La commande numérique par ordinateur (CNC) est la forme de production automatisée la plus répandue dans les installations de fabrication modernes à travers le monde. La précision et la fiabilité des commandes contrôlées par ordinateur ont convaincu les fabricants de partout d'acquérir des équipements CNC et des logiciels de modélisation pour leurs lignes de production. Bien que la CNC soit utilisée dans presque toutes les industries du secteur manufacturier, il s'agit d'un développement relativement récent dans les moyens de production. Avant les années 1950, l'outillage des machines nécessitait le plus souvent un opérateur. Les 70 dernières années ont été marquées par la transition mondiale transformative du fonctionnement manuel à la CNC. Cet article examinera les origines de la CNC ainsi que cette très transition.

Mécanismes antérieurs

L'humanité a parcouru un long chemin depuis l'époque où donner forme à la matière signifiait utiliser un ciseau ou un marteau. Le premier pas vers la CNC moderne a été franchi pendant la première révolution industrielle avec l'apparition de l'outillage machine. En 1775, John Wilkinson, un industriel anglais, inventa la première machine à aléser au monde. Elle permettait aux opérateurs de façonner avec précision des objets circulaires pour la première fois. En 1805, Joseph Marie Jacquard, un commerçant français, développa la première méthode pour automatiser les métiers à tisser. Il utilisait des cartes perforées avec des entrées préenregistrées et les utilisait de manière séquentielle pour standardiser l'opération. Son métier à tisser fut un succès et fut adopté dans toute la France, marquant ainsi la première commercialisation d'une machine automatique. La réduction des coûts et la facilité d'utilisation de ce métier à tisser incitèrent progressivement d'autres à appliquer les cartes perforées à diverses applications, depuis le déplacement de leviers jusqu'à la télégraphie. En 1889, Herman Hollerith, un inventeur américain, breveta la machine à tabuler capable de lire et de synthétiser des données en utilisant des cartes perforées. Ce fut la première fois que des données et des commandes automatiques pouvaient être stockées à grande échelle. Suite à ces innovations, de nombreuses nouvelles applications ont utilisé les cartes perforées tout au long de la première moitié du XXe siècle pour automatiser des tâches de base.

Contrôle numérique

Les années 1940 ont ouvert la voie à la première machine à contrôle numérique (NC), précurseur de la CNC. Les machines NC utilisaient des commandes qui étaient manuellement saisies sur des cartes perforées et introduites dans les machines pour les diriger afin d'accomplir des tâches de production spécifiques. En utilisant des servomécanismes pour détecter la position de l'outil dans l'espace, les machines NC étaient capables de produire des biens avec plus de précision. Les besoins militaires de la Seconde Guerre mondiale ont poussé les entreprises fournissant l'U.S. Air Force à rechercher des méthodes NC de plus en plus efficaces pour produire des avions et des armes standardisés avec une précision inégalée. Jusqu'au milieu des années 1950, la technologie NC a été adoptée par plusieurs ateliers industriels au-delà des fournisseurs militaires. En raison des avantages économiques perçus de l'automatisation de l'outillage machine, la NC a rapidement été saluée comme l'innovation de la décennie dans la fabrication, permettant aux entreprises de réduire les coûts de main-d'œuvre et d'améliorer la qualité.

CNC à part entière

La programmation manuelle était plus efficace que l'absence de programmation, mais elle nécessitait toujours une expertise très sélective pour la machine spécifique à programmer. L'utilisation répandue de la NC a conduit les ingénieurs et les industriels à rechercher un langage de programmation standardisé. En 1956, les premières ébauches du langage de l'Automated Programmed Tool (APT) ont été créées, mandatées par l'U.S. Air Force. À partir de ce moment, des ordinateurs avec un langage de programmation standardisé ont été utilisés pour l'usinage. La baisse des prix des ordinateurs avec les avancées technologiques des années 1960 et 1970 a conduit à une CNC plus abordable pour les installations industrielles à plus petite échelle. Ainsi, la popularisation de la CNC a permis de produire tous types de produits avec une plus grande cohérence et qualité. Les années 1990 ont vu la démocratisation des logiciels de modélisation 3D, qui ont offert aux concepteurs de produits un moyen facile de modifier les commandes et les exigences. Aujourd'hui, les logiciels de CNC ont des capacités bien plus étendues, y compris des applications de maintenance et de fiabilité.

Quoi ensuite?

Sans aucun doute, la CNC a radicalement changé la fabrication, le modèle d'affaires autant que la conception des produits. De nombreux observateurs du secteur manufacturier ont laissé entendre que la prochaine transition dans l'usinage sera aussi radicale, sinon plus, que la transition de l'usinage manuel à la CNC. L'analyse des données sur les modes de défaillance et la qualité est déjà monnaie courante. Cependant, l'avènement de l'intelligence artificielle appliquée à la CNC pourrait s'avérer être un véritable changement de jeu. Dans un avenir proche, le « contrôle » dans la CNC pourrait ne plus dépendre en permanence d'une partie prenante humaine. Les machines pourraient améliorer continuellement leurs processus en utilisant les données collectées. Les coûts et la qualité pourraient à nouveau être améliorés, menant à une autre révolution dans l'automatisation.

Article de Thomas Stringer pour Axya Manufacturing. Publié à l'origine sur Medium.