L’industrie 4.0 et la quatrième révolution industrielle… Alors que l’industrie prend clairement le virage du numérique, on assiste à une accélération de la 4ème révolution industrielle. Convergence du monde virtuel avec la production d’objets du monde réel, l’usine 4.0 s’impose progressivement comme le chantier prioritaire des grands acteurs industriels. Quels sonts les enjeux? Cette mutation digitale est-elle engagée de manière homogène dans le secteur? Décryptage.
L’industrie 4.0 ou la quatrième révolution industrielle
Commencée au 18ème siècle, la première révolution a été marquée par la mécanisation et par le recours aux machines à vapeur. La deuxième qui s’est étalée de la fin du XIXe au début du XXe s’est caractérisée par la production de masse et le déploiement de l’énergie électrique. L’automatisation des tâches et l’informatique constituent les fondements de la troisième. La quatrième repose sur la gestion des données, la connectivité des objets et l’intelligence artificielle.
Cette nouvelle façon d’organiser les moyens de production s’explique par l’évolution des technologies et des attentes des clients, qui couplée à la pression des marchés, conduisent à rechercher l’optimisation permanente des processus industriels.
Dans ce contexte, l’industrie 4.0 a pour objectifs d’améliorer la performance de la Supply Chain et des usines afin de réduire les coûts et d’offrir, au plus grand nombre, des produits innovants, de qualité et livrés dans les délais.
La vocation de l’industrie 4.0 est de consolider les technologies, les équipements et les savoir-faire à travers le prisme de l’innovation. Derrière ce concept, le secteur industriel souhaite mettre en avant la promesse de la « Smart Product ». Cette promesse, c’est la possibilité pour les consommateurs de communiquer avec les machines durant les phases de réalisation. Dans l’usine du futur, le donneur d’ordre est le consommateur.
L’industrie 4.0 est en quelque sorte la numérisation de l’usine. L’usine devient ainsi intelligente grâce à l’Internet des objets et aux systèmes cyber-physiques, c’est-à-dire aux réseaux virtuels servant à contrôler des objets physiques. Cette digitalisation de l’usine se caractérise par une communication continue et instantanée entre les différents outils et postes de travail intégrés dans les chaînes de production et d’approvisionnement. L’utilisation de capteurs communicants apporte à l’outil de production une capacité d’auto-diagnostic et permet ainsi son contrôle à distance tout comme sa meilleure intégration dans le système productif.
Les enjeux de l’industrie 4.0
Le client au centre
L’industrie 4.0 entend répondre aux attentes des clients de manière rapide et personnalisée : dans cette usine futuriste, connectée et « sans papier », chaque commande déclenche un ordre de fabrication, transmis au centre de pilotage, qui planifie son ordre de passage et prévient le client de la date prévisionnelle de la livraison. La commande des pièces et tout le processus de fabrication sont programmés en conséquence.
Les nouvelles technologies au service des process
Les solutions d’automatisations innovantes organisent les espaces de travail afin d’améliorer l’ergonomie des postes et la sécurité des salariés. Les contrôles qualité sont effectués automatiquement avant d’être validés par les opérateurs. Toutes les informations des robots et des équipements sont stockées, analysées et échangées en temps réel afin d’assurer un suivi optimum.
A ce titre, les innovations liées à l’Internet des Objets, la cobotique, la réalité augmenté, l’impression 3D, l’intelligence artificielle (afin d’exploiter les données issues du Big data et de la maquette numérique), sont les pierres angulaires de l’industrie 4.0.
Dans ce nouveau modèle, la coordination de ces technologies s’applique non seulement dans l’usine, mais aussi entre les usines. Le but est d’augmenter l’efficacité des processus industriels avec le moins d’intervention humaine tant au niveau de la maintenance que de la gestion des pannes et ainsi, par la flexibilité et la personnalisation, accroitre la productivité en réduisant les coûts et la consommation d’énergie.
La production intelligente dans l’industrie 4.0 peut ainsi générer des perspectives de bénéfices économiques non négligeables.
Une industrie plus flexible pour des produits plus personnalisés
Avec l’industrie 4.0, les acteurs du secteur souhaite accroître la flexibilité de la production. Cette flexibilité de l’usine du futur pourra être possible grâce à l’augmentation au sein des sites de production, d’objets intelligents, communicants et liés dans un réseau lui-même relié à l’extérieur.
Le consommateur final, de même que les différents partenaires, peuvent prendre une place dans le processus, permettant la personnalisation des produits et la modification de leurs caractéristiques en fonction des demandes ou des difficultés rencontrées par les fournisseurs, par exemple. Il est donc possible de proposer une production à la fois à grande échelle et personnalisée.
Les enjeux technologiques de l’industrie 4.0
L’usine intelligente
Nous avons parlé de « Smart product »… Derrière celui-ci se cache la « Smart Factory » ou l’usine intelligente. Cette dernière est une caractéristique importante de l’industrie 4.0 puisqu’elle est capable de gérer la complexité, de réduire les perturbations et fabriquer des produits de manière plus efficaces.
