La production modulaire

La demande croissante de solutions individuelles et de petits lots de production mène à des innovations et des cycles de vie des produits de plus en plus courts. Des temps de production et d’innovation réduits peuvent être un problème pour les fabricants, surtout pour ceux issus de l’industrie pharmaceutique et de transformation. Les usines de production utilisées dans ces industries ainsi que dans les domaines des cosmétiques et de l’agroalimentaire ne sont généralement pas assez flexibles pour pouvoir s’adapter et changer rapidement.

Découvrez la production modulaire qui simplifie les processus de modification des quantités de production ou d’adaptation de l’équipement afin de produire de nouveaux produits ou formules. La production modulaire divise des tâches importantes en plusieurs modules. La production est divisée en services individuels et chacun de ces services est standardisé. Grâce à l’interconnexion des modules, de multiples possibilités de configuration existent. Les fabricants produisent plus rapidement, changeant les configurations au besoin selon le produit créé.

La production modulaire et le Module Type Package (MTP) fournissent une solution très performante qui a révolutionné la production à travers de multiples industries. Avant d’examiner les avantages du MTP et de la production modulaire, penchons-nous sur les défis que les fabricants rencontrent avec la production agile.

1. Une concurrence accrue

La concurrence est élevée pour les fabricants dans le monde entier. Les fabricants doivent rivaliser sur les prix et la productivité. Le salaire qu’ils paient à leurs employés influence aussi leur compétitivité. Par exemple, les entreprises basées aux États-Unis pourraient avoir des difficultés à faire face aux coûts, principalement parce que les fabricants d’autres pays bénéficient d'un coût de main d'œuvre plus compétitif. Au Royaume-Uni, la pénurie de main-d'œuvre actuelle pourrait empêcher les fabricants britanniques d’affronter la concurrence à l’échelle mondiale.

Un autre domaine de concurrence est la production. Certains fabricants peuvent produire plus de produits plus rapidement que d’autres.

Pour devancer la concurrence et rester en tête, les fabricants devraient se concentrer sur les points suivants :

Construire une marque solide et une bonne réputation
Améliorer la compétitivité des prix sans que cela ne nuise aux résultats
Utiliser la technologie pour renforcer l’innovation

2. Des coûts de production élevés

De nombreux fabricants rencontrent deux problèmes qui contribuent directement à des coûts de production élevés : des perturbations au niveau des chaînes d’approvisionnement et des pénuries de main-d'œuvre. Les coûts de production comprennent le prix des matériaux, le coût de la main-d'œuvre et tous les frais généraux associés à la gestion d'une usine. Dans certains cas, les coûts de production peuvent être hors de contrôle pour un fabricant. Par exemple, l’inflation ou des perturbations au niveau des chaînes d’approvisionnement peuvent mener à une augmentation du prix des matériaux, ce qui augmente les coûts de production d’une entreprise.

Des pénuries de main-d'œuvre font également faire augmenter les coûts de production. Quand il y a plus de postes vacants que de travailleurs, les entreprises doivent souvent proposer des salaires plus élevés aux employés pour rendre les postes plus attractifs. Des pénuries de main-d'œuvre font aussi augmenter les coûts de production étant donné que la production ralentit quand il n’y a pas assez de personnes dans l’usine.

Heureusement, il existe des façons de réduire les coûts de production. Si des problèmes au niveau des chaînes d’approvisionnement empêchent une entreprise d’obtenir les matériaux appropriés, elle peut considérer des options de substitution qui sont plus facilement disponibles. Les méthodes de production modulaire améliorent également la flexibilité, ce qui réduit les coûts.

3. Des cycles de vie des produits plus courts

Les cycles de vie des produits raccourcissent, ce qui peut représenter un défi pour les fabricants. Les fabricants investissent souvent énormément de temps et d’argent dans la production d’un nouveau produit, alors que ce produit ne reste que quelques années sur le marché.

Les entreprises doivent alors commercialiser et fabriquer un nouveau produit, ce qui leur coûte encore plus d’argent et de temps. Des cycles de vie des produits plus courts nuisent aux fabricants des façons suivantes:

Possibilité réduite de faire un profit
Difficulté accrue à prévoir la performance d’un produit
Flexibilité réduite et faible marge d’erreur

Adopter un processus de production de petits lots permet aux fabricants de s’ajuster et de s’adapter aux cycles réduits de vie des produits.

4. Une demande accrue de produits personnalisés

La personnalisation est populaire, ce qui peut être une bonne nouvelle pour les entreprises qui cherchent à se démarquer de la concurrence, mais une difficulté pour les fabricants qui produisent des produits personnalisés. Cela ne suffit plus qu’une entreprise fabrique le même produit blanc et que d’autres entreprises mettent leur marque dessus. Dorénavant, ce produit doit se démarquer du reste.

