Le rail, ce secteur multiple (4)

Notre série reprend. Après trois épisodes où nous évoquions les quatre secteurs qui vivent leur propre vie, les différents niveaux de tutelle auxquels sont assujettis nos chemin de fer, et ensuite le type d’entreprise ferroviaire que nous avons en Europe aujourd’hui, il est temps de nous pencher sur un autre secteur ferroviaire d’importance : la construction et les fournisseurs.

Dans un passé récent, les fournisseurs de matériel roulant étaient considérés comme de simples sous-traitants sur ordre de l’entreprise publique. L’ingénierie des fournitures étaient alors intégrée au sein des entreprises historiques qui disposaient de leurs propres bureaux d’étude, de leur propre laboratoire et parfois même d’un centre d’essais. Jadis, les entreprises étaient carrément constructeur, créant ainsi un monde complet en circuit fermé, avec ses propres normes. Le rail représentait un exemple parfait de l’économie circulaire planifiée, mais surtout un superbe exemple d’entre-soi, provoquant l’élaboration de milliers de normes nationales qui firent que les chemins de fer n’étaient interopérables qu’à minima, c’est à dire uniquement au niveau de certaines voitures voyageurs et wagons de marchandises.

Les choses ont énormément évolué dès les années 90 : construire un train ne devenait plus le monopole des seuls cheminots ! Les fournisseurs eux-mêmes, jadis très liés à l’État, voulaient s’émanciper du rigide carcan national pour concevoir des trains et des équipements vendables dans toute l’Europe voire le monde entier. L’industrie ferroviaire  – comme toutes les industries – demande en effet de la constance et ne peut se conformer au ‘stop and go‘ qu’impose les contraintes budgétaires des gouvernements, quelles que soient les coalitions au pouvoir. L’expansion sur un marché plus vaste permet justement d’éviter ce ‘stop and go‘, d’avoir une meilleure répartition des carnets de commande. Elle a été rendue possible par l’Europe des frontières ouvertes et ses directives, ainsi qu’au niveau mondial par de nombreux traités de libre-échange que certains vilipendent un peu vite…

Le revers de la médaille est que l’ingénierie a changé de camp : elle est partie vers l’industrie. Le meilleur exemple en France est le départ de François Lacôte, un des pères du TGV, de la SNCF vers Alstom en 2000. Signe des temps : les entreprises ferroviaires sont devenues aujourd’hui de simples prestataires de service, ce qui provoque encore une forte amertume chez les anciens cadres. Après tout, Air France n’a jamais construit ses propres avions…

Le mode de production a lui aussi fortement évolué. Devant ce regroupement, mais aussi cette fragmentation du chemin de fer, le besoin de normes techniques à l’échelle européenne se faisait grandement sentir. Nous y reviendrons ultérieurement. Relevons simplement que les normes permettent de justifier un produit à tous les acheteurs du monde, et qu’en général les normes sont « indiscutables ». La norme devenait donc un argument de vente mais une certaine amplitude est laissée pour « customiser » certains aspects sur demande des différents clients.

Vers une industrie mondialisée
La restructuration majeure qu’a subit le secteur de la construction ferroviaire est en droite ligne avec celle qu’a subit la sidérurgie et le secteur «métal» en Europe. Exit les petites fonderies locales, les petits ateliers qui fournissaient trois wagons par semaine.

De rachats en rachats, des groupes se sont constitués, couvrant l’Europe entière et non plus seulement un territoire national. Le maître mot est la plate-forme spécialisée : une seule usine (ou deux) produit un seul type de matériel, mais sur mesure. Ainsi, chaque groupe produit un type de tram sur une seule plate-forme, mais peut en modifier les paramètres secondaires comme la largeur des caisses et les aménagements intérieurs. L’essentiel – comme la chaîne de traction, la motorisation – est uniformisé, ce qui diminue les coûts de production et permet surtout d’utiliser des composants communs, normalisés et unifiés dans la mesure du possible. Un tram de Berlin ou de Milan disposera donc d’éléments identiques, mais aux paramètres ‘customisés‘, conçus sur mesure.

