Témoignage client - StreetScooter

C'est électrique, c'est complexe, c'est l'électromobilité

Achim KampkerDans l'industrie automobile, le processus de développement de produits était déjà suffisamment complexe sans que vienne s'ajouter un autre facteur, l'électromobilité.

Le « StreetScooter » est un véhicule électrique révolutionnaire dont la réalisation, sur le point d'aboutir, ne se résume pas à un simple apport technologique en matière d'électromobilité. Sa conception en externalisation ouverte fait appel au savoir-faire et au sens de l'innovation de quelque 30 fournisseurs.

Demandez aux responsables de l'industrie automobile ce qui les tient éveillés la nuit ; vous ne devriez pas être étonné d'entendre cette réponse brève mais significative :

« C'est compliqué. »

C'est, en substance, ce que les constructeurs et les équipementiers ont fait remarquer aux chercheurs de l'université technique de Rhénanie-Westphalie, lorsqu'ils ont répondu à l'enquête de ses derniers il y a quelques années de cela. Les résultats de cette enquête ont été publiés en 2007, dans un rapport intitulé « Managing Complexity in Automotive Engineering » (Gérer la complexité en ingénierie automobile). Le résumé est sans équivoque : « Il est indispensable pour les constructeurs et les équipementiers, fournisseurs de niveau 1, d'assurer une gestion sans faille au niveau de ces différentes disciplines : gestion de la variété, de la technologie et des processus ».

Selon les termes de cette étude, la gestion de la variété fait référence à une exigence en termes de compétitivité : être capable d'assurer le développement et la fabrication de gammes de produits toujours plus étendues, d'apporter plus rapidement des modifications aux modèles et de créer des variantes de véhicules par région. La complexité technologique n'est pas en reste, elle s'accroît tout aussi rapidement. « De nos jours, affirme le professeur Günther Schuh, qui a dirigé l'étude mentionnée ci-dessus, l'automobile doit autant à l'électronique et au génie logiciel qu'à la mécanique. Chacun de ces trois domaines technologiques doit être efficacement intégré. »

Face à ces changements rapides, qu'ils soient de nature technologique ou relatifs à la variété des produits, les contraintes imposées aux processus de développement des fabricants automobiles - que ce soit au sein des entreprises ou entre OEM et équipementiers - se sont elles aussi multipliées. Dès lors, il n'est pas surprenant que les leaders de l'industrie automobile investissent de plus en plus dans des solutions de gestion du cycle de vie des produits (PLM).

« En fait, le PLM est une technologie essentielle pour pouvoir gérer la complexité », insiste le professeur Schuh. La preuve : l'université technique de Rhénanie-Westphalie d'Aix-la-Chapelle a fait appel à PTC, qui fournit des logiciels PLM dans le monde entier, pour qu'il donne son avis sur l'étude relative à la gestion de la complexité.

« Et à présent, ajoute le professeur Schuh, comme si le processus de développement des véhicules n'était pas suffisamment compliqué, les fabricants d'automobiles y ajoutent l'électromobilité ».


Un développement piloté par les fournisseurs

Dans cette course mondiale à la voiture électrique économique grand public, aucun pays ayant une industrie automobile forte ne souhaite rester à la traîne. Parmi ces nations, il en est une, l'Allemagne, pour laquelle c'est un véritable enjeu. En effet, plus de 20 % de son PIB repose directement sur l'industrie automobile, tous domaines confondus : développement, production et équipement.

« Cela ne se résume pas au simple désir de disposer de voitures écologiques et de réduire la dépendance aux carburants fossiles », nuance Achim Kampker, également professeur à l'université technique d'Aix-la-Chapelle. « C'est une question purement économique. Notre prospérité future dépendra des véhicules électriques. »

« Au fur et à mesure que le passage de la combustion interne à l'électricité s'accentue, il revient aux fabricants d'automobiles allemands et à leurs fournisseurs de s'adapter pour rester compétitifs », poursuit le professeur Kampker. « Dans l'industrie automobile de ce pays, il y a littéralement des millions d'emploi en jeu ».

L'électromobilité ne contribue pas seulement à la variété et à la complexité technologique des véhicules, c'est aussi l'occasion de transformer fondamentalement les processus de fabrication des automobiles. À présent, lorsqu'une voiture électrique est développée, l'approche hiérarchique traditionnelle, qui veut que ce soit l'OEM qui définisse le concept, élabore le projet et supervise le travail assigné aux fournisseurs, cède la place à un développement où l'externalisation est dite « ouverte ».

