Comment fonctionne le lancement de nouveaux produits dans l’industrie électronique.

L’introduction de nouveaux produits (NPI), aussi appelée développement de nouveaux produits, désigne l’ensemble des activités nécessaires pour amener un nouveau produit industriel sur le marché. Chaque fois qu’un nouveau projet est créé, et qu’il est décidé de passer à son ingénierie puis à sa production, l’on parle d’introduction de nouveaux produits. La NPI est le pont qui relie le projet à la production, permettant de considérer le produit de ces deux points de vue. L’introduction de nouveaux produits permet de :

• Comprendre les impacts du projet du circuit imprimé sur la production
• Optimiser le projet du circuit imprimé sur la base des volumes de production
• Communiquer à la production l’ensemble des données du projet
• Générer toute la documentation, les programmes et les instruments nécessaires à la production.

La nécessité de solutions pour la NPI

L’introduction de nouveaux produits est une phase du processus industriel qui nait de la nécessité de résoudre certains problèmes comme par exemple :

• Un niveau excessivement élevé d'impossibilités durant le processus de production ;
• De faibles rendements lors de la production ;
• La difficulté à respecter les délais de livraison ;
• Des problèmes de fiabilité du produit ;
• Des temps de préparation des données pour la production trop longs ;
• La nécessité d’impliquer trop de main d’œuvre dans la gestion des problèmes ;
• La requête de la part des clients de services de Design for Manufacturing (DFM) et des retours d’informations.

Une solution répondant à toutes ces nécessités est Valor NPI, l’outil de Mentor et Siemens PLM utilisant les meilleures solutions DFM pour permettre une mise sur la marché efficace et économique de nouveaux produits. Le processus NPI que permet cet outil consiste d’abord à vérifier que les données de sortie du projet soient compatibles avec les processus de production qui doivent être adoptés et avec les contraintes technologiques. Il prépare ensuite ces données à être utilisées afin d’éviter tout soucis lors de la préparation du processus de production.

Valor NPI analyse les projets de circuits imprimés du point de vue du rendement en phase de production, du coût et d’éventuels problèmes de fiabilité du produit fini.

Le processus de DFM pour l’introduction de nouveaux produits vu de plus près

Le processus de Design for Manufacturing pour l’introduction de nouveaux produits se déroule en théorie à la fin de la phase de conception. En réalité, comme nous le verrons, le DFM comporte non seulement la nécessité de retravailler quelques aspects du projet lui-même, mais il est aussi souhaitable qu’il intervienne déjà au sein de la phase de conception. Les données de sortie, aux formats standards IPC-2581 et ODB++, sont traitées par Valor NPI, qui les analyse à la recherche d’éventuels problèmes, en effectuant de nombreux contrôles. Ces derniers peuvent être liés tant à la fabrication du circuit imprimé qu’à son assemblage. A ce stade peuvent survenir deux cas de figure :

• Si des problèmes sont trouvés, un rapport est envoyé afin d’effectuer les modifications au projet, et soit dit en passant de plus en plus de concepteurs préfèrent corriger leur propre travail plutôt que de constater par la suite des augmentations de coûts dues à leurs erreurs ;
• Si les tests sont passés avec succès, les données sont prêtes à passer à la phase suivante, celle de la FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), les logiciels qui gèrent les machines pour la fabrication des circuits imprimés. Lors de cette étape c’est Valor Process Preparation, la solution de Siemens PLM pour l’ingénierie, qui effectue la majeure partie du travail, le DFA (Design for Assembly), l’assemblage et le test du circuit imprimé.

Ensuite, comme le montre le schéma suivant, vient la fabrication du circuit imprimé et l’assemblage des composants pour la réalisation du circuit complet, où la solution la plus avancée est Valor MSS, désormais intégrée à Camstar Electronics Suite.

La nécessité d’un DFM précoce

L’expérience démontre à la grande majorité des concepteurs qu’effectuer des contrôles DFM uniquement à la fin du processus de conception est risqué car cela pourrait être trop tard. L’approche du « décalage à gauche » proposée par mentor s’avère être d’une aide précieuse pour cela. Nous ne parlons pas ici de politique mais d’une culture conceptuelle qui s’affirme toujours plus dans l’industrie.

Décaler à gauche signifie anticiper le plus tôt possible, sur une échelle chronologique horizontale imaginaire, tous les contrôles, les vérifications et les simulations qui sont nécessaires pour anticiper les comportements du produit et de ses composants, et de ce fait se prémunir contre d’éventuels problèmes. Nous en avons déjà parlé plusieurs fois dans la vérification et dans la simulation dans le domaine de la conception virtuelle. Dans ce cas il s’agit essentiellement d’anticiper les défauts et les problèmes de possibilité de production.

Le principe est simple : résoudre les problèmes dès leur création est facile alors que plus on le découvre tard, plus il sera difficile à résoudre. Et cette règle est valable pour n’importe quel aspect de la vie ! Le schéma ci-dessous illustre dans quelles phases le DFM se montre particulièrement efficace dans la prévention de problèmes

Un avantage à souligner, concernant l’adoption d’un outil comme Valor NPI, est que les résultats de l’analyse DFM sont directement reliés au logiciel de CAO gérant la topologie du circuit imprimé, réduisant ainsi n’importe quel temps de modification. Cette approche a aussi un aspect important que nous pourrions caractériser de culturel, car il aide les concepteurs à être mieux informés sur la production. Il n’est en effet pas rare que le concepteur ne sache rien du processus de production, ou même qu’il n’ait jamais mis les pieds dans une usine de toute sa vie, et il a donc tendance à rester enfermé dans une approche abstraite lors de la conception. C’est un phénomène découlant de nombreux facteurs, comme la diffusion des instruments digitaux de conception, la complexité des projets, la nécessité de réduire toujours plus les délais, etc.

Les contrôles DFM

À ce stade il reste à comprendre ce qu’il y a à contrôler dans un projet qui a probablement passé toutes les phases de vérification, de validation et de simulation. Le travail à faire est conséquent, considérant par exemple qu’un problème pourrait passer avec succès le Design Rule Checking, mais impacter quand même sur le rendement de la production, sur le coût et sur la fiabilité du produit fini.

A l’heure actuelle, Valor NPI effectue 953 contrôles de différentes sortes, parmi lesquels 292 relatifs à la fabrication du circuit imprimé, 366 à l’assemblage, 123 aux technologies du circuit flexible et flex rigide, 45 sur les microvias, 39 à la panélisation, 88 aux substrats. De plus le logiciel valide les netlists, les nomenclatures et la liste des fournisseurs agréés.

Pour avoir une idée du type d’impact que peut avoir le DFM, il peut être utile de consulter la liste des contrôles effectués par Valor NPI pour la fabrication du circuit imprimé, c’est-à-dire les vérifications qui permettent d’identifier d’éventuels problèmes durant la production du circuit imprimé.

La panélisation, est un aspect souvent négligé en phase de production et un exemple parlant. Les programmes de CAO usuels disposent les circuits imprimés en fonction de leurs dimensions, sans prendre en compte la forme et cela se traduit par une grande perte de matériel.

Dans l’exemple suivant, un panneau de 18’’ x 24’’ est utilisé. Dans le premier cas les circuits imprimés sont disposés suivant leur dimension globale et l’on ne peut en rentrer que 6 dans un panneau, soit un taux d’utilisation du matériau de 18,7%. Dans le deuxième cas, Valor NPI a étudié la question avec précision, comprenant que dans ce cas l’on pouvait faire entrer 10 circuits imprimés, avec une utilisation des matériaux de 31,5%. Ces résultats parlent d’eux même.