Le petit monde ferroviaire compte les quelques grands groupes suivant :

  • Les intégrateurs (fournissant trains, trams et métros en gammes complètes) : Alstom, Bombardier, CRRC, Hitachi, Siemens, Skoda, Talgo, Stadler…
  • Les spécialisés (dans l’un ou l’autre créneau : wagons, autorails, automotrices, draisine de service…) : Astra Rail Industries, CAF, Greenbrier, Kockums Industrier, Lohr Industries, Newag, Plasser & Theurer, Stadler, Vossloh, Windhoff…
  • Les équipementiers : Compin, Faiveley,  Knorr-Bremse, Robel, SKF, Voith, Wabtec, WBN Waggonbau Niesky…

Vers des métiers de service
Malgré cette politique de plateforme élargie au niveau européen, voire mondial, force est de constater qu’elle n’a pas fait entièrement disparaître la problématique du ‘stop and go‘. À un moment donné, tout le monde va être servi de nouveau matériel roulant, qui a une durée de vie d’environ 25 à 30 ans. Que faire pour maintenir l’activité ? À l’origine, la maintenance n’était qu’un simple acte technique relevant de l’acheteur, en l’occurrence les entreprises étatiques ferroviaires, qui comptent chacune des dizaines d’ateliers. L’irruption de nouveaux matériels roulants impose à chaque fois la formation du personnel d’atelier. Lorsque les pannes sont trop importantes, l’entreprise ferroviaire fait appel au fournisseur. C’est souvent le cas avec les logiciels informatiques embarqués. Or qui connait le mieux un matériel roulant ? Le constructeur lui-même.

Sur ce constat, la maintenance est devenue une part de plus en plus importante du modèle économique… des fournisseurs : un coût peut devenir une opportunité, un business model. Sur le plan technique, un travail considérable a été entrepris pour repenser fondamentalement les approches et les processus, travail amplifier par la numérisation galopante des actifs, à commencer par les perspectives de maintenance prédictive. L’industrie privée est maintenant en mesure de fournir une maintenance contractualisée, qui lui impose par exemple de fournir 98% des rames actives en journée. Pour arriver à de tels taux, c’est toute la conception de matériel roulant qui doit être repensée à la faveur d’une maintenance la moins contraignante possible. Siemens dispose ainsi de son propre atelier à Dortmund. Stadler construit de plus en plus ses propres ateliers à côté de ses clients, comme c’est le cas aux Pays-Bas.

Ces constructeurs en profitent alors pour introduire de nouvelles méthodes de réparation, comme l’imprimante 3D qui permet de remplacer rapidement un accoudoir ou une poignée de porte, sans devoir stocker des tonnes de pièces de rechange.

Ce nouveau métier de constructeur/maintenance devient presque la norme et offre une opération win-win à tous les acteurs. L’opérateur de train se débarrasse d’un élément de coût tandis que le constructeur, par son atelier, acquiert de précieuses données qui lui serviront pour concevoir les matériels roulants futurs.

Tout cela contribue, il est vrai, à fragmenter encore davantage le paysage ferroviaire, mais aussi à bousculer les frontières entre concepteurs, ingénierie et prestataires de services ferroviaires.

Retour à l’épisode 0102 – 0304

Pour s’informer : https://mediarail.wordpress.com/

Pour approfondir : http://mediarail.be/index.htm

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L’imprimante 3D fait son entrée dans les dépôts

La numérisation du monde ferroviaire en est encore à ses balbutiements. Mais les choses sont en train de changer dans les dépôts. Démonstration.