Le professeur Kampker en donne l'explication suivante : « Ce sont les fournisseurs eux-mêmes qui pilotent la conception et la production du véhicule. Ils collaborent en tant que pairs dans l'entreprise virtuelle ».

Ce nouveau concept a pour laboratoire expérimental l'université technique de Rhénanie-Westphalie, à Aix-la-Chapelle, qui est à l'origine d'une toute nouvelle initiative de véhicule électrique, le StreetScooter. Dès le début, 19 fournisseurs basés en Allemagne ont été parties prenantes au projet, dix d'entre eux étant regroupés en une entité unique sous la forme d'une société en participation. Depuis lors, dix autres fournisseurs ont adhéré au projet en tant que partenaires stratégiques afin d'y apporter leur expertise. L'équipe gère le projet à l'aide d'outils PLM de PTC.

Pour coordonner le travail des fournisseurs, une entité commerciale a été créée, la StreetScooter GmbH. Le professeur Kampker en est le directeur général. Le professeur est affirmatif : « Le StreetScooter est parti pour révolutionner la voiture électrique et son développement ».


Des concepts nouveaux

Avec le projet StreetScooter, l'objectif est de créer une famille de véhicules électriques conçus pour les déplacements urbains, pouvant être produite par un réseau de partenaires efficaces au sein d'une même chaîne logistique, sans avoir à prolonger outre mesure le financement public.

« Le gouvernement allemand n'est pas directement impliqué », précise le professeur Kampker, « même si c'est ce dernier qui a essentiellement dicté l'orientation de ce projet. Le Plan de développement national pour l'électromobilité prévoit de faire rouler plus d'un million de véhicules électriques sur les routes allemandes d'ici la fin de la décennie. Nous ferons tout pour que notre pays atteigne cet objectif. »

Le projet StreetScooter est une initiative régionale qui concerne principalement l'Allemagne et les pays voisins d'Europe centrale. Les partenaires au projet sont pour la plupart des PME, plutôt que des constructeurs ou des équipementiers importants. « Ceci est conforme à la tradition de l'industrie allemande qui a toujours fait confiance aux petites entreprises familiales », constate le professeur Kampker.

Le StreetScooter contribue ainsi à faire progresser le développement des véhicules électriques et oblige à adopter une nouvelle stratégie. Comme le fait remarquer le professeur Kampker, les gros constructeurs automobiles qui proposent déjà des voitures électriques se sont jusqu'ici efforcés d'adapter la conception de leurs véhicules à moteur à combustion traditionnel. « Le problème, ajoute-t-il, c'est que mettre une transmission électrique dans ces véhicules entraîne des surcoûts beaucoup trop élevés pour la plupart des consommateurs, soit environ 10 000 € par voiture. »

En outre, dans ces premiers véhicules électriques, la performance motrice et le confort des passagers sont compromis. L'air conditionné, à lui tout seul, consomme une grande partie de l'énergie de la batterie.

« Des concepts d'électromobilité entièrement nouveaux sont donc indispensables », souligne le professeur Schuh. « Mais, à ce jour, bon nombre de concepts de véhicules électriques étaient axés sur la performance motrice ou sur des designs excentriques. Les exigences de base qui en font une voiture pour un marché de masse ont été ignorées. »

Mais avec le StreetScooter, c'est différent. L'équipe de développement a voulu mettre au point un véhicule électrique abordable, capable de rivaliser avec les voitures compactes classiques dans tous les domaines – performances, confort, sécurité et fiabilité – et qui peut être produit en série, tout en dégageant des bénéfices.

L'architecture basée sur des produits modulaires du StreetScooter est essentielle à la réussite du concept. Grâce aux interfaces entre les modules, les fournisseurs ont pu améliorer constamment la conception de la voiture en y ajoutant les toutes dernières innovations dont ils avaient connaissances dans leurs différents domaines d'expertise. Ils ajoutent ainsi des fonctions comme dans une construction par éléments d'assemblage.

Grâce à cette « approche d'apprentissage », poursuit le professeur Schuh, l'équipe du StreetScooter « non seulement exploite les dernières technologies, mais elle apprend aussi à mieux les intégrer ». « L'apprentissage s'enrichit de l'apprentissage, de façon dynamique et d'une discipline à l'autre. Nous testons de nouvelles formes de collaboration et nous fixons de nouveaux standards de développement pour l'industrie automobile. »


L'intégration des produits et des processus

La tournure favorable que prend le projet dès le départ semble corroborer le bien-fondé de ce style de développement distinctif. Il est prévu de dévoiler le premier prototype fonctionnel du StreetScooter au Salon international de l'automobile de Frankfort, en Allemagne, qui se tiendra en septembre 2011. Dix prototypes supplémentaires devraient rouler sur les routes allemandes d'ici la fin de l'année.

