De la hache à la commande numérique en 4000 ans
Analyse de l’histoire et de l’évolution des technologies de l’information dans les métiers de la transformation du bois
La définition d’un métier
Dans cette analyse, nous allons utiliser le terme “métier” pour désigner l’ensemble de connaissances communément reconnus pour accomplir une tâche définie.
Plus précisément, nous allons traiter des « métiers de la production ou de la fabrication des biens ».
Les grandes étapes de l’évolution des technologies
L’évolution des outils manuels
Une lente évolution vers la machine utilisant l’énergie musculaire de l’homme, essentiellement des tours jusqu’en 1775.
L’outil mécanique ou machine outil
En 1776 Watt construit le moteur à vapeur.
La plupart des machines-outils avaient été inventées à la fin du XVIIIe siècle, mais c’est au cours du XIXe siècle et particulièrement après 1830, qu’elles vont se répandre et se transformer en machines industrielles.
Grâce à la machine-outil, l’industrie progresse au XIXe siècle. La machine-outil transforme le fer : elle le taille, le lime, le perce pour fabriquer avec précision toutes sortes de pièces : vis, roues dentées, tiges ou cylindres.
Au début du XIXe siècle, les ingénieurs anglais prennent beaucoup d’avance. Leurs machines-outils, tours à fileter les vis et les boulons, tours à mortaiser ou les machines à encocher, sont fabriqués en série. La marine britannique installe, en 1803 à Portsmouth, la première chaîne de montage : 45 machines spécialisées fabriquent 130 000 poulies par an pour les navires à voile. A la même époque, l’Américain Whitney invente un outillage capable de produire des pièces de fusils identiques.
L’invention de l’électricité permet de remplacer le moteur à vapeur par le moteur électrique. Puis on donne à chaque machine son propre moteur.
Dans le travail du bois
- 1776 James Watt invente la machine à vapeur
- 1790 Samuel Bentham, un ingénieur Britannique invente l’outil à coupe rotative
- 1799 Marc Isambard Brunel, un français expatrié à New York invente une méthode de fabrication de “pulley block mécanisé”
- 1800 Raboteuses et scies circulaires pour la découpe du placage commencent à être utilisées en Grande Bretagne
- 1808 William Newberry invente la scie à ruban
- 1840 John Dresser dépose son brevet pour la première machine à dérouler des placages
- 1846 La première machine à raboter
- 1860 L’utilisation des scies circulaires est généralisée aux US
- 1866 La première tenonneuse double est brevetée par H.B.Smith Machine Co.
- 1875 La première trancheuse de placage est mise en service
- 1890 Les premiers outils à carbure apparaissent
- 1896 La première scierie électrique est mise en service au US
- 1900 invention de la ponceuse à cylindre
- 1908 utilisation des roulements à billes dans les machines à bois
- 1909 Utilisation de l’acier rapide pour les outils de coupe
- 1919 Les moteurs triphasés sont mis en service
- 1924 Invention d’isorel par William Mason
- 1930 Les placages et la production industrielle des panneaux manufacturés prennent leur essor
- 1949 Invention par Sherril et Pendergast de la ponceuse à large bande
- 1966 Introduction des machines pilotées par bandes magnétiques
L’outil électronique/mécanique
Dans les années 1970,
l’utilisation de l’informatique dans la machine-outil a donné naissance aux machines à commande numérique et a entraîné un profond bouleversement.
Une machine-outil à commande numérique est capable de se commander elle-même et de mesurer avec une très grande précision les déplacements de ses pièces, porte-pièces ou porte-outils grâce à un système informatique gardant en mémoire la description précise des différentes opérations à effectuer.
La description du programme informatique sous la forme d’instructions codées utilisables par la machine à commande numérique est inscrite sur une bande magnétique, la machine doit alors comporter un lecteur de bande, ou est conservée en mémoire dans le microordinateur qui commande directement la machine.
Le technicien n’intervient plus que pour programmer la machine et surveiller son bon fonctionnement. Les programmes des machines sont écrits manuellement ligne par ligne par l’opérateur.
Ces techniques coûtent cher et sont d’une technicité élevée. Elles sont réservées aux industries de production en série.
Dans les années 1980,
le micro-ordinateur commence à généraliser les outils informatiques dans les entreprises. Les premiers logiciels de dessin généralistes commencent à être utilisés pour la production de plans.
Les machines à commande numérique sont encore programmées manuellement. Le coût des logiciels et des machines baisse.
Les logiciels sont abordables pour les PME mais le coût et la complexité de la mise en place des machines numériques restent réservés aux grandes entreprises.
Dans les années 1990,
les machines à commande numérique commencent à lire les dessins faits par ordinateur. Les premiers logiciels spécialisés « métier » apparaissent dans les autres industries.