Pour les usines, des méthodes de production anciennes compliquent l’ajustement et l’adaptation nécessaire de la production afin de pouvoir fabriquer une gamme plus large de produits personnalisés. Pour les fabricants, le MTP et la production modulaire facilitent le changement de la configuration de leurs usines afin de permettre la production agile de différents produits.

1. Augmenter la capacité d’innovation

Une concurrence accrue signifie que les entreprises doivent innover davantage pour rester pertinentes et donner envie à leurs clients de revenir. Cela veut dire que les entreprises se sentent obligées de lancer régulièrement de nouvelles gammes de produits ou des variations de leurs produits les plus populaires.

Prenons l’exemple des versions aromatisées de sodas, des différentes variantes de biscuits fourrés ou des nouvelles teintes de rouges à lèvres et de blushs. Les groupes pharmaceutiques adaptent la formulation des médicaments ou des suppléments pour garder leurs brevets. Les constructeurs automobiles lancent de nouveaux modèles de leurs véhicules les plus populaires. À chaque fois qu'une entreprise lance un nouveau produit ou une variation d’un produit, le processus de fabrication doit changer.

Grâce à la modularisation, un fabricant peut considérablement réduire le risque d’investissement. Elle peut modifier la capacité de production du nouveau produit selon la demande du marché. Par exemple, si un nouvel arôme de soda s’avère plus populaire que l’original, une entreprise qui a adopté la production modulaire peut ajuster ses usines pour augmenter la production du nouveau produit plus populaire. La modularisation aide les fabricants à rester compétitifs.

2. Réduire les coûts de production de 40 %

Les méthodes de fabrication traditionnelles coûtent énormément de temps et d’argent pour modifier la configuration de l’usine quand on change de produits. Grâce à la production modulaire, les coûts peuvent chuter de 40 %, ce qui permet d’être plus flexible. Les coûts de production réduits sont particulièrement notables quand une usine produit des petites quantités de chaque objet.

La production modulaire et le MTP simplifient la transition d’un processus de fabrication à un autre. Une usine peut consacrer les deux premiers jours d’une semaine à produire le Produit A, puis passer au Produit B pendant un jour. Elle peut ensuite modifier sa configuration pour pouvoir produire le Produit C pendant les deux jours restants, sans que la transition ne coûte énormément de temps et d’argent.

3. Réduire le délai de commercialisation de 50 %

Des cycles de vie des produits courts nécessitent un délai de commercialisation plus court. Plus vite une entreprise commercialise un produit, plus vite elle peut jauger le succès du produit. Si le produit fonctionne bien, l’entreprise peut continuer à le produire et à le vendre. Si c’est un échec, l’entreprise peut abandonner le produit et passer à l’option suivante.

Une méthode de production modulaire réduit le délai de commercialisation de 50 % parce qu’elle s’appuie sur des modules préfabriqués. Les ingénieurs peuvent intégrer les modules dans le système de contrôle des processus à moindres frais. Le développement de produits en utilisant une méthode modulaire est également plus rapide étant donné qu’il est beaucoup plus facile de passer de la phase de laboratoire, ou phase de développement, à la phase de production.

4. Une flexibilité de production maximale

Avec la mise en place de la production modulaire, les usines gagnent en flexibilité. Les ingénieurs peuvent facilement passer d’un module à un autre lors de la modification du processus de production sans devoir repenser ou modifier leurs opérations. Les unités modulaires peuvent également être réutilisées au besoin.

La production modulaire donne également plus de liberté aux fabricants au niveau du choix des machines qu'ils utilisent. Les méthodes traditionnelles nécessitent l’utilisation de machines venant d’entreprises spécifiques ou de tous les mêmes équipements. Ce n’est plus le cas avec un processus de production modulaire.

Qu’est-ce qu’un Modular Type Package?

Le Modular Type Package, ou MTP, permet l’interopérabilité en créant un cadre pour les modèles de données d’équipement. Le MTP décrit de façon fonctionnelle les interfaces et les propriétés de processus sans tenir compte de la technologie ou du fabricant. Cela permet à différents modules d’être interconnectés et d’être réutilisés facilement, même si différents producteurs les fabriquent.

Les modules comprennent des fonctionnalités qui réduisent leur dépendance mutuelle. Une façon d’illustrer le fonctionnement du MTP est de penser à une maison avec un ordinateur et une imprimante. Les deux peuvent fonctionner ensemble, même s’ils ne sont pas produits par le même fabricant. Différents modèles d’imprimantes fonctionnent avec de multiples modèles d’ordinateurs parce qu’un pilote est fourni avec chaque type d’imprimante. L’utilisateur installe le pilote de l’imprimante sur l’ordinateur de la maison. Le pilote fournit à l’ordinateur les informations dont il a besoin pour faire fonctionner l’imprimante.

Dans cet exemple, l’imprimante est le module, le pilote est le MTP et l’ordinateur est le contrôle de processus. Si l’imprimante tombe en panne ou qu’une personne veut passer d’un périphérique couleur à un périphérique noir et blanc, il suffit de remplacer ou de changer le module et le MTP, mais pas le contrôle de processus.

