Alors que l’EPR de Flamanville vient juste de démarrer, que l’Etat veut relancer la filière nucléaire française pour faire face à la transition énergétique, et que les projets de mini-réacteurs nucléaires SMR fleurissent, nous avons fait le point sur le renouveau de la filière du nucléaire en France avec Aurélien Frétard, Partner Expert sur les enjeux de compétitivité industrielle et technique au sein du cabinet Mews Partners

Alors que la France a été en 1963 avec la centrale de Chinon, parmi les nations pionnières en terme de développement industriel de l’énergie nucléaire, après l’URSS en 1951, le Royaume-Uni en 1956 et les USA en 1957, elle marque le pas depuis 2015 où il a été décidé de réduire la part d’électricité produite par le nucléaire civil au profit des énergies renouvelables.

Une décision qui a été catastrophique pour la filière industrielle du nucléaire civil, en manque de nouveaux projets fédérateurs, et qui a conduit à des sous-investissements et des pertes de savoir-faire. Bien que le président de la République ait annoncé en février 2022 la relance du nucléaire civil en France, il va falloir remonter la pente, ce qui est loin d’être simple.

« Force est de constater que les projets anciens tels l’EPR de Flamanville, s’ils ont bénéficiés de la CAO, ont été menés avec des outils de gestion de configuration anciens, bien loin des performances des PLM d’aujourd’hui permettant de gérer un projet de sa conception jusqu’à son exploitation », constate Aurélien Frétard, Partner Expert sur les enjeux de compétitivité industrielle et technique et de performance sur les grands projet au sein du cabinet Mews Partners.

« Orano, ex Areva, faisait bien un petit peu de gestion de configuration avec quelques outils, idem pour Framatome qui avait quelques bribes de PLM, mais là maintenant tout est intégré dans 3DExperience de Dassault Systèmes. Et EDF, de son côté, avaient déjà des choses plus ou moins abouties. Mais au-delà des outils, ils n’avaient pas des modalités de travail très centrées sur la Data. On travaillait à l’ancienne, avec du documentaire papier, où il était toujours très compliqué, comme on voit encore sur les projets en cours, d’arriver à parler avec des informations synchronisées en temps réel entre l’ingénierie, le fournisseur, le chantier… Heureusement, l’actuelle mise en place de l’ingénierie système, de nouvelles façon de travailler et d’outils de PLM intégrés performants va leur permettre d’évoluer rapidement, et de rattraper le retard pris par rapport aux autres secteurs industriels, voire les dépasser car partis plus tôt ceux-ci sont souvent moins intégrés, tout en respectant les sacro-saintes règles de sécurité. »

L’arrivée de l’ingénierie système

Cela commence par la mise en place de l’ingénierie système dès les phases amont d’un projet, qui apporte une nouvelle façon d’écrire les exigences. C’est ce que met en place EDF sur le projet EPR 2. « Pour l’EPR 2 on part sur un nouveau prototype, c’est un nouveau Flamanville avec un nouveau design et ils ont changé très fortement la façon de gérer les exigences, ainsi que leur descente vers les fournisseurs. On entre cela dans l’outil PLM 3DExpérience. Du coup, on parle maintenant avec des données qui sont rangées correctement dans des notions de nomenclature et on essaie de ne plus travailler avec des gros livrables papiers comme on faisait avant, même si ça reste d’actualité pour les projets en cours depuis longtemps tels Hinkley Point C (HPC) et Sizewell C. »

Si tous les nouveaux projets vont bénéficier d’une approche numérique intégrée, le maintien en conditions opérationnelles des installations anciennes existantes va imposer de se poser la question de la migration des anciens outils, souvent propriétaires, et méthodologies vers une démarche numérique intégrée. « Pour le moment, ce n’est pas envisagé car structuré différemment c’est très compliqué et couteux. Ça veut donc dire que les acteurs du nucléaire vont sans doute garder pendant un certain temps ces outils, mais à terme ils les feront disparaitre, dès qu’ils auront compris comment gérer le parc en place avec les nouveaux outils, ce qui va être la condition limitante. »

Quant au choix des outils, EDF, Framatome, Advance Engineering, TechnicAtome, etc. sont partis sur la plate-forme 3DExperience de Dassault Systèmes. « Au-delà de sa performance intrinsèque, le fait que ce soit un outil d’un éditeur français au service d’une filière nucléaire française renaissante, a aussi été un facteur de choix important. »

La relance de grands projets impose le passage au PLM

Un choix d’aller vers le PLM qui n’allait pas de soit il y a quelques années encore. « Prenons l’exemple d’Orano, nous les avons accompagnés dans un cadrage pour répondre à la question : est-ce qu’on a besoin de partir ou pas sur une méthode outillée PLM au sens large ? Il y a quelques années et la réponse était non, notamment parce qu’ils avaient peu de visibilité sur des grands projets à venir. Après le 10 Février 2022, et le discours d’Emmanuel Macron à Belfort, sur la nécessité d’accélérer la transition et l’indépendance énergétique de la France, où il a souhaité le renouveau du nucléaire français, de nouveaux projets émergent. Projets d’usines du futur, nouvelles installations et piscines à La Hague, avec à chaque fois un milliard d’Euros d’investissement. Du coup, Orano a reconsidéré sa décision et après un nouveau cadrage, ils sont arrivés à la conclusion qu’ils n’arriveraient pas au bout de leurs grands projets avec leurs méthodes de travail traditionnelles et s’ils n’étaient pas outillés correctement. »

