Pourquoi les industries de transformation ont-elles besoin de méthodes spécifiques ?

Les industries de transformation de matière, de tout secteur et de toute taille, sont souvent acculées à des approches par essai/erreur au niveau technique. L’impact sur les temps et les coûts de développement, l’instabilité générée en industrialisation ou les non-conformités sont parfois loin d’être négligeables.

Lorsque l’on s’intéresse de plus près à ces approches sans les considérer, ce qui est souvent le cas, comme inévitables, on s’aperçoit que les méthodes industrielles usuelles conduisent paradoxalement à renforcer l’empirisme qu’elles visent à réduire. Se pourrait-il que les opérations techniques de la transformation de matière mettent en défaut les méthodes usuelles ?

Qu’est-ce que la transformation industrielle de matière ?

Le principe fondamental de toute activité de transformation de matière est d’opérer des modifications de la structure, de la forme et des fonctionnalités d’une ou plusieurs matières par l’action de procédés mis en œuvre par des machines.

La transformation peut concerner différents niveaux de phénomènes au sein de la matière (chimique, physico-chimique, physique, biologique, …), que l’action d’un système d’éléments qui mélangent, pompent, chauffent, dosent, enduisent, pulvérisent, etc., rend possible.

La transformation peut concerner différents niveaux de phénomènes au sein de la matière (chimique, physico-chimique, physique, biologique, …), que l’action d’un système d’éléments qui mélangent, pompent, chauffent, dosent, enduisent, pulvérisent, etc., rend possible.

Le résultat de la transformation ne dépend ainsi généralement pas moins de la composition que des conditions de mise en œuvre. A titre d’exemple, la saveur du gâteau dépend autant des ingrédients que de la température et du temps de cuisson.

De même, le séchage d’une poudre par atomisation, la fabrication d’une pièce en résine thermoplastique ou d’un baume à lèvre dépendront à la fois de la nature de la matière et des conditions qui lui sont imposées.

La preuve des couplages entre matières et conditions de mise en oeuvre par le gateau brûlé

Le paradoxe méthodologique du couplage

Ainsi, la transformation de matière consiste intrinsèquement en un couplage de la ou des matières via des procédés de mise en œuvre pour en faire des produits aux propriétés données. Les hommes et des femmes de terrain qui, de la R&D à l’application, composent au quotidien avec ses complexités et ses aléas sont tout à fait conscients de ce principe technique fondamental de la transformation de matière.

Pourtant, étonnamment, au niveau de l’organisation technique, le rôle joué par ces couplages dans la performance et les difficultés rencontrées ne semble pas se traduire en démarche méthodique. Les méthodes usuelles font « comme si » de tels couplages n’existaient pas ou jouaient un rôle clairement secondaire.

Les méthodes usuelles font « comme si » de tels couplages n’existaient pas ou jouaient un rôle clairement secondaire.

« Subir le process »

Dans l’immense majorité des industries de fabrication, les démarches de R&D se concentrent sur le produit et ses fonctionnalités, sans réellement tenir compte des questions de mise en œuvre autrement que « parce qu’il faut bien ».

L’influence du procédé sera étudiée « en situation », lors de l’industrialisation, c’est-à-dire à une échelle supérieure à l’échelle laboratoire, avec des moyens de type industriels, mais une échelle réduite par rapport à l’échelle de production finale. Il s’agit d’ajuster les conditions de process pour parvenir aux fonctionnalités visées à partir des conditions produit fixées en R&D, ce qui ne va pas sans difficulté, contraignant parfois à revoir la formulation.

Il n’est pas rare que ces difficultés apparaissent aussi à l’échelle de la production, sans raison claire, laissant à beaucoup le sentiment de « subir le process ».

Les couplages comme cause racine universelle ?

La cause racine de tels problèmes, quelques soient la matière ou le procédé, est sans ambigüité : à « conditions-matières » fixes, la modification des conditions de mise en œuvre modifie la nature des couplages et donc les propriétés finales.

Les situations dans lesquels ce n’est pas le constituent malheureusement l’exception et non la règle. C’est d’ailleurs précisément l’enjeu de la mise sous contrôle d’un procédé : limiter l’impact des variabilités inévitables sur les propriétés des produits.

Sans maîtrise de ces couplages, aucune chance d’éviter des variabilités qui risquent d’engendrer des non-conformités. Sans compréhension des facteurs d’influence de ces couplages, aucune chance de les maîtriser autrement que « par chance ».

Repenser les logiques de développement

Les méthodes industrielles sont essentiellement issues des industries d’assemblage (voir notre article « Qualité et transformation de matière »), dans lesquelles les couplages entre matière et conditions de mise en œuvre semblent moins complexes -moins non-linéaires pour parler en scientifique. Ceci explique largement ce paradoxe du couplage évoqué plus haut.

Rappeler que les couplages entre les matières et leurs conditions de mise en œuvre sont le cœur de toute activité technique de transformation de matière, c’est simplement suggérer que tout ce qui dans les pratiques, les méthodes industrielles et leurs outils fait abstraction de cet état de fait a de fortes chances de faire fausse route. En particulier, les outils automatisés n’ont aucune chance de résoudre ces problèmes si les données sur lesquelles ils s’appuient sont aveugles à ces couplages.

[…] tout ce qui dans les pratiques, les méthodes industrielles et leurs outils fait abstraction de cet état de fait a de fortes chances de faire fausse route.

Vers un « profound knowledge » ?

William Deming, grand promoteur des méthodes du contrôle statistique dans les années 1950, appelait, dans la deuxième partie de sa carrière, les organisations à développer un « profound knowledge » de leur (dis)fonctionnement pour en améliorer les rouages et in fine la performance, la souplesse ou la capacité d’innovation.

C’est à une démarche de cette nature que nous invitons nous aussi au niveau technique. La prise de conscience de la criticité des couplages entre matières et mise en œuvre dans les procédés de transformation de matière en constitue un premier pas important à nos yeux, central dans toutes nos méthodes.