hec montréal affilié à l'université de montréal

107 Pages·2014·1.7 MB·French

HEC MONTRÉAL
AFFILIÉ À L'UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL

La fabrication additive :
Une technologie en voie de révolutionner
le secteur manufacturier

Par

Alexandre Bureau

Sciences de la gestion

Mémoire présenté en vue de l'obtention
du grade de Maître ès Sciences
(M.Sc.)

Mai 2014
© Alexandre Bureau, 2014
i
Sommaire

Cette étude s'intéresse au potentiel manufacturier de la fabrication additive, mieux
connue sous le nom d'impression 3D. Plus concrètement, nous tenterons de déterminer
quels effets aura la venue de ce nouveau procédé de fabrication sur les réseaux de
production des industries qui s'y prêtent. Dans un premier temps, nous tenterons
d'anticiper les changements qui risquent de survenir au niveau de la structure des
réseaux de production c.à.d. s'ils seront globaux ou régionaux et s'ils seront hautement
fragmentés ou non. Par la suite, nous descendrons au niveau opérationnel pour observer
les répercussions de ces changements sur la gestion des réseaux, les activités logistiques
et les opérations manufacturières.

Pour ce faire, nous avons réalisé une recherche documentaire nous ayant permis de
cumuler des informations s'apparentant à la thématique de la fabrication additive. Nous
avons ensuite invité des experts à se prononcer sur ces informations. Les réponses
obtenues à la suite d'entretiens semi-structurés nous ont permis d'y aller d'observations
quant à notre objectif de recherche et permettront aux lecteurs de mieux comprendre les
implications de la venue de la fabrication additive sur les réseaux de production.

Notamment, nos observations nous amènent à la conclusion que les réseaux de
production qui adopteront la fabrication additive à titre de procédé de fabrication sont en
voie de connaître des changements majeurs autant au niveau de leurs configurations se
voulant davantage d'ordre stratégique qu'au niveau opérationnel. Cette étude se veut
également l'une des premières recherches académiques, sinon la première, à traiter
conjointement de la fabrication additive et des réseaux de production.

Mots-clés : Réseaux de production, opérations manufacturières, logistique,
mondialisation, arbitrages, délocalisation « offshoring », relocalisation « reshoring »,
relocalisation à proximité « nearshoring », fabrication additive, impression 3D.
ii

Remerciements

Ce mémoire marque l’aboutissement d’une recherche s’étant déroulée sur une période
de près de huit mois durant laquelle j’ai pu approfondir mes connaissances sur de
nombreux sujets abordés au préalable dans mon cursus universitaire, mais également
d’apprendre sur des sujets tels la fabrication additive et l’industrie de l’aéronautique
pour lesquels mes connaissances étaient pratiquement nulles.

Cela étant dit, j’aimerais donc remercier quelques personnes qui m’ont épaulé au cours
de ces derniers mois. Premièrement, j’aimerais remercier mon directeur de mémoire, M.
Bernard Sinclair-Desgagné qui s’est immédiatement montré intéressé par le sujet de
recherche en question et qui m’a laissé mener cette étude à ma guise sans rien ne vouloir
m’imposer tout en me guidant dans la bonne direction. Je voudrais également remercier
Mme Olla Gabali qui a animé l’atelier de recherche auquel j’ai assisté à l’été 2013. C’est
réellement Mme Gabali qui m’a initié à la recherche académique et qui m’a aidé à
amorcer cet ouvrage colossal.

Je souhaite également remercier mes parents qui m’ont encouragé tout au long de mes
études malgré les embuches et les découragements. Également, je ne peux passer sous
silence la contribution de mes amis Frédérick Beaulieu et Sara Ades, de mon frère Joël
Bureau et de mon patron Louis-Philippe Normandin qui se sont prêtés à la lecture de
mon mémoire pour y aller de suggestions et de commentaires.