Dans les années 2000,
la chute des prix et l’augmentation exponentielle de la puissance des ordinateurs font de l’informatique un produit de consommation courante.
La généralisation d’internet permet des transferts d’informations instantanés et à des coûts très bas. Les logiciels spécialisés dans la conception des produits bois apparaissent.
Il est désormais possible pour une PME de concevoir un produit sur l’ordinateur et de piloter une machine à commande numérique à partir de son ordinateur.
Les prix d’investissement sont abordables et rentables mais restent élevés pour les petites entreprises.
2015,
les prix des logiciels et machines deviennent accessibles aux PME bois.
Les effets de l’avancée technologique sur les métiers
On peut voir que de tout temps, l’homme de métier a inventé des techniques pour faciliter son travail. Un processus naturel qui est à la racine même de toute l’avancée technologique et même de toute l’activité de production.
Cela crée une évolution dynamique qui modifie progressivement la façon de travailler de l’artisan et petit à petit la définition même du métier qu’il exerce.
La définition d’un métier se transforme en 3 phases :
- L’invention d’une technique
- La diffusion de la technique
- L’intégration et l’acceptation de la technique comme faisant partie des connaissances « métier »
Il est important de voir qu’une modification d’un contexte technologique d’un métier, l’invention d’une technique ou d’un nouvel outil, transforme le savoir-faire nécessaire pour l’exercer.
L’avancée technologique crée automatiquement une évolution à deux pôles.
1. La nécessité d’acquérir de nouvelles connaissances
Par exemple, la généralisation des machines outils dans les ateliers de menuiserie ajoute la nécessité d’être formé à leur utilisation.
2. L’oubli des techniques anciennes
Par exemple, la généralisation de la dégauchisseuse fait oublier l’utilisation de la varlope. De cette façon toute innovation crée une modification / évolution du métier.
Cette évolution des métiers est en route depuis l’origine de l’humanité.
Il est à noter que l’évolution technologique complexifie chaque métier. De ce fait, un métier devient de plus en plus complexe et fini par se diviser en plusieurs métiers.
Dans les métiers du bois, l’avancée technologique du métier de charpentier, un métier unique, se divise en charpentier, menuisier et d’autres métiers spécialisés comme huissier, tonnelier, huchier, charron et charretier, etc.
Le métier de menuisier se divise ensuite en menuisier en chaise, ébéniste, chacun regroupant des techniques spécifiques.
Pendant des millénaires, cette évolution a été extrêmement lente mais la vitesse de l’évolution technologique est par sa structure même exponentielle.
Cela est dû à deux choses :
1. Chaque nouvelle technique s’appuie sur les techniques
précédentes.
Par exemple : il est plus rapide de faire un rabot en bois si on a déjà un marteau et des ciseaux.
Développer un ordinateur plus puissant et plus rapide si on utilise des ordinateurs moins puissants pour les mettre au point, etc.
Donc l’accélération des innovations et des changements sont de plus en plus rapides.
2. L’évolution d’un métier s’inscrit dans un environnement technologique global.
L’environnement technologique global est définit par deux éléments.
- L’évolution des autres métiers
- La vitesse de transfert des informations
On peut imaginer un atelier isolé qui progresse technologiquement au fil des générations.
La vitesse d’évolution de cet atelier est accélérée si elle reçoit les informations d’autres ateliers et profite de leurs innovations techniques.
Mais dans l’environnement technologique global, les technologies de transfert d’information évoluent elles mêmes d’une façon exponentielle et créent une dynamique d’échange d’information de plus en plus rapide pour l’ensemble des métiers.
La situation moderne
Depuis plusieurs dizaines d’années, la courbe exponentielle de la vitesse d’évolution des techniques devient de plus en plus rapide.
Des évolutions qui duraient des centaines d’années au Moyen Age, des dizaines d’années au 19ième siècle se passent aujourd’hui d’année en année et même parfois de mois en mois.
Il est de même des cycles de la transformation des métiers, l’invention, la diffusion, l’intégration prenaient plusieurs siècles au Moyen Age, des dizaines d’années au 20ième siècle.
Aujourd’hui ce cycle est d’un an.
Les innovations techniques sont devenues une nécessité économique d’année en année. La diffusion avec les moyens modernes du transfert d’information est quasi instantanée, l’intégration dans les métiers est obligatoire et devient une partie importante du métier même.
D’où la notion de formation continue.
On peut se poser la question si l’être humain est fait pour vivre à ce rythme?
Mais cela est un autre débat. Le résultat pour l’évolution des métiers est évident.
Cette transformation rapide ajoute de plus en plus d’informations dans la définition d’un métier et amène rapidement l’éclatement ou la spécialisation en “sousmétiers” qui rapidement à leur tour deviennent des métiers à par entière.
En plus de cela, les connaissances sont rapidement obsolètes et les métiers se transforment dans leur définition même.
