La microfabrication du futur

Microfabrication. Dès que j'ai fini de taper le mot, mon correcteur orthographique Grammarly le souligne rapidement en rouge et suggère un remplacement : "micro-fabrication". Mais cette nouvelle orthographe est sur le point de se généraliser.

Quand je dis microfabrication, je ne veux pas dire fabriquer de minuscules composants (à l'échelle microscopique). Il existe une autre définition : "La microfabrication est la fabrication de produits en petites quantités à l'aide de petites installations de fabrication."

Je parle de "petites usines".

À quel point est-il minuscule ? Eh bien, en ce moment, tout tient dans une petite pièce minuscule. Plusieurs années plus tard, la taille d'une photocopieuse de bureau deviendra la norme de « minuscule » dans la microfabrication.

Beaucoup d'entre nous ont grandi à une époque d'usines géantes. Au début, ils étaient dans nos arrière-cours, puis ils ont déménagé en Chine et sont devenus encore plus géants. Certains étages d'usines de fabrication de cartes et de produits électroniques sont désormais si vastes qu'il faut les contourner en voiture ! Alors, pourquoi diable est-ce que je parle de petites usines ? Est-ce même réalisable ou pratique?

J'ai toujours pensé que ces grandes installations de fabrication qui parsèment le paysage de la Chine et d'autres pays industrialisés étaient comme des ordinateurs centraux d'antan. Construites avec d'énormes investissements en capital, ces installations sont partagées entre les utilisateurs, chacun n'utilisant qu'une partie de la capacité disponible.

Maintenant, qu'est-il arrivé aux mainframes ? L'ère de ces monstres informatiques a été suivie d'une explosion de l'informatique personnelle. Les PC ont pris quelque chose d'énormement coûteux qui était auparavant partagé par beaucoup et l'ont placé entre les mains des particuliers.

La même chose va se produire dans la fabrication en général, et la fabrication de produits électroniques en particulier. Voici quatre raisons pour lesquelles je pense que nous allons assister à une explosion de la "fabrication personnelle".

La première raison est que les équipements nécessaires à la production d'appareils électroniques deviennent de plus en plus petits et moins chers. Les machines de production de cartes électroniques ne sont pas si sophistiquées. Votre imprimante laser contient plus de pièces qu'un "chip shooter" SMT.

La principale raison pour laquelle ces machines sont si chères est qu'elles ne se vendent qu'en petites quantités. Alors que de plus en plus de personnes commencent à acheter ou à louer leur équipement de fabrication, les prix vont baisser, comme ils le font toujours lorsque les ventes augmentent. Dans une boucle de rétroaction positive parfaite qui se forme invariablement autour des technologies émergentes, les machines SMT, les fours de refusion et les autres composants nécessaires à la production de cartes électroniques deviendront plus petits et moins chers, puis encore moins chers à mesure qu'ils deviennent encore plus petits.

Naturellement, ces machines compactes auront des performances relativement modestes, mais ce n'est pas grave. Les imprimantes laser de bureau sont très lentes par rapport aux équipements d'impression professionnels, mais nous considérons rarement cela comme une limitation. De toute façon, l'imprimante laser de votre bureau n'est pas là pour imprimer un gros volume de documents. Il est là pour imprimer à la demande, quand vous en avez besoin, sans attente ni planification.

Le même accord s'applique à la microfabrication.

La deuxième raison est Digikey. Pour les composants électroniques, Digikey est comme Amazon et Wikipedia réunis en un seul. Je dis Amazon parce que Digikey est un vaste magasin de pratiquement tout et n'importe quoi qui se passe sur les cartes de circuits imprimés, des humbles résistances aux puissants processeurs. Et je dis Wikipédia parce que Digikey fournit également des données techniques et des supports marketing pour tout ce qu'ils proposent.

Lorsque j'ai commencé à travailler à Taïwan en 1996, notre société disposait d'un important service d'achat composé d'employés qui s'occupaient de l'approvisionnement en pièces électroniques. Une nomenclature (nomenclature) typique - la liste des pièces nécessaires à la fabrication d'un produit - comporte souvent des centaines d'entrées.