Enfin, j’aimerais également remercier M. François Guilbault de chez Solaxis ainsi que
les gens du Consortium de Recherche et d’Innovation en Aéronautique au Québec qui
ont pris le temps de me rencontrer malgré leurs horaires chargés.
iii

Table des matières

Sommaire i
Remerciements ii
Table des matières iii
Liste des figures v
Liste des tableaux vi
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION 1
1.1 Contexte de la recherche 1
1.2 Identification et justification de la problématique de recherche 2
1.3 Présentation de la démarche 3
1.4 Contribution au domaine de recherche et limites de l'étude 4
CHAPITRE 2 : REVUE DE LITTÉRATURE 5
2.1 LES ARBITRAGES FONDAMENTAUX DE LA CONCEPTION DES
RÉSEAUX DE PRODUCTION MONDIAUX 5
2.1.1 Perspective historique, la mondialisation de la production 6
2.1.1.1 La facilitation du commerce international 6
2.1.1.2 La libéralisation des IDE et des économies émergentes 9
2.1.1.3 La mondialisation des réseaux de production 10
2.1.2 Les arbitrages recherchés par la multi-localisation 10
2.1.2.1 Les arbitrages réglementaires 12
2.1.2.2 Les arbitrages économiques 14
2.1.2.3 Les arbitrages politiques 15
2.1.3 L'organisation de la production actuelle est-elle toujours viable? 15
2.1.3.1 Les économies émergentes sont en voie de rattraper les pays industrialisés 17
2.1.3.2 Le pétrole, une denrée de plus en plus couteuse 18
2.1.3.3 Les barrières tarifaires du tournant du XXe siècle à aujourd'hui 20
2.1.3. L'enjeu environnemental, difficilement chiffrable, mais non négligeable 20
2.2 LA FABRICATION ADDITIVE, UNE PARTIE DE LA SOLUTION? 21
2.1.1 La fabrication additive expliquée 22
2.2.1.1 Un procédé de fabrication additif plutôt que soustractif 24
2.2.1.2 Du numérique au physique « From bytes to atoms » 26
2.2.1.3 Répertoire des techniques de fabrication additive 27
2.2.2 La fabrication additive en tant qu'outil de fabrication 34
2.2.2.1 La fabrication additive en action 35
2.2.2.2 Les changements à anticiper au sein des réseaux de production 38
iv

2.2.2.3 Les barrières et défis de la fabrication additive à ce jour 38
2.3 SYNTHÈSE ET TRANSITION 41
CHAPITRE 3 : CADRE CONCEPTUEL 43
3.1 L'origine de la problématique 43
3.2 La problématique 44
3.3 L'objectif 44
3.4 Identification et justification des concepts clés à l'étude 46
CHAPITRE 4 : MÉTHODOLOGIE 47
4.1 CHOISIR UNE DÉMARCHE MÉTHODOLOGIQUE APPROPRIÉE 47
.1.1 L'étude de cas comme méthode de recherche 48
.1.2 Sa pertinence face au sujet d'étude 49
4.2 LE CHOIX DE L'INDUSTRIE 49
.2.1 Pourquoi sonder l'industrie de l'aéronautique en particulier? 50
.2.2 L'industrie de l'aéronautique au Québec 51
4.3 LA COLLECTE DE DONNÉES 51
4.3.1 Solaxis 52
.3.2 Le CRIAQ 53
CHAPITRE 5 : PRÉSENTATION DU CAS 54
5.1 Aperçu du marché 54
5.2 Les tendances d'avenir selon Boeing 56
5.3 Les tendances d'avenir selon Airbus 58
5.4 Les fabricants d'avions à vocation commerciale 59
5.5 Un véritable travail d'équipe 61
CHAPITRE 6 : ANALYSE ET OBSERVATIONS 64
6.1 Les changements au niveau la configuration des réseaux de production 64
6.1.1 Le nombre de fournisseurs 65
6.1.2 L'emplacement géographique des fournisseurs 68
6.2 Les changements au niveau opérationnel 70
.2.1 La gestion des réseaux de production 70
.2.2 Les activités logistiques 72
.2.3 Les opérations manufacturières 74
CHAPITRE 7 : CONCLUSION 78
7.1 Résultats et contribution 78
7.2 Recommandations 80
7.3 Limites et recherches futures 81
Bibliographie 82
Annexes 86
v

Liste des figures

Figure 1 Évolution de la capacité de chargement des portes conteneurs
en (TEU).............................................................................................. 8

