régulières sur la feuille métallique. Toyota y parvient en mettant à profit 26 années de savoir-faire en matière de revêtement, qu’il doit à sa production de piles à combustible et de batteries pour les véhicules hybrides électriques.
En outre, la première batterie à l’état solide de Toyota devrait être commercialisée en 2027-2028.
Dans la batterie à l’état solide, les ions se déplacent dans un composant solide. Par conséquent, les couches d’anode, de cathode et d’électrolyte solide doivent être collées les unes aux autres, sans espace. Toyota a mis au point un processus d’empilage des batteries rapide, ultraprécis et qui préserve les différents matériaux, grâce à un mécanisme innovant et à une technologie de contrôle synchrone.