C’est une évidence : actuellement, pour fournir une fiabilité maximale au service des trains, des quantités de commande minimales de pièces de rechange sont souvent requises. Elles sont d’ailleurs souvent incluses dans le contrat de commande et encombrent les allées de stockage de certains grands dépôts. Il en résulte dès lors un stock de pièces de rechange ainsi que des outils qui ne sont pas toujours nécessaires au quotidien. Tout cela a un coût, dès l’instant où la plupart des entreprises ferroviaires sont des entreprises étatiques. C’est donc le contribuable qui paye tout cela…

Mais les choses pourraient changer à court terme. La digitalisation, que l’on croit toujours comme étant un peu de la science-fiction, gagne du terrain au sein des dépôts des chemins de fer. Ceux-ci sont appelés à passer à la « fabrication additive ». De quoi s’agit-il ? D’une méthode en impression 3D qui offre la possibilité de développer et de fabriquer des pièces de rechange en petites quantités mais immédiatement, quelle que soit la complexité des composants. Pour arriver à cela, l’imprimante 3D devient essentielle. Au lieu de commander une pièce à un fournisseur et la recevoir 10 jours plus tard, l’imprimante vous fait tout de suite ce dont vous avez besoin. Les dernières avancées en matière de matériel et de matériaux permettent désormais aux opérateurs de transport de surmonter les limites de la fabrication traditionnelle en petites séries, source de coûts et de délais parfois importants. Outre la production de pièces de rechange en fonction des besoins, cette nouvelle méthode permet également aux entreprises ferroviaires de produire de manière flexible, ce qui permet une maintenance et un entretien plus efficace des trains, et donc une meilleure disponibilité du matériel en service.

(photo presse Siemens)

La fabrication additive  (impression 3D) implique la fabrication par addition de matériau. Elle s’oppose à la fabrication soustractive où l’on enlève de la matière pour atteindre la forme désirée. Dans la fabrication additive, les pièces en 3D sont construites par addition de couches successives de matière sous contrôle d’un ordinateur. Ce processus offre des avantages considérables comme, notamment, des économies de coûts, la quasi-élimination des déchets générés généralement par les processus de découpe de matériaux et la liberté de conception en évitant les contraintes que l’on trouve généralement dans les processus de fabrication traditionnels. Ainsi, la préparation et la disponibilité d’un prototype dès les premières étapes d’un projet permettent de gagner du temps et de réduire les coûts.

Avoir recours à la fabrication additive, en particulier dans les applications de pointe, permet non seulement de produire efficacement des composants, mais aussi d’en créer de nouveaux, innovants, qui n’étaient pas réalisables auparavant. Les procédés de fabrication additive commencent tous selon le même principe. Un modèle CAO est d’abord converti au format de fichier .STL pour ensuite être exploité sur une machine de fabrication additive. Lorsqu’il est lu, il est découpé en un certain nombre de couches en fonction de la précision souhaitée. L’utilisation de modèles 3D offre une clarté sur la conception grâce à une visualisation réelle, minimisant les corrections coûteuses ou les erreurs de dessin, avant la découpe en métal ou la fabrication moulée. De plus, en utilisant des matériaux techniques modernes – par exemple des matériaux non métalliques plus légers que les métaux traditionnels – le poids total du véhicule en vient à être réduit, ce qui améliore l’efficacité de la chaîne d’entretien.

Un exemple ferroviaire concret est d’application à Dortmünd-Eving, où Siemens Mobility a récemment ouvert le centre de service pour un nouvel opérateur privé. Ce dépôt dernier cri est destiné à numériser l’ensemble du processus de maintenance et de réparation des trains. Avec près de 100 trains par mois passant par le dépôt, Siemens Mobility vise à répondre aux besoins de maintenance de l’opérateur RRX, rapidement et efficacement, en offrant le meilleur niveau de service et de disponibilité des rames (des Desiros Siemens, ce qui facilite évidemment les choses…). Siemens Mobility est maintenant en mesure de produire des composants reproductibles selon les cahiers de charge ferroviaires et qui possèdent les propriétés matérielles requises selon la certification EN45545-2.