Figure 2 Progression des IDE en milliards USD vers les économies
émergentes........................................................................................... 10

Figure 3 La courbe du sourire de la création de valeur :
le cas du iPhone.................................................................................... 12

Figure 4 Cours du baril de pétrole en USD sur le marché
WTI Cushing, OK................................................................................ 19

Figure 5 Cycle d’engouement des technologies émergentes
selon Gartner (2012)............................................................................ 22

Figure 6 Implant médical pour ostéointégration de la hanche............................ 25

Figure 7 Prototype d'un support de charge pour moteur..................................... 25

Figure 8 Représentation imagée des étapes préalables à l'impression................ 27

Figure 9 Fabrication additive par frittage laser sélectif
« Selective Laser Sintering »................................................................ 29

Figure 10 Fabrication additive par dépôt direct de métal
« Direct Metal Deposition »................................................................. 30

Figure 11 Fabrication additive par jet de matériel « Polyjet ».............................. 31

Figure 12 Fabrication additive par jet de substances liantes
« M-Print / M-Lab »............................................................................. 31

Figure 13 Fabrication additive par dépôt de fil en fusion
« Fused Depostion Modeling »............................................................ 32

Figure 14 Fabrication additive par stéréolithographie
« Stereolithography »........................................................................... 33

Figure 15 Fabrication additive par laminage
« Laminated Object Manufacturing ».................................................. 33
vi

Figure 16 Vers des chaînes de valeur drôlement simplifiées............................... 38

Figure 17 Cadre conceptuel.................................................................................. 44

Figure 18 Revenus de l'industrie de l'aéronautique en 2009................................ 55

Figure 19 Une structure axée sur l'intégration...................................................... 60

Figure 20 Schématisation du réseaux de production du
Boeing 787........................................................................................... 61

Figure 21 Une structure simplifiée....................................................................... 66

Liste des tableaux

Tableau 1 Classification des différentes technologies
s'apparentant à la FA............................................................................ 28

Tableau 2 Applications propres à chacune des techniques
de fabrication additive.......................................................................... 34

Tableau 3 Contribution des différents auteurs au champ
littérature portant sur la fabrication additive............................................ 41

Tableau 4 Guide de sélection d’une méthode de recherche qualitative................. 47

Tableau 5 Statisques et prévisions de la demande pour le secteur manufacturier
de l'aviation commerciale selon Boeing............................................... 56

Tableau 6 Statisques et prévisions de la demande pour le secteur manufacturier
de l'aviation commerciale selon Airbus............................................... 57
Chapitre 1 : Introduction

Il va sans dire que la mondialisation fut très salutaire pour les grandes entreprises qui
ont su tirer profit des nouvelles opportunités d’affaires offertes par l’ouverture des
marchés et de la libéralisation des échanges transfrontaliers. Cela étant dit, au fil des
années, l'engouement témoigné par les grandes entreprises manufacturières à l'égard de
la mondialisation ainsi que de l’organisation des réseaux de production qui en ont
résulté, semble s'estomper au fur et à mesure que les conditions jadis favorables à une
organisation de la production se voulant mondiale semblent se dissiper.

1.1 – Contexte de la recherche :

Notre recherche s'inscrit donc dans un contexte où le simple fait de délocaliser certaines
opérations manufacturières au profit des pays émergents ne garantit plus forcément aux
entreprises une réduction au niveau de leurs coûts opérationnels. Face à cette nouvelle
réalité, les grandes entreprises manufacturières se questionnent présentement quant à la
possibilité de rapatrier plusieurs opérations délocalisées à l’étranger afin de pallier à
l'essoufflement des écarts entre les pays industrialisés et certaines économies
émergentes ainsi qu’à la hausse des coûts en matière de transport. Également,
gouvernements, consommateurs et organismes non gouvernementaux tiennent de plus
en plus responsables les entreprises quant à leurs actions. Ce faisant, il est désormais de
plus en plus difficile pour les grandes entreprises de justifier d'un point de vue
économique et environnemental l'exploitation de vastes réseaux de production où les
matières premières, produits en cours et produits finis sont fréquemment transportés sur
d'importantes distances.

