Industrie 4.0 : quand le numérique fusionne avec les processus de fabrication

Energie 3.0, Industrie 4.0Avec l’avènement du cloud computing et de l’Internet des Objets, l’industrie moderne évolue vers un environnement intelligent qui ouvre de remarquables perspectives en termes d’efficience et de productivité.

« Usine digitale », « Integrated Industry », « Cyber-Usine », « Innovative Factory », « Industrie 4.0 »… Les dénominations ne manquent pas pour désigner la configuration nouvelle vers laquelle évolue le monde industriel. La dynamique est la suivante : équipements, sites et chaînes de production s’interconnectent, échangent des informations et communiquent en temps réel afin d’améliorer la flexibilité et la rentabilité de la chaîne logistique. Grâce à l’Internet des Objets (IdO), l’usine se numérise afin de répondre aux défis posés par l’économie du XXIe siècle : concurrence internationale, cycles de production et d’innovation de plus en plus courts, demande croissante de produits individualisés, etc. C’est en 2011, à la foire de Hanovre, au salon de la technologie industrielle, que le concept a été explicité. Un groupe de travail allemand a publié en 2013, un rapport qui met en avant le rôle de l’industrie 4.0 dans l’économie industrielle allemande.

La révolution de l’information en temps réel : IdO et Big data

Pour Benjamin Wesson (vice-président Product Management for M2M Solutions chez SAP Labs),  l’Internet des Objets est une appellation donnée à des procédés plus anciens, comme la radio-identification (RFID) déjà utilisés pour optimiser des processus logistiques. Selon lui, « la gestion de flotte fut l’une des premières applications  réussies de l’Internet des Objets. Des sociétés telles que l’entreprise postale américaine UPS y ont recours depuis des années afin de localiser chacun de leurs véhicules, opérer un suivi des arrêts brusques, des accélérations rapides et autres virages soudains. Leur analyse de données, plutôt poussée, leur a permis de mettre en œuvre de nouvelles stratégies de réduction des coûts (par exemple celle qui consiste à éviter les virages à gauche et les pertes de temps qui leur sont associées). »

L’ensemble des techniques utilisées pour faire communiquer les objets entre eux, de même que la nature de ces objets (télévisions ou réfrigérateurs par exemple), ont connu des transformations importantes ces dernières années, qui touchent également le secteur industriel. Ce dernier pourra bénéficier du marché de l’Internet des Objets qui devrait croître de manière exponentielle : le cabinet américain de recherche Gartner estime qu’à l’horizon 2020 il devrait ajouter 1 900 milliards de dollars de valeur à l’économie mondiale (le nombre d’objets connectés aura alors été multiplié par 12).

L’IdO offre un éventail de possibilités à l’industrie, qui le met déjà à profit dans ses processus de fabrication. Les usines s’équipent de capteurs qui analysent le fonctionnement des équipements et suivent en temps réel le cheminement de la production. L’ensemble des données relevées est distribué en permanence sur le réseau à divers maillons de la supply chain (automates, autres sites industriels, logiciel de supervision etc.). Grâce aux techniques du « big data », qui permettent de les analyser, il devient ainsi possible de déceler au plus vite – et même de prévenir – des défaillances techniques, des avaries, des conditions d’assemblages inadéquates ou encore des erreurs d’assemblage. Avec l’internet industriel, l’approche proactive est donc facilitée. Par exemple, les équipes de maintenance ne travailleront plus en fonction d’un agenda prédéterminé mais adapteront leurs interventions en fonction des informations transmises par les machines elles-mêmes. La gestion du capital humain ainsi optimisée libèrera du temps pour favoriser d’autres activités essentielles, comme l’acquisition de nouvelles compétences. Suite à son rapport du 26 novembre 2012, l’économiste en chef et directeur exécutif des études de marché de Général Electric, Marco Anunziatta, soulignait que dans la seule industrie énergétique, 52 million d’heures sont utilisées chaque année pour la maintenance des appareils. Selon lui, des machines intelligentes (smart machines) et des logiciels adaptés (de type progiciel de gestion intégré ou ERP) pourraient aider les entreprises de l’énergie à économiser environ 7 milliards de dollars par an. Par ailleurs, leur installation donnerait lieu à une meilleure efficacité énergétique de l’usine et à une meilleure allocation des ressources.