Un autre exemple provient de l’université de Huddersfield. L’équipe du professeur Iwnicki travaille sur la modernisation des véhicules ferroviaires dans le cadre du projet européen Run2Rail. Il s’agit d’un projet collaboratif de 2,7 millions d’euros impliquant quinze partenaires à travers l’Europe. Celui-ci s’inscrit dans le cadre d’un programme plus grand appelé « Shift2Rail ». Le projet Run2Rail pourrait démontrer que cette technologie additive et les matériaux composites répondent plus efficacement aux projets ferroviaires, grâce notamment à la production de pièces plus légères, moins bruyantes et plus respectueuses de l’environnement.

La numérisation n’en est encore qu’à ses balbutiements dans le grand monde ferroviaire, une industrie née au XIXème siècle. Mais elle prend de plus en plus d’ampleur à mesure que les technologies progressent et que les pressions de plus en plus fortes s’exercent sur les transporteurs pour fournir un service de train fiable.

Dortmund : Siemens construit son propre atelier d’entretien à l’ère des datas

Ce jeudi, après un an et demi de construction, Siemens Mobility inaugurait officiellement le nouveau dépôt de maintenance du Rhin-Ruhr Express (RRX). Cet atelier assurera la maintenance des 82 Desiro HC du RRX pour une période de 32 ans. L’atelier fait surtout entrer le rail dans l’ère numérique, avec sa maintenance prédictive, ses bons de travail numériques et son imprimante 3D pour les pièces plastiques urgentes.

RRX

La Westphalie, plus communément appelée « la Ruhr », est un Land à part entière et l’une des plus grandes agglomérations d’Europe avec une population d’environ dix millions d’habitants et de nombreux itinéraires de transit. Sur la colonne vertébrale ferroviaire, de Cologne à Dortmund, la mobilité y était fortement limitée depuis des années par des réseaux de transports publics et de liaisons ferroviaires surexploités. Depuis 2006, un réseau dénommé Rhin-Ruhr Express (RRX) fût mis en service, mais il était limité à 6 lignes avec des gares d’extrémité en dehors du corridor principal de Coblence, Aachen, Emmerich, Münster et Minden. Le nombre de lignes et de gares d’extrémité prévus avait entretemps continuellement évolué.  Cela était dû notamment au fait que les augmentations prévues de la demande par rapport à l’étude de 2006 étaient déjà été dépassées en 2015 sur certaines sections du réseau ferré. Il fallait donc revoir le projet et l’augmenter.

Le RRX sans la DB

C’est le but de la nouvelle phase qui démarre dès décembre 2018. Dorénavant sur le trajet principal entre Dortmund et Cologne, un service au quart d’heure sera proposé en pointe, en superposant quatre lignes RRX. Cela est supposé remplacer environ 31 000 trajets en voiture individuels chaque jour ouvrable. Restait aussi à attribuer l’exploitation du RRX. Le 16 juin 2015, l’ensemble de l’exploitation du RRX était attribué aux deux sociétés suivantes :

– Abellio Rail NRW (filiale du hollandais NS) pour le lot 1 avec les lignes RE 1 et RE 11,

– National Express (un anglais…) pour les lots 2 et 3 avec les lignes RE 4, RE 5 et RE 6,

Eurobahn (Keolis/SNCF), déjà présent sur le réseau, continuera à exploiter le RE 3 jusqu’en 2025, puis la ligne sera remise à offre publique. Deutsche Bahn, malchanceuse dans le processus, a justifié sa défaite face à la concurrence par des coûts de main-d’œuvre plus élevés, supérieurs d’environ 10% à ceux de la concurrence.  Mais pour l’Autorité Organisatrice, le VRR, les concurrents ont davantage marqué de points en termes de coûts administratifs, énergétiques et de disponibilité.  Cette répartition du concept RRX à 2 opérateurs privés réduit la part de marché de la Deutsche Bahn à moins de 50% dans le trafic régional en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, ce qui est un séisme outre-Rhin.