L’évolution technologique et ses conséquences sont un phénomène naturel et inéducable. Comme tout changement cela ne se passe pas sans heurts. Car tout système dynamique par sa nature même résiste au changement.
Plus les changements sont rapides, plus la résistance est forte. Les fortes résistances aux changements créent une courbe d’évolution par sauts successifs.
Historiquement, du point de vue d’un métier cela crée un cycle d’évolution avec les phases suivantes :
Une période de stabilité de la définition du métier, caractérisée par :
- une définition précise du métier
- une reconnaissance sociale de la valeur du métier et de ses pratiquants
- une bonne accordance entre l’offre du production du métier et les besoins économiques de la société
Innovation technique et sa période d’intégration, caractérisées par :
- un rejet ou une méfiance des nouvelles technologies
- une lutte entre les partisans du “progrès” et les traditionalistes
- un décalage de plus en plus marqué entre l’offre du métier et les besoins économiques de la société
Intégration des nouvelles techniques, caractérisé par :
- la création des spécialisations dans un métier et éventuellement des nouveaux métiers autour des nouvelles techniques
- une mise en phase progressive de l’offre des métiers et les besoins de la société
Retour à une période de stabilité de la définition du métier
- une fois les nouvelles techniques intégrées dans la définition d’un métier, celui-ci retrouve une période de stabilité
Les effets de la vitesse
L’accélération rapide des ces cycles a tendance aujourd’hui à comprimer et même effacer ceux-ci. La vitesse des évolutions techniques raccourcit de plus en plus les cycles.
La formation continue est l’expression même de cette accélération des techniques.
La rupture numérique
Introduction à la théorie de la chaîne de production numérique
La grande révolution des métiers de production manuel d’aujourd’hui est la démocratisation des technologies numériques d’information.
Dans les métiers du bois, il est désormais possible d’utiliser les outils numériques de la conception jusqu’à la production d’un produit.
Les outils numériques deviennent petit à petit le cœur du processus de tout métier de production des biens.
Dans les métiers manuels, les techniques modernes de l’information et de la production numérique créent des résistances au changement plus marquées car ces technologies mettent en question les valeurs fondatrices de certains métiers manuels.
Un certain savoir faire manuel est progressivement remplacé par un savoir faire technique et intellectuel.
Pendant les derniers deux cents ans, les métiers manuels ont dû évoluer d’un « savoir manier un outil manuel » à un « savoir utiliser une machine outil » pour devenir rapidement aujourd’hui un « savoir utiliser un logiciel et une machine numérique ».
La révolution numérique
Il est facile de prévoir que les outils numériques vont progressivement dominer tous les autres outils de production.
La révolution numérique est en marche depuis de nombreuses années mais aujourd’hui ces outils arrivent à une certaine maturité et deviennent de plus en plus incontournables pour tous les métiers de la production des biens.
Le défi des métiers : comment évoluer sans se renier?
L’outil numérique devient petit à petit l’outil de référence de la production.
Les questions suivantes sont posées :
- Que reste-il comme place aux métiers et aux savoir faire traditionnels?
- Comment nos métiers actuels doivent-ils s’adapter aux outils numériques?
- Quelles spécialisations vont apparaitre?
- Quels sont les nouveaux métiers qui en découleront?
Toute évolution radicale pose la question fondamentale :
Où est mon identité professionnelle (à ne pas renier)?
Nous parlons ici à la fois d’identité individuelle et collective.
Ces deux identités sont forcement en interactions mutuelles.
La question d’identité est trop vaste à explorer ici, mais dans un monde en perpétuelle évolution, il est très important de savoir rester soi-même tout en se laissant transformer.
Il est de plus en plus important de savoir qui nous sommes et quelles sont nos valeurs profondes, à la fois individuellement et collectivement.
Si vous êtes un professionnel du bois, voici quelques questions que vous pouvez vous poser…
- Est-ce que je me reconnais dans l’exposé précédent?
- Quels sont les points qui me semble intéressants?
- Quels sont les points qui me semblent pertinents?
- Quels sont les points qui me semblent moins pertinents?
- Pour moi-même, quelles sont les valeurs profondes de mon métier?
- Pour les gens de mon métier, quelles sont nos valeurs fondamentales?
Les entreprises et technologies
Classification des type d’entreprises et besoins
Vu l’évolution des techniques numériques actuelles, voici une classification possible des entreprises de la production du meuble et d’agencement en bois aujourd’hui avec leur évolution fonctionnelle et numérique probable.
Artisan designer/poseur
Descriptif
Petite entreprise spécialisée dans la pose de produits industriels ou semi-industriels.
Ses clients sont surtout les particuliers.