La plupart de ces pièces proviennent de différents fournisseurs, et c'était la tâche de notre service des achats de s'approvisionner en composants, de négocier le prix et de fixer le calendrier de livraison. L'approvisionnement est un travail ardu et monotone qui demande de la main-d'œuvre et de la concentration : même une seule erreur peut faire dérailler votre production. Pour ce genre de travail, le faire à 99% ne suffit pas. Seul 100% suffit.

Les grandes usines en Asie ont encore des services d'achat importants. Négocier directement avec les fournisseurs permet à ces usines d'obtenir les meilleurs prix et de nouer des relations. Pour les acteurs spécialisés, la tâche de sourcing des pièces pour les petites séries est un frein majeur à la productivité. Heureusement, nous avons Digikey maintenant. De nos jours, notre service des achats est très petit. Pour de nombreuses nomenclatures, nous poinçons simplement la liste directement dans Digikey.

Aurions-nous obtenu de meilleurs prix si nous avions traité directement avec les fournisseurs ? Bien sûr, mais cela viendrait avec des chaînes attachées : on nous demanderait de commander "MOQ" (quantité minimale de commande), et les MOQ peuvent être relativement élevés. Digikey demande rarement des "MOQ". Vous pouvez acheter la plupart des pièces en "QTY1" (quantité d'un). C'est plus cher, mais vous ne gonflez pas votre inventaire.

Comprenant où vont les choses avec la microfabrication, Digikey a tranquillement commencé à faire deux choses. Tout d'abord, la plupart des composants peuvent désormais être commandés en bobines, même si la quantité commandée est très faible. Ces bobines vont directement sur les machines SMT, réduisant ainsi le temps nécessaire à la configuration de la production.

La deuxième innovation poursuivie par Digikey, ainsi qu'Avnet et d'autres acteurs, est le service de planification. L'idée est de permettre aux fabricants de créer des calendriers de livraison de pièces et ainsi d'atteindre cette production juste à temps tant convoitée.

En extrapolant dans le futur, je vois un monde où les machines SMT compactes commandent automatiquement les pièces électroniques de Digikey. Si les imprimantes à jet d'encre HP peuvent désormais commander des cartouches sans votre intervention, pourquoi votre future machine SMT ne fera-t-elle pas de même ?

Vous voyez où je veux en venir ? Des machines moins chères, associées à une main-d'œuvre réduite et à la complexité d'obtention des pièces. C'est une combinaison révolutionnaire, et je n'en suis qu'à la moitié de ma liste de raisons pour lesquelles la microfabrication va décoller.

La troisième raison est politique. L'ère de la mondialisation est révolue. C'est une déclaration audacieuse, mais si vous recherchez les signes, ils sont partout. La seconde moitié du XXe siècle a vu une suppression sans précédent des barrières commerciales, acclamée par la principale pom-pom girl de la mondialisation, les États-Unis.

Les traités commerciaux mondiaux ont assuré un accès sans précédent aux entreprises américaines. Ils ont également conduit à la disparition de l'industrie manufacturière américaine et européenne, à tel point que certains types d'usines y sont maintenant complètement éteints et que les travailleurs de certaines professions ont cessé d'exister.

Ces jours-ci, le vent semble tourner. Même la pom-pom girl en chef de la mondialisation essaie maintenant de ramener les emplois à la maison. Ne cherchez pas plus loin que la plateforme électorale de Donald Trump. M. Trump indique clairement où il pense que les produits américains devraient être fabriqués – en Amérique. Il est loin d'être le seul à vanter ce message. Le "Made in America" ​​est redevenu une ligne marketing privilégiée.

Chaque fois qu'il y a une nouvelle tendance commerciale ou sociétale, l'Amérique est toujours prompte à proposer un titre flashy, une phrase ou un mot qui tente de capturer l'essence même de cette tendance. Eh bien, il y a un nouveau mot pour ramener les usines à la maison, et le mot est "reshore". La relocalisation est l'opposé de la "délocalisation" - le terme qui était à la mode il y a deux décennies lorsque tout le monde déplaçait sa production vers la Chine.

