Pourquoi l'électronique robuste devient essentielle pour les équipementiers de véhicules tout-terrain

Des techniciens analysent les circuits au laboratoire de vérification des produits de John Deere.

Les nouvelles machines intègrent de plus en plus des écrans de pointe, auparavant réservés à l'industrie automobile, ainsi que des systèmes télématiques, des contrôleurs intelligents, des systèmes d'alimentation électrifiés et des fonctions autonomes.

Mais si de nombreuses conversations se concentrent sur les nouvelles fonctionnalités, un problème plus fondamental pour les équipementiers est de savoir si les systèmes électroniques à la base de ces fonctionnalités sont conçus pour durer.

C’est important car, dans les applications exigeantes, l’électronique joue un rôle de plus en plus central dans la disponibilité des machines, leur valeur et la crédibilité de la marque.

Jason Weishaar, responsable des ventes OEM et du développement commercial chez John Deere, déclare : « Le changement le plus important que j'ai constaté au cours des 10 dernières années est l'augmentation de l'utilisation de l'électronique pour permettre des fonctionnalités avancées sur les machines industrielles. »

Il évoque notamment l'autonomie, affirmant que « la seule façon d'y parvenir est grâce à une électronique informatique avancée ».

Jason Weishaar

Parallèlement, les attentes concernant l'environnement de l'opérateur ont également évolué. Dan Dougherty, directeur de la fabrication électronique et des ventes OEM chez John Deere, explique que le secteur s'est progressivement inspiré du design automobile, notamment pour les interfaces plus larges et les fonctionnalités numériques embarquées.

« On voit apparaître des écrans plus grands et des systèmes d'infodivertissement plus proches de ceux des voitures », explique-t-il, alors que les constructeurs automobiles répondent aux attentes des clients, qui vont bien au-delà des marchés traditionnels des véhicules tout-terrain.

Si la combinaison de fonctionnalités avancées et des attentes croissantes des utilisateurs augmente la quantité d'électronique embarquée, elle accroît également les conséquences lorsque ces systèmes sont défaillants.

Environnements difficiles, enjeux plus élevés

Pour les équipementiers, le défi technique ne consiste pas simplement à ajouter plus d'électronique. Il s'agit de s'assurer que cette électronique puisse résister à des environnements extrêmes.

Dougherty identifie les principales menaces que sont « la poussière, la saleté, les infiltrations de liquide, les variations extrêmes de température et les vibrations ».

Weishaar ajoute un autre exemple : « Le choc. Les charges d'impact soudaines qui surviennent, par exemple, lorsqu'une chargeuse s'enfonce dans un tas de roches ».

Dans ces moments-là, les appareils électroniques sont exposés non seulement à une contrainte de fonctionnement constante, mais aussi à des pics et des excursions imprévisibles.

Ces sorties sont importantes. Les véhicules de tourisme évoluent généralement dans des conditions relativement restreintes et bien maîtrisées. Ce n'est pas le cas des engins tout-terrain.

Usine de fabrication électronique John Deere à Fargo, Dakota du Nord

Les machines utilisées dans la démolition, le recyclage ou l'extraction de matériaux peuvent être soumises à des chocs répétés, à la contamination, à l'humidité et à des variations thermiques, selon des combinaisons difficiles à reproduire à moins d'être conçues et testées spécifiquement à cet effet.

Pour Weishaar, c'est là l'essence même de la robustesse. Les composants électroniques robustes sont « conçus pour fonctionner dans ces conditions, mais surtout, ils doivent y avoir fait leurs preuves. C'est là le point essentiel. »

« Il ne s’agit pas seulement de sélectionner les bons composants ; il s’agit de préserver la conception dans son ensemble et de réaliser des tests pour s’assurer qu’elle respecte les paramètres. »

Dougherty souligne que la robustesse n'est pas uniquement une question d'ingénierie.

Il déclare : « Il ne s'agit pas seulement de concevoir des systèmes électroniques capables de résister à ces conditions, il s'agit aussi de pouvoir les fabriquer pour qu'ils y résistent. »

Concrètement, cela signifie que la maîtrise des processus, l'expertise en assemblage et la cohérence entre le prototype et la production jouent toutes un rôle dans la capacité d'un module à survivre sur le terrain.

La fiabilité ne se limite pas à l'emballage.

L'une des observations les plus frappantes qui ressortent de cette discussion est que l'électronique elle-même n'est pas toujours le maillon faible qu'on suppose.

« À bien des égards, les composants électroniques durent plus longtemps que les pièces mécaniques de ces machines », explique Weishaar. Selon lui, les problèmes surviennent souvent au niveau des « systèmes d'interconnexion, notamment les faisceaux de câbles et les connecteurs ».

Dougherty décrit un phénomène courant dans l'industrie qu'il appelle « swapnostics » : remplacer un contrôleur, un écran ou un autre module parce qu'il semble être à l'origine du problème, alors que le véritable problème se situe ailleurs dans le système.

Dan Dougherty

« Swapnostics ne permet pas vraiment de remonter à la cause profonde d'un problème système », explique-t-il. « Et bien souvent, il peut s'agir d'un simple problème de faisceau de câbles ou d'un autre problème lié au système. »

Pour les équipementiers, les conséquences vont bien au-delà de la simple efficacité du service. Un diagnostic erroné entraîne des remplacements de composants inutiles, complique l'analyse des garanties et peut laisser des problèmes d'intégration sous-jacents non résolus.