Services proposés
- Conseils
- Conception des produits sur mesure
- Gestion des chantiers
- Pose
Fonctionnement
- Contact client
- Conception, conseils, gestion
- Sous-traitance de la fabrication aux entreprises équipées numérique
- Pose
Équipement numérique
- Logiciels de conception et de gestion
Artisan fabricant
Descriptif
Petite entreprise généraliste.
Ses clients sont des particuliers et professionnels.
Services proposés
- Conseils
- Conception des produits sur mesure
- Fabrication sur mesure
- Usinage en sous-traitance
- Pose
Fonctionnement
- Contact client
- Conception, conseils, gestion
- Fabrication mixe interne et sous-traitance
- Pose
Équipement numérique
- Logiciels de conception et de gestion
- Petit centre d’usinage numérique
PME prestataire service CN
Descriptif
Entreprise spécialisée en usinage numérique, travaillant
pour les entreprises artisanales.
Ses clients sont surtout les autres entreprises.
Services proposés
- Conseils
- Conception des produits sur mesure
- Fabrication sur mesure
- Usinage en sous-traitance
- Pose
- Vente de panneaux
- Usinage sur plan ou fichier informatique
- Bureau d’étude
- Logistique le livraison
Fonctionnement
- Le client envoie les plans ou un fichier informatique de son projet
- L’entreprise usine et livre les panneaux
Équipements numériques
- Logiciels de conception et de gestion
- Scies numériques
- Centre d’usinage / placage des chants
Industriel
Descriptif
Entreprise spécialisée dans la production des produits standardisés en masse.
Fonctionnement
- Conception des produits en bureau d’étude
- Mise en production
- Distribution à grande échelle
Équipements numériques
- Logiciels et machines numériques dédiés
Présentation des outils informatiques d’aujourd’hui
Logiciels DAO/CAO généralistes
Ces logiciels sont essentiellement destinés au dessin 2D et 3D pour tout objet et pour toute forme.
L’offre est vaste et s’étend du logiciel spécialisé 2D pour la mise en plan comme Draftsight jusqu’au logiciel 2D/3D comme SolidWorks.
Utilisation
Modélisation des formes géométriques.
Mise en plan 2D
Avantages
Il est possible de dessiner et modéliser toute forme de projet ou de pièce. On peut aussi bien dessiner un meuble qu’une maison ou un jouet en bois.
Ce sont des logiciels standards où les bases d’utilisation font souvent parties de l’enseignement de base d’un métier de production.
Désavantages
Ne produit que le dessin. Toutes les autres informations liées à la fabrication et à la gestion ne sont pas prises en compte.
Le dessin des projets bois est souvent très long.
Logiciels d’imagerie
Ces logiciels sont spécialisés dans la production d’images réalistes pour la présentation commerciale des produits et des projets.
Logiciels paramétriques métier
Ces logiciels spécialisés “métier” sont conçus pour produire l’ensemble des documents nécessaires à un type de production de bien.
Parmi les nombreux logiciels pour les métiers du bois, on peut compter:
- CAD WORKS : construction bois
- SEMA : construction bois, escalier
- COMPASS : escalier
- STAIRDESIGNER : escalier
- TOPSOLID WOOD : mobilier
- CABINET VISION : mobilier
- POLYBOARD : mobilier
Utilisation
Spécialisés dans la production de documents pour un métier précis.
Avantages
Produit l’ensemble des documents nécessaires à la production.
La mise en plan est beaucoup plus rapide qu’avec un logiciel généraliste.
Les modifications et les mises à jours sont plus rapides et les données restent cohérentes sur l’ensemble des documents.
La mise en production peut être beaucoup plus rapide qu’en utilisant les logiciels généralistes.
Désavantages
Spécialisés dans la production d’un seul produit, d’autres produits ou formes ne peuvent pas être facilement traités.
Logiciels de Fabrication FAO
Logiciels de pilotage des machines à commande numérique. Ils lisent les fichiers géométriques d’un logiciel de dessin pour les transformer en fichiers de pilotage de machine.
Indispensables quand l’usinage se fait à partir d’un logiciel de dessin généraliste, ils peuvent être déjà intégrés dans un logiciel métier comme Polyboard.
Machines à commande numérique pour les PME
Ce sont les machines qui peuvent être pilotées automatiquement par un fichier numérique.
Le fichier peut être crée de plusieurs façons :
- Manuellement en tapant les codes au clavier
- Par un logiciel de dessin DAO/CAO
- Par un logiciel métier
Dans les ateliers bois, ces machines sont essentiellement de trois sortes :
1. Les scies numériques
Ces machines permettent de débiter les panneaux.
2. Les centres d’usinage meuble / menuiserie
Ces machines permettent d’usiner des panneaux et pièces en bois massif.
3. Les centres d’usinage charpente
Ces machines permettent de tailler les pièces de charpente.
La chaine numérique
Usinage pièce par pièce
Usinage par nesting
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