Si le langage est annonciateur des choses à venir, le nouveau terme envoie un message sans équivoque. Manncorp, un fournisseur bien établi d'équipements SMT, a récemment lancé une bannière sur son site Web. Il disait: "Aider les entreprises américaines à relocaliser." Il y a aussi reshorenow.org, avec son Reshoring Initiative, et des centaines d'autres entreprises qui font la promotion de l'idée.

Ce mouvement naissant pour ramener la fabrication à la maison ne se limite pas à la seule Amérique. Partout dans le monde, en Russie, le gouvernement a commencé à éliminer les droits de douane sur les composants électroniques et a simultanément créé des obstacles importants à l'utilisation de biens importés dans des projets gouvernementaux. La tendance est claire et les pays, grands et petits, commencent à suivre.

Maintenant, quels types d'usines ont une chance de revenir à la maison ? Donald Trump semble penser qu'à peu près tout peut être relocalisé, même la production d'iPhones. J'en doute, tout comme les experts de l'industrie. Ramener les usines d'iPhone à la maison nécessiterait une dépense et des efforts énormes pour automatiser le processus de fabrication avec des robots, et ce n'est pas encore faisable (voir mon article intitulé Le coût réel de la robotique). Alors, laissons de côté le rêve de ramener toute la production à la maison des politiciens et de leur politique de l'année électorale.

Ce qui convient à la fabrication nationale aujourd'hui, c'est la production de produits de niche et spécialisés. L'Amérique et l'Europe en ont beaucoup, et les gigantesques usines chinoises ne conviennent pas pour les fabriquer de toute façon. Des installations de production compactes et agiles sont bien plus adaptées. C'est là que la politique répondra aux exigences pratiques des affaires.

La politique mise à part, de nombreux pays ont maintenant un petit groupe de personnes influentes et en croissance rapide appelées « décideurs ». Ces gars-là veulent juste construire des choses sympas. Ils veulent faire des choses, et ils veulent le faire personnellement, pas sous-traiter à des endroits lointains comme la Chine le processus de fabrication.

Aidés par des plateformes de financement participatif immensément populaires comme Kickstarter et Indiegogo, ces jeunes entrepreneurs ont déjà compris comment collecter les fonds pour leurs projets. Maintenant, ils découvrent comment construire leurs produits localement. Ils n'ont pas besoin de grandes usines. Au lieu de cela, ils ont besoin d'installations de fabrication compactes et personnelles adaptées à de petites séries de production flexibles. Pour de nombreux makers, la microfabrication sera la clé de leur succès commercial.

La raison numéro quatre est la suivante : beaucoup de gens en ont assez de traiter avec la Chine.

Je soutiendrai que de nombreuses entreprises ont délocalisé leur production en Chine pour des raisons très éloignées de la dure nécessité économique. Il y avait une composante romantique : "Je suis un entrepreneur globe-trotter." Il y avait un élément de vantardise : "Écoutez, je suis tellement international que mon bureau est à Los Angeles et que ma fabrication est en Chine." Il y avait la mentalité de troupeau habituelle : « Tout le monde va en Chine. Je dois y aller aussi.

C'était alors. Ces jours-ci, beaucoup sont fatigués des longs vols intercontinentaux. Ce n'est pas amusant, et pas exactement romantique après l'avoir fait plusieurs fois.

Ensuite, il y a le mépris généralisé de la Chine pour la propriété intellectuelle. Comme le dit un de mes clients suisses : « Nous ne voyons pas seulement des copies de nos produits. Nous voyons des copies de copies.

Ensuite, il y a des problèmes de qualité. La seule façon d'obtenir une bonne qualité en Chine consiste à effectuer des inspections et une surveillance constantes. C'est coûteux et fastidieux, et le moment où vous arrêtez de chercher est le moment où vous rencontrez des problèmes de qualité.

