Visite de l'usine Cannondale en 1994  

L'usine Cannondale de Bedford, en Pennsylvanie, se distingue par une approche radicalement nouvelle de la production de vélos. Contrairement à de nombreuses autres usines déjà visitées pour la rubrique « Gadgets », aucune d’entre elles n’avait encore présenté de solutions aussi innovantes que celles mises en œuvre par Cannondale.  

Jusqu'en 1988, Cannondale fonctionnait avec une usine comparable à toutes les autres, utilisant les méthodes suivantes :  

Les tubes à coupe d'onglet étaient usinés, et de nombreux gabarits étaient construits pour maintenir les tubes pendant les opérations d'usinage et de soudage.  

Les tubes étaient commandés et stockés par lots importants afin de réduire les prix unitaires.  

Les nouveaux modèles nécessitaient un long délai entre leur conception et leur livraison, car les fournisseurs de tubes devaient réoutiller leurs machines pour fabriquer les tubes spécifiés.  

Les prototypes étaient construits un par un dans l'atelier d'usinage de l'usine et, une fois le nouveau modèle choisi, de nouveaux gabarits devaient être fabriqués pour chaque modification de la conception des tubes ou du cadre.  

De grands lots de tubes identiques étaient assemblés par biseau afin de minimiser le temps nécessaire à la mise en place de l'outillage pour chaque opération, et les opérations de montage, de pointage, de soudage et d'assemblage étaient réalisées sur ces mêmes grands lots afin d’utiliser les tubes préparés.  

Les fourches de chaque taille et de chaque type de cadre devaient être fabriquées en interne ou commandées auprès de fournisseurs externes.  

Le traitement thermique était réalisé dans un immense four pendant quatre heures afin de permettre à la chaleur de pénétrer uniformément dans les tubes jusqu'à la température adéquate.  

Les cadres étaient hissés dans le four à l'aide d'un support en acier inoxydable d'une valeur de 14 000 $ pouvant contenir 100 cadres à la fois, puis les 100 étaient plongés simultanément dans le bain de trempe ; la masse du support était telle que le four et le bain de trempe servaient principalement à le chauffer et à le refroidir.  

Entre le chargement et le déchargement de la grille, le four restait inactif, et il fallait donc le rallumer pour traiter thermiquement le lot suivant de cadres. Après le traitement thermique, chaque cadre était aligné.  

Pour achever le processus de production, les cadres étaient peints automatiquement par un robot de peinture rotatif, et chaque changement de couleur imposait le rinçage et le nettoyage complet du système de peinture.  

L’essentiel de ce processus résidait dans un assemblage des vélos en série. Cannondale conservait en permanence un stock important de vélos de production récente, ainsi qu'un stock minimal de vélos produits quelques mois auparavant, en fonction des prévisions de demande. Si un modèle venait à manquer, il fallait attendre l’écoulement d’autres lots importants avant de lancer un remplacement.  

Un tournant décisif s’est opéré en 1988, lorsque la direction de Cannondale a décidé de faire de l’entreprise un acteur majeur de l’industrie mondiale du cycle. Plutôt que de délocaliser la production, l’objectif était de fabriquer économiquement de grandes quantités de vélos de qualité aux États-Unis, quitte à transformer profondément les méthodes de production. La mission de convertir l'usine afin qu'elle puisse produire beaucoup plus de vélos et de modèles, tout en réduisant les délais de livraison, a été confiée à Dick Resch.  

Le parcours de Resch, professeur d'études religieuses au Loras College de Dubuque, dans l'Iowa, récemment diplômé de la Yale Business School, n’est pas typiquement associé à une telle tâche. Cette combinaison de profils a toutefois apporté un regard neuf, sans doute différent de celui qu’auraient eu des dirigeants chevronnés de l’industrie du cycle ou des ingénieurs de fabrication.  

Le président de Cannondale, Joe Montgomery, plaçait une grande confiance en Resch et lui demanda de ne pas se contenter de recommander des pistes, mais de passer directement à l’action et de mener les changements. Conscient de l’impossibilité de quintupler la production en conservant les méthodes traditionnelles, Resch entreprit de repenser l’ensemble des opérations de l’entreprise. Les évolutions envisagées n’ayant, à sa connaissance, jamais été tentées par d’autres sociétés de cycles, il choisit d’en éprouver la validité par l’expérimentation. Son attention se porta d’abord sur les opérations de couture de Cannondale, dont les cycles de production courts (deux saisons de vente) et le coût relativement réduit des machines et des matières premières se prêtaient à des essais rapides et peu coûteux.  

Pour amorcer cette transformation, Resch mit en place un programme baptisé CLIPS (Cannondale Low Inventory Products System). L’objectif consistait à accroître la flexibilité des opérations de fabrication en réduisant ou en supprimant l’outillage spécial, en diminuant les stocks et en raccourcissant les cycles de production. Les opérations de découpe furent entièrement repensées et un nouveau système d’acheminement des matériaux, piloté par ordinateur et installé sur un rail au plafond, fut mis en place. La taille des lots fut réduite, et de nouveaux systèmes de suivi et de traçabilité des produits furent instaurés.  