Toutefois, bien que l'initiative du StreetScooter s'avère extrêmement prometteuse, cette collaboration très étendue de fournisseurs a ajouté un nouveau niveau de complexité au processus de développement. « Pour cette raison, un système PLM efficace est absolument essentiel pour notre réussite », déclare le professeur Kampker.

PTC Windchill, logiciel leader du marché, fournit les ressources PLM indispensables qui permettent de coordonner et faciliter le travail des parties prenantes au projet StreetScooter.

Pour déployer la plateforme PLM, l'université technique de Rhénanie-Westphalie a travaillé en collaboration avec les consultants du Automotive Center of Excellence de PTC, qui font partie de son équipe de support iCenter, pour explorer les cas d'emploi du véhicule et construire le modèle de données de base devant servir à la conception du StreetScooter. Pour ce faire, il fallait appliquer et adapter les structures de données prêtes à l'emploi du véhicule. Résultat : cela a permis d'obtenir le prototype numérique complet du StreetScooter, tant intérieur qu'extérieur, en y incluant le moteur électrique, la transmission, la suspension et les pneus.

L'équipe du StreetScooter utilise une plate-forme PLM alimentée par la technologie PTC Windchill pour définir et gérer les rôles et les droits d'accès des fournisseurs au niveau du projet de conception. Les applications PLM sont centrées sur la gestion des modifications et des nomenclatures. En cas de demande de modification, toutes les personnes impliquées peuvent voir immédiatement l'effet de la modification sur la conception. Les innovations apportées à un domaine sont instantanément associées aux autres. Pour visualiser ces répercussions, les fournisseurs utilisent le logiciel PTC Creo View MCAD.

La plate-forme PTC Windchill gère toutes les données produit, quel que soit le logiciel CAO dont elles sont issues. « Il s'agit véritablement d'un environnement de gestion des données multi-CAO », se réjouit le professeur Kampker. « Désormais, nous n'avons plus ce cloisonnement entre la mécanique, l'électronique et les conceptions logicielles. Le développement de tout le véhicule bénéficie d'une intégration harmonieuse de ces trois disciplines ».

De façon sans doute plus ambitieuse, l'équipe de développement du StreetScooter s'est tournée vers le PLM pour faciliter l'intégration des décisions prises au niveau de la conception du produit et de la production. Cela ouvre de nouvelles voies pour la création du véhicule.

« Jusqu'ici, dans l'industrie automobile, de nombreuses décisions de conception étaient basées sur la taille des lots », fait remarquer le professeur Kampker. « Autrement dit, certaines technologies ne pouvaient être prises en compte que si l'on atteignait des niveaux de quantité de production spécifiques. Alors que le PLM nous laisse explorer toutes les solutions. »

Pour appuyer ses dires, le professeur Kampker cite cet exemple : « Nous utilisons le PLM pour corroborer l'utilisation des composants dotés d'une structure cadre tridimensionnelle. Ces derniers coûtent moins cher à la production que les pièces estampées et moulées classiques. Cependant, jusqu'alors, la technologie semblait se limiter à la fabrication de petits lots de motos ».

Quel est l'impact de ce changement sur le StreetScooter ? « Avec une structure de ce type, le prix de cette voiture devrait être raisonnable », se réjouit le professeur Kampker.

Un développement à nul autre pareil

Quel que soit l'angle envisagé (le produit, la production ou le processus), le développement du StreetScooter ne ressemble à aucun autre. La collaboration exceptionnellement étendue sur laquelle il s'appuie induit un haut niveau de complexité. Toutefois, les partenaires impliqués semblent tout à fait à la hauteur du défi. Cette confiance, ils la doivent avant tout à leur utilisation intelligente du PLM.

Le professeur Kampker résume ainsi la situation : « Nous avons établi les fondements nécessaires à l'intelligence de la conception et des processus, essentielle à la réussite de notre projet sur le long terme. Le PLM fournit la base de connaissances, c'est-à-dire une source unique de vérité, à tous ceux qui contribuent à la réalisation du StreetScooter. »