Le coté grand projet a donc eu un impact indéniable sur la décision de nombreux acteurs du nucléaire français de basculer vers de nouvelles méthodes de travail et de nouveaux outils PLM. « D’ailleurs, je pense que c’est pareil aussi du côté d’EDF quand on regarde le nombre d’exigences qu’ils ont à gérer pour l’EPR 2, qui s’est multiplié par 100 ou 1 000 depuis l’ERP E de Flamanville. Il y a une complexité, alors qui est en partie due à eux, qui n’est pas que subi, mais bon toute cette complexité des grands projets devient ingérable de toute façon si on n’a pas les bons outils pour le faire. »

Depuis 2016, plusieurs rapports ont pointés les difficultés de la filière nucléaire et de Flamanville en particulier. On y apprend entre autre que la complexité du projet a mal été appréhendée. « Clairement, en partant de l’ingénierie, en outillant correctement la façon de traiter les exigences, de traiter les évolutions, les modifications, on arrivera mieux à sortir les projets en temps, en heure et en coût. Pour accélérer cette transition, EDF a été chercher des ingénieurs comme Alain Tranzer, transfuge de l’industrie automobile, qui connaissent très bien la façon dont on gère l’ingénierie avec ses fournisseurs dans l’automobile, et qui savent que c’est possible. Et comme il ne cesse de de le répéter : maintenant il faut y aller, quoi ! »

Faire évoluer la conception des produits

Mais au-delà des outils, c’est la conception même des produits qu’il va falloir revoir pour passer de produits sur-mesure à un véritable catalogue de produits standard présentant une marge d’adaptivité. « Jusqu’à maintenant, même si les principaux acteurs proposaient des catalogues de produits ‘‘standard’’, en fin de compte pour chaque nouveau projet ils repartaient bien souvent de zéro pour concevoir un produit spécifique adapté aux exigences du client. Cela prenait beaucoup de temps et débouchait sur de nouvelles difficultés. Aujourd’hui, on est dans une logique très différente, avec de vraies familles de produits basées sur un standard, adaptables pour répondre à des exigences clients ou réglementaires particulières. C’est ce que l’on appelle une logique de spécifications dite à 150 % où les variations de conception sont anticipées à la fois en terme de difficultés, de coût et d’impact planning, tout en sachant que l’on maitrisera la qualité finale de l’ingénierie et jusqu’à la production. Framatome, par exemple, a déjà bien avancé là-dessus. Ils ont une famille de générateurs de vapeur, qui sont vraiment standard avec une variabilité maîtrisée. »

Mais cela suppose aussi une certaine éducation des donneurs d’ordres, car jusqu’à maintenant, ils aimaient bien avoir du sur-mesure. « Reste à savoir si c’était une vraie volonté ou si c’était subit car ils n’étaient pas organisés pour s’adapter au standard ? »

Cette approche de standardisation de produits complexes existe par exemple chez Naval Group, qui produit des séries de sous-marins type Barracuda ou Scorpène. Chaque bâtiment bénéficie du retour d’expérience du précédent, tout en restant dans la marge d’adaptivité prévue par le standard.

Faire évoluer la réflexion des concepteurs

Cette approche standard adaptatif nécessite aussi une aide à la conduite du changement pour que les ingénieries changent leur façon de réfléchir. Il ne faut plus attendre les exigences du client pour répondre stricto sensu à sa demande, mais prendre le problème dans le sens inverse, et faire en sorte qu’avec le standard que l’on a défini on arrive à répondre aux exigences du client. « Quand on parle de standardisation, il faut à la fois contraindre, orienter, et faciliter le travail pour que les concepteurs réutilisent ce qui existe déjà. Ainsi Framatome a réussi à passer de 500 à 30 modèles de portes sur ses générateurs de vapeur, en rationalisant sa conception. Il faut imposer de ne pas continuellement réinventer ! »

Une rationalisation qui passe aussi par la formation des personnels, tant sur les nouveaux outils, tel le PLM, que sur des nouvelles méthodologies telle l’ingénierie système ou la gestion de configuration. « L’ingénierie système, c’est très nouveau pour EDF ou Framatome, ils ont tendance à faire les mêmes erreurs de jeunesse que beaucoup, donc on les forme et on les accompagne dans l’appropriation de ces concepts, pour faire au juste besoin. On aide aussi les ingénieries à prendre en compte les contraintes des fournisseurs et de la production, pour anticiper les problèmes en simplifiant la conception des pièces, afin de réduire leur coût, les délais d’approvisionnement et de fabrication. »