Resch implanta ensuite un système appelé CPR (Remplacement critique des produits). Grâce à ce dispositif, 90% des commandes des distributeurs pouvaient être expédiées complètes avec seulement six jours de stock. Le rythme et la productivité ainsi obtenus dépassaient largement les niveaux jusque-là connus chez Cannondale. Cependant, la technologie et la culture d’entreprise n’étaient pas encore au diapason. Les innovations consommaient une part excessive de la mémoire informatique disponible, tandis que le changement radical de fonctionnement exigeait une formation plus poussée pour le personnel. Le CPR fut donc rapidement abandonné, considéré comme une expérience à la fois concluante et visionnaire. Resch soulignait que « la certitude de l’échec est plus rassurante que le risque de la réussite » et prévoyait de réintroduire le CPR dans toute l’usine une fois la refonte de la production de vélos achevée.  

Conversion de l'usine de vélos  

En 1990, la conversion de l'usine de vélos a débuté. Quatre ans plus tard, alors que cette conversion n’est encore que partiellement achevée, Cannondale produit plus de cinq fois plus de vélos, avec un niveau de stock moindre, qu’en 1989. Plus précisément, les chiffres de Resch indiquent une augmentation de productivité de 240% entre 1988 et 1993.  

Au cœur de ce système de production désormais breveté se trouve la volonté d’éliminer tout besoin de changement d’outillage. Dès le départ, la conception d’un vélo est réalisée sur un système CAO/FAO, où des dessins modulaires types d’assemblages partiels de cadre sont créés et modifiés sur écran. Si un nouveau type de tube est requis, le système conçoit et usine par commande numérique les blocs de formage en acier nécessaires pour transformer les tubes existants en ces nouveaux tubes sur une machine de formage interne. L’ordinateur pilote ensuite les découpeuses laser et plasma pour réaliser des coupes d’onglet précises sur chaque tube, conformément à la nouvelle conception, et pour découper simultanément les trous pour porte-bidon, les aérations, les encoches et les fentes pour les pattes de selle. Une particularité des coupes d’onglet de Cannondale réside dans les languettes découpées à la base de chaque onglet, qui s’emboîtent dans des encoches correspondantes des tubes adjacents. Ces opérations de découpe sont effectuées par lots de tubes pour chaque cadre, la vitesse de coupe restant identique à celle d’une production de grandes séries de tubes diagonaux identiques, par exemple. Les mandrins à serrage rapide qui font tourner les tubes sous les découpeurs laser ou plasma sont universels et indépendants de la taille ou de la forme du tube.  

Les gabarits de pointage du triangle avant du cadre sont conçus pour s’adapter à tous les cadres, quelle que soit leur géométrie. L’ordinateur détermine la hauteur du bas du tube de direction par rapport au boîtier de pédalier ; il suffit de régler cette hauteur sur le gabarit pour passer d’un type ou d’une taille de cadre à un autre. Les pattes et les encoches maintiennent les tubes en place et chaque joint est ensuite pointé.  

Chaque centre de pointage de cadre et chaque assemblage de triangle arrière est servi par deux rangées de soudeurs certifiés qui assemblent les tubes. Un système de traçabilité permet de savoir quel soudeur est intervenu sur chaque cadre sortant de l’usine.  

L’immense four de traitement thermique a été remplacé par un nouveau modèle breveté à trois chambres, chacune pouvant contenir huit cadres. Des chariots acheminent chaque lot de huit cadres via un rail au plafond. Un premier lot pénètre dans la chambre avant du four, où sa température est portée à celle de la chambre intérieure, maintenue constante. Ce lot est ensuite transféré dans la chambre intérieure tandis qu’un autre, placé derrière lui, entre dans la première chambre. Après quelques minutes, le premier lot passe dans une troisième chambre qui, comme la première, isole la chambre intérieure des variations de température. Les cadres restent seulement quelques minutes dans chaque chambre, juste le temps d’atteindre brièvement la température de traitement thermique. L’ancien four exigeait quatre heures pour réaliser la même opération, la température étant élevée très progressivement afin d’éviter, parmi les 100 cadres traités, la surchauffe des tubes fins et la sous-chauffe des tubes plus épais. Désormais, des sondes thermométriques sont vissées dans les tubes, fins et épais, de cadres témoins afin de contrôler quotidiennement le traitement thermique.  

La température du bain de trempe est surveillée en permanence et réajustée à la valeur souhaitée après l’immersion de chaque support de huit cadres. Cette approche garantit une température de trempe uniforme pour chaque cadre, évitant les variations précédemment liées à la position du cadre dans la structure de 99 autres et à l’échauffement du bain lors de l’immer­sion du support en acier.  

