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"La principale différence entre TopSolid et les autres systèmes de CAO, c'est que l'évolution de TopSolid le rapproche sans cesse des besoins des concepteurs." Avec une gamme de produits qui couvre aussi bien les composants électroniques que l'électronique grand public, l'électroménager, l'équipement d'automatisation industrielle, d'information et de communication et divers produits pour habitation, Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., plus connue pour ses marques Panasonic, National et Technics, est l'un des prinicipaux fabricants mondiaux de produits électriques et électroniques. Matsushita est cotée à la Bourse de Tokyo, sur différentes places boursières japonaises (6752) et du Pacifique (PCX : MC), ainsi qu'à la Bourse d'Amsterdam, de Dusseldorf, de Frankfort, de New York et de Paris.


Une réduction de 70 % de la main-d'œuvre et un coût élevé de la base de moulage

En 1996, le groupe Network Business Group de Panasonic AVC Networks Company a commencé à étudier la mise en place de réseaux de conception de solides 3D assistée par ordinateur. Avec la réorganisation de l'entreprise, la main-d'œuvre a été réduite à 30 % de l'effectif de période de pointe, ce qui exigeait d’améliorer l'efficacité de la conception. Une autre contrainte importante provenait du coût des bases de moulage : ce coût, fortement influencé par l'activité économique et les taux de change, impose un investissement lourd et risqué avant la vente du produit lui-même. Il mettait sous pression les concepteurs qui en étaient responsables, et le groupe devait trouver une solution rentable.

Quatre ingénieurs ont alors entrepris de relever le défi « d'organiser un système permettant de produire une base de moulage dans le plus bref délai et au moindre coût ». Cependant, avec une méthode classique de commande de la base de moulage (fournir des données de surface 3D pour la cavité et des dessins 2D pour le noyau de la pièce), ils ne pouvaient trouver aucune solution qui leur permette de créer des bases de moulage avec rapidité et pour un coût modique. Pour créer des données sur lesquelles les fabricants de bases puissent s'appuyer, ils se sont donc intéressés aux systèmes de CAO 3D.

Introduction de TopSolid

Matsushita ne s'est pas concentrée sur les systèmes de CAO haut de gamme, mais de milieu de gamme. Dans ce segment, elle a décidé de rechercher en priorité une fonction de modélisation permettant de concevoir la pièce, en plus des bases de moulage. Son choix s'est finalement porté sur TopSolid, un système développé en France par Missler Software et commercialisé au Japon par KODAMA Corporation.

L'introduction d'un système de CAO 3D et l'abandon des méthodes de conception 2D habituelles a d'abord posé des problèmes à Matsushita. TopSolid permettant la modélisation solide, surfacique et filaire dans un seul espace et un seul fichier, la société s'est ensuite trouvée en mesure de créer des modèles pièce par pièce en utilisant la conception 2D ou entièrement en 3D. 

Effet de la conception 3D

M. Kaneo se rappelle : « Une première base de moulage a été créée à partir des données 3D conçues dans TopSolid. Cela nous a permis de réduire légèrement le coût de la base de moulage, mais a allongé le temps de fabrication. En conséquence, les fabricants et les usines de bases de moulage ne pouvaient plus respecter leur calendrier de production. Après des discussions avec les fabricants, les concepteurs et le personnel d'usinage, nous avons compris que l’allongement du délai d'exécution provenait de la méthode de commande de la base de moulage : même lorsque nous fournissions des données 3D, la commande formelle de la base de moulage était passée avec les dessins 2D.

Les ingénieurs impliqués ont d'abord cherché à réduire le temps d'usinage en modifiant la forme pour accélérer la création de la base de moulage, en organisant des réunions sur la création des surfaces détaillées (entre autres) et en essayant de réduire l'utilisation de l'usinage par électro-érosion. Pour le noyau, ils ont défini une règle de modélisation des rayons de congés et des angles de dépouille leur permettant d'usiner les pièces à l'aide des fraises en bout existantes. Pour qu'il ne soit plus nécessaire de modifier les données sur le site des fabricants de bases de moulage, ils ont décidé d'appliquer une valeur de tolérance moyenne lors de la conception. Lors de la transition de la conception 2D à la conception 3D, Matsushita a également annoncé aux fabricants de bases de moulage qu'en cas d'erreur d'usinage résultant d'un strict respect des données, elle prendrait à sa charge les coûts induits par la rectification à effectuer. Les économies sur le coût de la base de moulage n'étaient que de 8 millions de dollars pour l'exercice 1997, mais ont constamment progressé par la suite : 42 millions en 1998, 100 millions en 1999, 150 millions en 2002. Le temps d'exécution de la base de moulage a également été réduit de 55 jours à 29 jours pour le panneau avant des minichaînes et de 45 à 24 jours pour le lecteur de CD portable. À présent, le groupe Network Business Group est équipé de 55 postes TopSolid.