(photo press Siemens)

Classé comme le projet du siècle pour la région métropolitaine allemande, le RRX totalise un volume de plus de 1,7 milliard d’euros et est considéré comme étant la plus importante commande de services régionaux en Allemagne à ce jour pour Siemens, qui fournit 82 rames électriques de type Desiro HC, comportant près de 400 places. Le contrat signé comprend des services de maintenance prévus pour une période de 32 ans. Il fallait donc un atelier d’entretien, et c’est celui-ci qui fût mis en service ce jeudi 6 septembre sur le site de Dortmund-Eving.

« Avec notre service et notre maintenance numérisés, nous nous considérons comme des pionniers du secteur et nous veillerons à ce que les trains RRX soient mis à la disposition des clients de manière fiable. Pour ce faire, nous avons équipé le Rail Service Center des systèmes qui nous permettent de détecter les défauts avant qu’ils puissent réellement interférer avec l’exploitation », a déclaré Sabrina Soussan, PDG de Siemens Mobility. En somme, la maintenance prédictive.

Martin Husmann, PDG de Verkehrsverbund Rhein-Ruhr (VRR), s’exprimant également au nom des autres associations participant au projet RRX – Westphalie-Lippe (NWL), Rhénanie (NVR), Rhénanie-Palatinat Nord (SPNV-Nord) et North Hesse (NVV) a déclaré: « Je suis particulièrement heureux pour les passagers, car l’ouverture d’aujourd’hui marque une nouvelle étape dans le futur. Au cours des prochaines années, nous allons créer une offre de mobilité sensiblement améliorée pour les quelque 2,7 millions de personnes qui utilisent le réseau ferroviaire régional tous les jours. Nous espérons que la nouvelle installation de Dortmund contribuera de manière décisive à garantir la meilleure disponibilité possible des nouveaux trains. »

Le rail dans l’ère des datas

La disponibilité est la grande bataille d’un chemin de fer performant. Le contribuable – et les politiques – ne supportent plus des taux de15 à 25% d’immobilisation des trains en atelier. À cette fin, Siemens Mobility a posé environ 5,5 kilomètres de voies sur le terrain de l’ancienne gare de triage de Dortmund-Eving et a construit un bâtiment d’atelier à six voies, un entrepôt de trois étages et une installation pour le nettoyage des trains. Il s’agit bien d’un technicentre entièrement dédié à Siemens, pas d’une installation de la Deutsche-Bahn, ce qui promet une autre bataille…

Tous les processus de maintenance peuvent être gérés sans papiers: les techniciens reçoivent leurs bons de travail, ainsi que toutes les informations nécessaires pour les réparations et la maintenance, sur tablettes. En cours de service, les trains fournissent en permanence des données sur leur état via plusieurs capteurs au dépôt, où ils sont traités. Chaque train génère entre un et quatre milliards de points de données par an. À l’aide d’algorithmes intelligents, les experts en données de Siemens Mobility analysent les données pour chaque composant critique du train. L’objectif est de détecter les écarts par rapport aux conditions normales afin de calculer les prédictions d’erreur et de fournir aux techniciens d’atelier des recommandations pour un entretien aigu ou une maintenance programmée de routine. Avec ces informations, les mesures nécessaires peuvent être planifiées et préparées avant l’arrivée du train au dépôt. De cette façon, les pièces de rechange peuvent être à portée de main ce qui améliore la productivité du travail des employés grâce à une coordination plus optimale. Cela garantit surtout que les trains passent le moins de temps possible dans le dépôt.

AVI (photo presse Siemens)

L’atelier RRX dispose d’un système d’inspection des véhicules (AVI) à la pointe de la technologie, utilisé pour la première fois en Allemagne. À mesure que les trains entrent dans les ateliers, ils passent devant l’installation AVI où les roues, les essieux et les structures de chaque voiture sont automatiquement inspectés à l’aide d’une technologie laser moderne. Ces données sont directement entrées dans le système de gestion des données, évaluées et traitées ultérieurement. En outre, l’atelier dispose d’une imprimante 3D qui produit directement des pièces de rechange en plastique non disponibles sur le moment ou à prix raisonnable. Siemens fait donc entrer le rail de plein pied dans l’ère numérique.

(photo presse Siemens)