Cannondale utilisait autrefois un aligneur automatisé très coûteux, chargé de vérifier et corriger l’alignement de chaque cadre à l’état ramolli, immédiatement après le traitement thermique. Une fois le nouveau système de traitement thermique installé, il est apparu que cette machine devenait peu utile, les cadres sortant déjà bien mieux alignés. Grâce au nouveau système de suivi, qui renseigne les ingénieurs sur l’historique complet de chaque cadre, diverses étapes ont pu être optimisées afin d’améliorer encore l’alignement. Les cadres mal alignés étant devenus très rares, l’aligneur automatisé a été retiré du processus. L’alignement de chaque cadre est toujours vérifié, mais tout cadre défectueux est désormais mis au rebut.  

Alors qu’auparavant Cannondale stockait des tubes de direction de toutes les longueurs nécessaires, l’entreprise ne recourt désormais, pour chaque modèle, qu’à des tubes très longs et non filetés. Une machine spécifique permet de couper et de fileter les tubes de direction après peinture, et les fourches ne sont plus fabriquées qu’à la demande.  

La peinture était autrefois appliquée par un robot de pulvérisation rotatif automatisé. Ce robot a été retiré afin d’offrir une plus grande flexibilité dans le choix des couleurs. Ce changement s’explique également par l’introduction de nouvelles peintures imposées par l’Agence de protection de l’environnement (EPA), dont l’application est moins uniforme en l’absence des composants organiques volatils précédemment utilisés. Leur passage forcé à travers les anciens atomiseurs rotatifs produisait en outre des résultats moins homogènes. Conformément aux nouvelles réglementations, la suppression des solvants dans la peinture impose l’emploi d’un catalyseur pour le durcissement, ce qui entraîne un durcissement à l’intérieur des machines de pulvérisation. Les fabricants de pistolets de pulvérisation, DuPont, l’EPA et Cannondale ont donc collaboré étroitement à la mise au point d’un nouveau système. Les cadres sont désormais peints manuellement à l’aide de pistolets qui mélangent peinture et catalyseur dans le flux, juste en amont de la buse. La peinture ne durcissant pas dans les pistolets, un opérateur peut employer plusieurs pistolets pour appliquer des couleurs différentes. Il peint les cadres d’un style donné jusqu’à l’arrivée d’une nouvelle étiquette d’instruction sur le convoyeur, puis passe simplement à la couleur suivante, sans nettoyage intermédiaire.  

À l’avenir, Cannondale projette de superviser l’ensemble des opérations à l’aide d’un logiciel conçu par des ingénieurs de l’Université du Connecticut. Chaque jour, les tâches planifiées seront saisies dans le système, qui déterminera le flux de production le plus efficace. En cas de panne d’une machine, le logiciel proposera un itinéraire de production alternatif optimal. Il signalera également aux responsables les postes de travail inactifs et les périodes creuses. Comme l’utilisation de ces postes à ces moments n’augmente pas la production, ce temps « libre » sera consacré à la formation des nouveaux employés ou à la maintenance des équipements.  

Le contrôle qualité des produits est assuré par un laboratoire d’essais complet, le Q-Lab. Ce laboratoire dispose d’un équipement riche en machines d’essais de fatigue répétitive et de simulation d’impact. Des recherches continues en conditions réelles sont menées en équipant des vélos de jauges de contrainte reliées à des ordinateurs portables.  

Atteindre le niveau supérieur  

Cannondale a déjà atteint un premier objectif : permettre à chaque employé d’exécuter son travail sur n’importe quel type de cadre grâce à des outils standardisés à chaque poste. L’étape suivante consiste à faire en sorte que des informations spécifiques accompagnent chaque cadre, afin que sa fabrication puisse être adaptée en conséquence. Un tel dispositif permettrait de produire chaque cadre sur mesure au même rythme que les cadres identiques actuellement fabriqués. Les prototypes sont déjà réalisés sur la même chaîne que les autres cadres, mais ils doivent encore être suivis avec précision. La mise en place d’un système de suivi automatisé reste complexe, notamment parce que les étiquettes à code-barres seraient détruites par le traitement thermique ; Resch estime toutefois qu’une solution est en voie d’élaboration.  

Un test impressionnant  

Pour éprouver concrètement la flexibilité de production de Cannondale, un cadre sur mesure fut commandé pour une taille hors de la gamme actuelle de la marque. Les paramètres de conception furent modifiés sur ordinateur et un cadre entièrement personnalisé sortit de la chaîne en même temps que tous les autres, le tout en une seule journée.  

Globalement, l’usine Cannondale apparaît comme l’installation la plus impressionnante observée jusqu’à présent. L’incroyable simplicité et la flexibilité de certains systèmes de production dépassent tout ce qui se rencontre habituellement dans une usine de vélos. La volonté manifeste de repenser chaque opération de A à Z, plutôt que d’ajouter simplement de la technologie à un schéma existant, frappe particulièrement l’observateur. Si un meilleur produit peut être obtenu en repensant son assemblage, il devient difficile de justifier la persistance des anciennes méthodes.