Évolution de TopSolid au fil des ans

La version 6.2 de TopSolid, commercialisée au Japon en 1998, possédait des fonctions de modélisation paramétrique améliorées et une nouvelle fonction permettant de modifier automatiquement le modèle en fonction de sa tolérance moyenne. Avec TopSolid v6.3, les utilisateurs pouvaient choisir, selon leurs besoins, le mode associatif, qui assure une haute associativité, le mode de conception libre, qui ne maintient pas l'associativité entre les modèles et le mode non associatif, qui ne conserve pas les informations historiques.

TopSolid offre désormais des fonctions de cotation supérieures à celles des systèmes de CAO 2D. En outre, il permet maintenant de créer un dessin 2D lié à des données 3D, ce qui le rend plus efficace dans le domaine 2D.

Certaines fonctions sont le fruit de la collaboration entre Matsushita, KODAMA Corporation et Missler Software. La fonction d'animation du montage, qui simule l'assemblage et l'éclaté du produit, ainsi que la fonction d'analyse des angles de dépouille, ont été intégrées en standard à TopSolid v6.5 et aux versions ultérieures. Selon M. Yamashita, « en 1997, les fonctions de TopSolid étaient insuffisantes, mais notre souci était surtout d'apprendre à utiliser un système de CAO 3D, ce que l'on nous demandait à l'époque. Par la suite, Missler Software et KODAMA Corporation ont prêté l'oreille aux demandes concepteurs, et TopSolid a connu une forte évolution. La principale différence entre TopSolid et les autres systèmes de CAO, c'est que l'évolution de TopSolid le rapproche sans cesse des besoins des concepteurs. » 

Favoriser la collaboration grâce aux données de TopSolid

Parallèlement, Matsushita abandonnait son ancien système de prototypage par stéréolithographie au profit d'un système 3D plus moderne, fourni par Kodama. Avec le service de prototypage lancé en 2001 par KODAMA Corporation, le temps d'exécution était aussi court qu'avec la stéréolithographie : les ingénieurs peuvent désormais envoyer les données un jeudi et recevoir, le mardi suivant, un modèle fonctionnel dont la finition était créée à l'aide de TopSolid et de TopSolid'Cam. Le matériel est très proche du produit réel, ce qui leur permet d'effectuer les essais de résistance aux chocs avec le prototype. Par exemple, ils peuvent déterminer si une bosse se casse : ils testent ainsi la résistance du produit dès le début de la conception. Cela a considérablement réduit les remaniements nécessaires après la création de la base de moulage – un avantage inattendu de la mise en œuvre de TopSolid.

Toujours en 2001, ils ont commencé à utiliser le système e-DR (electronic Design Review, révision électronique de la conception), qui relie, via Internet, les installations TopSolid de Matsushita à Osaka et de l'usine Panasonic de Fukushima, à 600 km de là. Ce système permet aux concepteurs et aux ingénieurs de l'usine d'effectuer une révision de la conception en temps réel, à l'aide des données de TopSolid. Il leur a notamment permis de résoudre certains problèmes avant le prototypage et la commande de la base de moulage, en analysant les collisions entre les pièces, les intervalles et la structure de l'assemblage. À l'usine de Fukushima, ils ont réduit la durée de la préparation nécessaire à la production en série en créant le dessin de conception et l'animation de l'assemblage dans TopSolid.

Aujourd'hui, en vue d'améliorer la productivité d'autres groupes, ils incitent à la conception 3D des lecteurs de CD portables, des mécanismes, etc. Ils continuent à étendre le champ d'utilisation des données 3D, notamment avec le système d'inspection des pièces, qui intègre les données de TopSolid et celles que fournissent des instruments de mesure 3D.

Depuis le modèle de développement de 2002 qui a engendré, entre autres, le lecteur de DVD « DVD-F85 », présenté au « Consumer Electronics Show » de 2003, Matsushita travaille en collaboration avec le centre de conception Asie-Pacifique (Asia Pacific Design Center, APDC) de Panasonic AVC Networks Singapore Company (PAVCSG). Pour PAVCSG, des instructions techniques (par exemple, des méthodes de conception) ont été données au Japon, mais il était difficile à une société basée à l'étranger et connaissant un flux de personnel élevé d'avoir des vues communes sur la conception et d'optimiser les techniques de modélisation 3D. Pour améliorer la conception des modèles développés dans les autres pays, le groupe Network Business Group fournit une base de données qui regroupe des formes standard et des données de CAO provenant de modèles développés au Japon ; cette base concentre aussi bien les savoir-faire en matière de conception que des animations cinématiques de mécanismes conçus dans TopSolid.