Toutes les informations fournies par un MTP sont dans un format standardisé, ce qui facilite l’intégration appelée Process Orchestration Layer (zenon-POL). zenon-POL et l'éditeur zenon (zenon Engineering Studio) s’imbriquent de façon totalement automatisée. Toutes les étapes de configuration sont automatisées dans l’Engineering Studio et transférées au runtime (Service Engine) via le POL, ce qui résulte en un système de contrôle des processus (PCS) généré de façon automatique en quelques clics.

La majorité de l’ingénierie intègre déjà l'ingénierie modulaire. Par conséquent, l’intégration des modules totalement automatisés dans le système de contrôle des processus implique bien moins de dépenses pour l’ingénierie.

Tous les modules compatibles avec MTP et leurs statuts sont gérés via zenon Process Equipment Assembly (PEA). Cela fournit un aperçu des modules actuellement intégrés dans un POL et ceux disponibles.

Production de MTP

Le processus de production MTP

Le processus de production MTP se déroule généralement comme suit:

Le MTP contient des informations dans un format standardisé. Les MTPs sont conçus pour contenir des informations qui définissent les interfaces de la technologie et qui créent les images et la logique de contrôle. Le MTP est importé dans le Process Orchestration Layer, tel que zenon POL.
Après l’importation, le MTP doit être configuré. Les paramètres de service sont établis et les liens logistiques sont créés.
L’association professionnelle à but non lucratif International Society of Automation (ISA) a créé ISA-88 pour définir les modèles et les termes concernant le Batch Control. L’objectif de ISA-88 est de permettre aux fournisseurs de systèmes d’automatisation de communiquer, de configurer et d’intégrer des batchs plus facilement. De nombreux fabricants utilisent ISA-88 pour surveiller la production de batchs. Avec le MTP, le concept de ISA-88 évolue vers un modèle indépendant de type « brancher et produire », un modèle de fournisseur ouvert.
La dernière étape du processus est d’effectuer des tests pour s’assurer que le MTP est correctement intégré dans le POL. On pourrait comparer cela avec le fait d’imprimer une page test après avoir configuré une nouvelle imprimante. Si la page s’imprime et que tout va bien, vous pouvez alors imprimer les documents dont vous avez besoin.

La production pharmaceutique

Les fabricants pharmaceutiques travaillent dans une industrie hautement réglementée nécessitant une surveillance constante pour s’assurer du respect des normes. De nombreux fabricants produisent également différents types de médicaments et de traitements, ce qui nécessite de l’agilité et de la flexibilité au niveau de la production. Une usine pourrait devoir produire le Médicament A une semaine et le Médicament B celle d’après. Ou, selon la demande, une usine pourrait devoir modifier son programme de production. Par exemple, durant l’hiver, une usine pourrait devoir se concentrer sur la production de vaccins contre la grippe au lieu d’autres produits.

Les entreprises qui fabriquent des produits pharmaceutiques tirent profit de la production modulaire parce qu’elle leur permet de changer au besoin. Elles peuvent facilement programmer l’équipement pour produire différents médicaments et produits, tout en réduisant le risque de contamination croisée et d’autres problèmes de sécurité.
Les produits chimiques

De la même façon, les entreprises qui produisent des produits chimiques, ceux utilisés dans des produits de nettoyage, produits médicaux ou des colorants, doivent respecter les réglementations tout en restant flexibles. Un processus de production modulaire permet à une usine chimique d’ajuster ses programmes de production en fonction de la demande pour ses différents produits.
L’eau et les eaux usées

Les usines qui traitent l’eau et les eaux usées ou qui contribuent à l’infrastructure énergétique peuvent également profiter de la production modulaire. Le MTP et la production modulaire permettent à ces usines d’être flexibles, de réduire les coûts et de maintenir la sécurité.
Transformation

L’i ndustrie de transformation utilise souvent une formule spécifique pour combiner les matières premières et les ressources afin de les transformer en biens tels que des produits cosmétiques, plastiques, chimiques et alimentaires. Généralement, les biens créés dans l’industrie de transformation suivent une recette spécifique et, une fois qu’ils sont fabriqués, ils ne peuvent plus être décomposés en leurs composants individuels.

Dans de nombreux cas, modifier légèrement une formule ou recette peut mener à d’énormes changements au niveau du processus de fabrication d’un bien ou produit particulier. La production modulaire permet à l’industrie de transformation de faire des ajustements au besoin sans devoir dépenser beaucoup d’argent.
Produits alimentaires et boissons

Les entreprises alimentaires et de boissons lancent constamment des nouveaux produits et les fabricants doivent réussir à gérer des cycles de vie des produits plus courts et une plus grande diversité sur le marché. La production modulaire leur permet de le faire en éliminant la nécessité de totalement reconfigurer l’équipement à chaque fois qu’un nouveau produit est créé ou qu’un ancien produit est retiré.

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The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.