C’est un vrai changement, dont on a vu, d’ailleurs, un marqueur chez EDF en janvier dernier, quand Luc Rémond, le PDG du groupe, a dit ‘‘stop, on ne franchit pas ce jalon d’ingénierie important, qui devait permettre de passer à l’étape suivante de la conception de l’EPR 2, car on n’est pas mûrs’’. C’est bien tout l’intérêt de ces jalons d’ingénierie que de se dire est-ce qu’on est suffisamment mature et est-ce qu’on a levé tous les risques qui nous permettent de passer à la suite ? D’habitude chez de nombreux acteur, si la réponse était non, on passait outre en disant on avance et puis on verra plus tard. Là ils ont dit non, on prend le temps pour terminer ce qui est prérequis pour avancer. Et ils ont finalement franchi ce jalon avec succès en juin dernier. Et ça c’est un gros marqueur de maturité.

Remonter la conformité au fil de l’eau

Autre point important, la gestion des conformités. Les projets nucléaires sont longs et complexes, et la remontée d’informations n’est pas toujours faite au fil de l’eau. Ce qui fait qu’à la fin du projet il manque toujours un document ou un numéro de série pour valider le démarrage d’une installation. Il fallait jusqu’à là retourner des tonnes de papier pour trouver l’info recherchée ou ruser pour accéder à un numéro de série caché sur une pièce aux tréfonds d’un ensemble complexe. « De fait, la remontée de conformité n’est pas loin d’être sur le chemin critique de certains programmes complexes. Parce que l’on a peut être sous-estimé aussi ce qu’il fallait tracer, remonter et intégrer dans nos documents, parce qu’on a mal structuré la collecte d’information, le stockage, l’archivage de cette information et donc elle est plus accessible. Le numérique va jouer un rôle important sur ce sujet, pour à la fois structurer l’info que l’on attend, collecter les preuves et ensuite les consolider au bon niveau, par rapport à tel ou tel jalon, et s’assurer en permanence que l’on a tous les éléments attendus par rapport à ce qui a été spécifié par la conception ou l’industrialisation. »

On va donc être obligé de remonter en permanence dans les outils numériques, ERP ou PLM suivant les acteurs, le ‘‘As Built’’ pour vérifier sa conformité par rapport au ‘‘As Design’’. « C’est ce que font très bien et depuis très longtemps des gens comme Airbus, Alstom… car ils ont tué le papier. En fait, dans le nucléaire, on raisonne encore beaucoup, mais c’est en train de changer, sur des documents papiers réglementaires qui sont attendus à certaines étapes et en fait dans votre document de 500 pages, quand vous allez chercher 100 éléments de preuve attendus, il faut les chercher un par un, c’est compliqué et long, on ne se rend pas compte facilement si on est conforme à l’attendu ou pas. Alors que dans le numérique, quand une preuve est attendue, il faut qu’elle arrive en face dans l’outil à la maille d’une donnée. Tout manque se voit tout de suite et on traite le problème au fil de l’eau. Donc s’il y a des changements de pratique dues au numérique, c’est aussi un état d’esprit. Moi Monsieur Prod. mon travail est terminé quand c’est monté et que j’ai fourni les éléments de conformité associés. Et ce que matraquent tous les acteurs maintenant. »

Les nouveaux entrants sont Full Digital

Des problématiques que les nouveaux entrants sur le marché n’ont pas. « En fait ce sont de petites structures, souples, qui partent directement avec des outils numériques et qui n’ont pas de passif à assumer. De plus, ils sont pour l’instant encore très en amont dans leurs études. Ils ne sont pas encore dans la gestion d’un projet où il faut être très rigoureux sur la gestion des configurations et des évolutions. Mais ils partent directement sur les bons outils numériques pour avancer vite. »

Quant aux concurrents étrangers, force est de constater qu’ils rencontrent eux aussi des problèmes de retard sur leurs projets. « Ce qui a joué en défaveur de la filière nucléaire française c’est la dizaine d’années où il n’y a pas eu de perspectives d’avenir. Difficile dans ces conditions de se structurer et d’investir pour avoir les bonnes méthodologies et les bons outils. Du coup, EDF se retrouve avec son projet EPR 2 à faire une Preuve de Concept de son PLM. C’est très dur, car vous testez un outil que vous déployez, en plus de nouvelles façons de travailler avec l’ingénierie système. Et tout ça avec l’urgence et la pression pour sortir un prototype totalement nouveau, où il y aura des ratés, dans les délais impartis. Clairement, ce sont les pires conditions pour se lancer. »

En résumé, le nucléaire français est en train de passer de l’artisanat à l’industriel. « Exactement. Alors il restera des exigences qui sont à la limite de la faisabilité. On fait comme certains nous le disent de l’horlogerie avec des diamètres de 10 m. Cela restera compliqué à faire, mais on devient de plus en plus industriel. Ça c’est clair.

Jean-François Prevéraud

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