Grâce au réseau, l’industrie 4.0 sera donc plus flexible, plus intelligente, plus économe, et pourra même produire à grande échelle et de façon personnalisée en donnant à l’utilisateur final une place dans le processus de conception (en lui offrant, par exemple, la possibilité de choisir les composantes ou l’apparence de ses achats).

Quelles technologies pour l’usine de demain ?

Stephan Biller (directeur scientifique de la recherche chez GE pour les technologies manufacturières) est persuadé qu’avec « les usines intelligentes et connectées, nous sommes en train de vivre un changement de paradigme aussi important que celui de la chaîne de production d’Henry Ford ». Il s’empresse d’ajouter que la fabrication additive – l’impression 3D – jouera un rôle central dans ce bouleversement. Alliée aux technologies de l’industrie 4.0, elle devrait soulager les compagnies des contraintes de stockages tout en leur permettant de répondre efficacement aux demandes de customisation de leurs produits (en d’autres termes, de produire du sur-mesure en masse et à flux tendu). Elle devrait aussi encourager l’innovation et accélérer l’expérimentation de nouvelles idées ou de nouveaux designs.                                                                                                                    En parallèle de cette évolution, une nouvelle génération de robots et d’automates multitâches devrait investir l’industrie 4.0. Équipés d’une multitude de capteurs toujours plus performants, ils seront capables de réaliser des opérations complexes et de faire preuve d’intelligence décisionnelle. La proximité de l’homme avec la machine, autrefois dangereuse, sera plus sécurisée et la productivité s’en trouvera améliorée. BMW teste déjà les nouvelles possibilités de collaboration entre l’homme et la machine dans son usine automobile de Caroline du Sud : des robots aident les ouvriers à fixer les portes des véhicules et leur épargnent les tâches les plus difficiles et les plus déplaisantes.

Défis 4.0: data analytics, cyber-sécurité et législation

L’arrivée de l’industrie 4.0 amène de nouveaux défis. Celui du « big data », déjà évoqué, nécessite non seulement le développement de réseaux adaptés pour faciliter le transit des données et leur stockage, mais aussi l’élaboration de processus d’analyse de la masse de données visant à lui donner du sens et de la valeur. Le data analytics est en pleine expansion, et permet d’accéder à des connaissances profitables à l’entreprise. Une récente étude de Tech Pro montre que le Big Data a été un facteur de croissance pour 82% des entreprises l’ayant mis en œuvre.

L’autre enjeu crucial est celui de la cyber-sécurité. L’intégration croissante des technologies numériques dans l’industrie offre de vraies opportunités mais elle introduit également des menaces et des possibilités de nuisance pour des individus mal intentionnés. Ces technologies peuvent rendre les systèmes plus vulnérables aux attaques si elles ne s’accompagnent pas de mesures de sécurité proportionnelles aux risques. Or, les questions qui se posent ici sont celles à la fois du coût et de la faisabilité de telles mesures de protection, du fait à la fois de la multiplicité des points de vulnérabilité et de la nécessité de faire en sorte que les éléments de l’usine connectée ne soient ni trop onéreux ni trop contraignants à l’usage pour qu’ils conservent leur intérêt. Ces questions devront impérativement être résolues : la nécessité de se prévenir des cyber-risques est bien réelle, en particulier pour les PME, et ne peut en aucun cas être assurée par une surveillance centralisée dans un contexte de connectivité systématisée de l’essentiel des objets et outils constituant l’unité de production du futur.

En savoir plus sur l’usine connectée :

  • Une étude du Gimélec « L’industrie 4.0 : l’usine connectée »
  • L’étude Allemande : « VDE-Studie: Industrie 4.0 lässt vorerst auf sich warten »
Bookmark and Share

About admin