Page | 1
1.2 – Identification et justification de la problématique de recherche :

Le contexte dans lequel nous mènerons notre étude pouvant être identifié comme une
problématique en soi, quitte à savoir s'il serait plus avantageux pour les entreprises
manufacturières de rapatrier leurs opérations délocalisées à l'étranger ou de maintenir le
statu quo, notre étude introduira une nouvelle variable en la venue d'un nouveau procédé
de fabrication. Certes, il n'est pas rare que de nouvelles technologies de fabrication
soient introduites au sein du secteur manufacturier, mais peu d'entre elles ont le potentiel
d'entrainer une révolution manufacturière ni celui de changer l'organisation des réseaux
de production. Or, c'est entre autres ce que propose d'accomplir la fabrication additive
soit, un nouveau procédé de fabrication conférant à ses utilisateurs une liberté de design
sans précédent en matière de conception et de fabrication.

Cette étude vise donc à anticiper quels seront les impacts de la venue de la fabrication
additive sur les réseaux de production des industries qui s'y prêtent. Pour ce faire, nous
nous intéresserons en premier lieu aux changements qui pourraient survenir au niveau de
l'organisation des réseaux de production quitte à savoir s'ils se complexifieront
davantage ou s'ils se simplifieront en incluant un moins grand nombre de participants
situés à proximité des uns des autres par exemple. Dans un second ordre d'idées, nous
tenterons de prédire quels seront les changements qui risquent de survenir au niveau des
activités logistiques, des opérations manufacturières et des relations entre maîtres
d'œuvre et fournisseurs tous parties intégrantes et essentielles au bon fonctionnement de
ces réseaux basés sur la collaboration.

Simplement dit, ce mémoire tentera de déterminer :

Comment la venue de la fabrication additive pourrait parvenir à impacter les réseaux
de production des industries qui s'y prêtent?

Page | 2
Nous croyions qu’il est important de réfléchir à cette question dans l'immédiat, car
comme nous le savons, au sein de tout réseau de production, certaines opérations
s’avèrent être à forte valeur ajoutée tandis que d’autres le sont beaucoup moins. C'est
donc dire qu'au moment où ce nouveau procédé de fabrication commence à être
commercialisé, le Québec à la possibilité de se positionner comme un chef de file au
sein des secteurs d’activité offrant les meilleures perspectives économiques. Pour ce
faire, le Québec devra entreprendre dès aujourd’hui une démarche fructueuse visant à
développer les compétences de ses différents acteurs s'il désire ne pas être relégué au
rôle de figurant au sein de ces réseaux de production où la fabrication additive sera
d'office.

1.3 – Présentation de la démarche :

De par notre problématique, nous n’avons pas d’autre choix que d’aborder trois champs
de littérature dont deux relativement nouveaux et un ayant été relativement couvert sous
tous ses angles. Dans un premier temps, il nous est impératif de traiter du phénomène de
la délocalisation plus communément connu sous le nom du offshoring afin de parvenir à
comprendre pourquoi les réseaux de production sont tels qu’ils sont aujourd’hui.
Ensuite, le second champ de littérature auquel nous nous attarderons traitera de la
relocalisation ou de la relocalisation à proximité reshoring/nearshoring puisqu’il s’agit
d’un phénomène en pleine effervescence alimentant grandement les discussions autour
d’une réorganisation potentielle des réseaux de production. Finalement, le dernier
champ abordé, au sein du second chapitre, sera celui traitant de la fabrication additive,
qui comme vous le constaterez, à déjà fait couler beaucoup d’encre malgré le fait qu’il
s’agit d’un sujet relativement nouveau. Au chapitre 3, nous dresserons notre cadre
d’analyse afin de représenter conceptuellement le raisonnement de notre recherche. Le
4e chapitre fera quant à lui état de la méthodologie préconisée pour cette étude. Au
chapitre 5, nous ferons une présentation sommaire d’une industrie susceptible
d’accueillir favorablement la fabrication additive. Par la suite, au chapitre 6, nous
dresserons l'ensemble de nos résultats à la lumière des informations recueillies.
Finalement, au 7e et dernier chapitre, il sera question de notre conclusion.
Page | 3