Dans un marché où la disponibilité des services est directement liée aux revenus des clients, il s'agit d'un angle mort coûteux.

La question du coût réel

Selon Dougherty, l'argument commercial en faveur de l'utilisation de l'électronique renforcée est souvent formulé de manière trop restrictive.

Il souligne que les équipementiers devront peut-être investir davantage dans des composants haut de gamme et des conceptions éprouvées afin d'assurer une durabilité optimale à leurs équipements. Le principal enjeu commercial reste cependant de savoir si ce surcoût permet de réduire le coût total de possession.

Un module moins coûteux mais peu performant sur le terrain peut rapidement devenir onéreux une fois pris en compte les interventions de maintenance, les pertes de disponibilité, les atteintes à la réputation et les pannes répétées.

En ce sens, les appareils électroniques robustes ne constituent pas simplement une décision d'achat ; ils font partie intégrante du coût total de possession.

Dougherty déclare : « Ce secteur connaît actuellement de nombreuses innovations, notamment en matière d'autonomie, et ces fonctionnalités permettent de différencier les machines sur le marché. »

Cela rend la situation encore plus délicate. Si les capacités numériques sont utilisées comme avantage concurrentiel, la fiabilité des équipements électroniques associés est une condition sine qua non.

Une fonctionnalité qui fonctionne lors d'une démonstration mais pas de manière constante sur le terrain devient non seulement un problème technique, mais aussi un problème d'image de marque.

Partenariat pour l'ensemble de la pile

Des robots sont utilisés pour fabriquer les unités de traitement de vision de John Deere.

C’est l’une des raisons pour lesquelles de plus en plus de constructeurs automobiles réévaluent le niveau de capacités électroniques qu’ils souhaitent développer en interne.

Pour les plus grands fabricants, une expertise pointue en électronique en interne peut demeurer une compétence essentielle. Mais pour de nombreux équipementiers de petite et moyenne taille, la situation économique est différente. Dougherty explique qu'ils doivent souvent se demander : « Quel sera notre cœur de métier ? »

Le défi réside dans le fait que le développement de l'électronique moderne englobe le matériel, les logiciels, la validation, la fabrication, l'approvisionnement et la planification du cycle de vie.

Il pense que de nombreux constructeurs automobiles diront : « C'est tout simplement trop cher à investir pour nous, alors nous allons trouver un bon partenaire pour s'en charger. »

Cette décision ne concerne plus seulement la conception du produit. Elle concerne également l'intégration des systèmes et la continuité de l'approvisionnement.

Selon Weishaar, une implication précoce peut aider les fournisseurs à mieux comprendre les véritables besoins des clients et à garantir que le résultat final soit à la fois « optimisé en termes de coûts » et robuste.

Dougherty ajoute que pour les applications plus avancées – notamment dans les domaines de l’électrification et de l’autonomie – une collaboration précoce peut apporter des avantages considérables, le succès dépendant de la capacité à garantir le bon fonctionnement des systèmes « dès les premières étapes du développement du véhicule ».

Se pose ensuite la question de la chaîne d'approvisionnement. « Il ne s'agit pas seulement d'avoir un produit qui fonctionne », explique Weishaar, « il s'agit d'avoir un produit qui fonctionne sur le long terme. »

Ce point a pris de l'importance ces dernières années, les équipementiers étant confrontés à des pénuries de composants et à des pressions en faveur de la refonte de leurs produits. Dougherty affirme que « la capacité à s'approvisionner en composants, à les sélectionner et à les gérer dans le temps est aussi importante pour ce secteur que la robustesse des systèmes électroniques eux-mêmes ».

Pour les secteurs où les équipements restent en service pendant des décennies, cette vision à long terme est importante.

Dougherty affirme que les équipementiers doivent être « très attentifs au choix des composants et bien préparés à l’obsolescence et aux réalités du support à long terme ».

Un choix de conception stratégique

Usine de fabrication d'électronique de puissance John Deere

La leçon plus générale à retenir est que les composants électroniques robustes ne doivent pas être considérés comme une question de spécification de dernière minute.

À mesure que les engins tout-terrain deviennent plus connectés, plus automatisés et plus pilotés par logiciel, la fiabilité électronique se rapproche du cœur de la stratégie des machines, affectant la disponibilité et le coût du cycle de vie, ainsi que la capacité des équipementiers à commercialiser avec assurance des fonctions avancées.

Il est important de noter que les systèmes électroniques fiables influenceront de plus en plus la différenciation des machines et des marques.

« Les équipementiers qui réussiront dans le secteur de l'électronique à l'avenir », déclare Dougherty, « seront ceux qui maîtriseront parfaitement l'ensemble de leur chaîne technologique. »

Pour les constructeurs de véhicules tout-terrain, c'est peut-être là le principal enseignement. Dans la course à l'intelligence embarquée, le véritable avantage concurrentiel ne réside pas forcément dans l'ajout de composants électroniques, mais dans la capacité à garantir une robustesse à toute épreuve et à inspirer confiance sur le long terme.

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Cet article a été produit par KHL Content Studio, en collaboration avec des experts de John Deere Electronics.

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Toutes les images sont une gracieuseté de John Deere Electronics.

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