Ensuite, il y a les "courses nocturnes". Il s'agit de cycles de production non autorisés qui produisent les mêmes biens, puis vendent ces biens par des canaux illégaux. Le problème est énorme. D'innombrables grandes marques en sont concernées. La semaine dernière, on m'a présenté un foulard Salvatore Ferragamo. On m'a assuré que l'écharpe était "100% réelle". "OEM" a souri le gars qui me l'a donné, OEM étant un code poli et ironique pour les articles de production "night run".

Plusieurs autres facteurs ajoutent aux douleurs des clients étrangers. Le niveau de vie et les salaires se sont considérablement améliorés en Chine. Cela signifie toutes sortes de changements positifs dans la société chinoise, mais fait également augmenter les coûts de fabrication. Le gouvernement là-bas s'est beaucoup amélioré en matière d'accès et de perception des impôts, et en a également institué de nouveaux. Les entreprises étrangères qui étaient autrefois attirées par d'immenses parcs et zones de fabrication à faibles coûts et rabais se sentent désormais désavantagées par rapport aux fabricants locaux qui semblent de plus en plus favorisés par le gouvernement.

Enfin, tenez compte du facteur générationnel. La génération d'entrepreneurs qui est allée « ouvrir » la Chine dans les années 1980 vieillit aujourd'hui. Beaucoup de ces gars ont hâte de rentrer à la maison. Pour beaucoup d'entre eux, la microfabrication et l'automatisation offrent un réel espoir de relocalisation.

Voilà, mes quatre raisons pour lesquelles la microfabrication est sur le point de prendre son envol. Pensez-vous que quelqu'un ici en Asie l'obtient? Absolument pas! Il m'a fallu deux ans pour monter ma propre usine de microfabrication. Il existe des milliers de fournisseurs de machines, mais très peu avaient quoi que ce soit d'utile à distance pour mon projet de mini-usine. J'ai dû combiner des choses de manière inattendue et inventer mon propre équipement là où aucun n'était facilement disponible. Deux ans plus tard, ma mini-usine est vivante et fonctionne bien, mais l'effort s'est avéré beaucoup plus important que prévu.

Un jour, j'étais dans l'ascenseur de notre immeuble de bureaux à Taipei. Le gars qui se tenait à côté de moi était un représentant d'un fabricant de pochoirs (les pochoirs en pâte à souder sont utilisés dans la production de cartes électroniques). Ce type vient de livrer de nouveaux pochoirs à mon bureau. Soudain il éclata de rire et dit : "Je viens de voir votre usine. Elle est troooooooooooooo minuscule ! Avant de venir ici je suis allé chez mon autre client, il a une chaîne de montage qui fait tout le bloc" ! Il ouvrit les bras aussi largement que le permettaient les murs de l'ascenseur et me regarda avec une curiosité débridée. Pour lui, j'étais un adulte jouant avec des jouets.

Eh bien, je me demande s'il rira encore dans, disons, 10-15 ans. D'ici là, les "tireurs de puces" SMT se réduiront à la taille d'une grande photocopieuse de bureau. Ils seront accompagnés d'un logiciel de gestion sophistiqué qui commandera automatiquement des pièces auprès de distributeurs mondiaux. Les fours et autres équipements nécessaires seront disponibles dans des facteurs de forme verticale pour économiser de l'espace au sol. Des robots abordables seront appelés pour insérer de gros composants, serrer des vis et faire tout ce que les machines SMT ne peuvent pas faire.

Oui, l'avenir de la microfabrication que j'imagine est encore loin, mais la révolution a déjà commencé. Les machines SMT compactes sont presque abordables maintenant, et nous ne sommes qu'au tout début d'un cycle puissant.

Ce cycle s'est répété d'innombrables fois auparavant. Une fois que vous avez acheté une voiture, vous étiez beaucoup moins susceptible de prendre un bus. Dès que vous avez eu une imprimante laser dans votre bureau, vous avez presque entièrement disparu en tant que client de l'imprimerie. Une fois que vous avez acheté votre équipement de microfabrication… je vous laisse terminer cette réflexion.