Dans cet environnement intelligent, ressources, informations, objets et personnes peuvent interagir en réseau grâce à l’IoT tout en intégrant l’ensemble du processus de fabrication.
La performance en temps réel
La performance en temps réel est un facteur important pour la qualité de service industrielle. Les communications entre les équipements sans fil nécessitent une faible latence pour améliorer la productivité. Dans un environnement industriel, le système de communication est plus sensible à la latence, en particulier pour les systèmes d’automatisation, de contrôle de processus et de fabrication. La latence est utilisée dans les systèmes de l’industrie afin de détecter des paramètres importants tels que la surveillance de l’état de la machine et de l’environnement de travail ou la livraison d’instructions de contrôle et d’informations en temps réel. Par conséquent, une faible latence est requise par ces applications.
A ce titre, la prochaine norme 5G visera à réduire cette latence de la communication et à répondre aux exigences M2M (machine to machine). Une faible latence joue un rôle clé dans les applications de contrôle et de sécurité pour l’industrie.
Réalité Augmentée
Les progrès technologiques, en particulier avec les appareils mobiles, ont éliminé certaines des limitations technologiques de ces dernières années et les applications de réalité augmentée avec des fonctionnalités limitées sont maintenant abondantes et peuvent être téléchargées en tant qu’applications sur la plupart des appareils mobiles.
Le but du système d’assistance n’est pas seulement de permettre aux travailleurs de rester productifs dans un environnement où chaque produit peut être différent, mais aussi d’utiliser la technologie pour améliorer les conditions de travail et améliorer l’expérience utilisateur.
Robots ou Cobots
Les robots sont utilisés depuis longtemps dans l’industrie mais ils évoluent pour être plus autonome, interagisse entre eux et travaille avec plus de sécurité avec les humains.
Cobots ou robots collaboratifs sont équipés de nombreux capteurs et de logiciels qui n’ont pas besoin d’être séparés des travailleurs humains. Dans l’usine du futur, les Cobots assisteront l’opérateur humain.
Data
Dans l’industrie 4.0, les données sont générées par plusieurs et diverses sources comme les équipements, les personnes, les infrastructures et des capteurs. Grâce par exemple, à l’Internet des Objets qui a permis d’avoir des données plus accessibles et en grande quantité. Avec des technologies comme le RFID, récolter des données est devenu plus simple. La technologie RFID et Internet of Things (IoT) ont permis de suivre les produits depuis leurs créations à la fin de vie du produit, et de relier les produits à leur fabricant. Ainsi, l’aspect « Big Data » peut offrir des opportunités pour une nouvelle génération de maintenance comme la maintenance préventive et prédictive et peut permettre le contrôle de la qualité des produits tout le long du cycle de vie des produits. Ces données présentent un énorme potentiel dans la gestion des produits, la gestion des stocks, la gestion du transport et la maintenance prédictive et préventive. L’analyse des données permet d’être plus souple, plus rapide, et d’offrir des produits de meilleure qualité, à un meilleur coût de production. Elle permet aussi de prédire les pannes. Ces données récoltées vont permettre via des algorithmes de détecter des problèmes visibles comme une panne d’une machine, un produit défectueux, mais aussi invisible comme la dégradation et l’obsolescence d’une machine, le manque de produit d’entretien, comme de lubrifiant.
Cloud
Les évolutions technologiques ont permis l’émergence de nouvelles infrastructures et de nouveaux services informatiques comme le cloud computing. Le cloud industriel est le cloud informatique qui est appliquée à l’industrie et cela est considéré comme une innovation de la fabrication existante, comme l’usine intelligente. C’est un aspect important de l’Industrie 4.0 qui permet d’augmenter la connectivité et un contrôle entre les différents processus industriels.
Concrètement où en est-on?
L’Europe est-elle en retard pour l’industrie 4.0? Afin de répondre à ces questions, le cabinet d’audit PwC a mené une étude en début d’année révélant que
10 % des entreprises industrielles mondiales sont à la pointe de l’industrie 4.0 alors que près des deux tiers n’ont pas engagé de mutation digitale de leur activité.
Ce qu’il faut retenir de cette étude:
– 20 % des revenus actuels des entreprises proviennent déjà totalement ou partie du digital, ce ratio devrait être de 30 % d’ici 5 ans.
– les entreprises asiatiques sont les plus en pointe en matière de digitalisation. En raison de leur création plus récente et de la forte croissance de l’industrie, 19% d’entre-elles ont des process de production totalement digitalisés contre 11 % sur le continent américain et 5 % en Europe.
– 48% des entreprises industrielles digitalisées mondiales ont mis en œuvre des systèmes de maintenance prédictive et, pour 45 % d’entre elles des systèmes d’exécution de fabrication. 42 % des entreprises concernées ont déployé des réseaux d’objets connectés afin d’avoir en temps réel une remontée et une gestion automatisée des données dans le cadre de leur production.
Ces écarts entre l’Asie, les Etats-Unis et l’Europe s’expliquent par plusieurs facteurs:
– le dégré de digitalisation des populations. Alors que dans les deux premières zones, l’appétence des populations pour la technologie est forte, en Europe elle faiblit
– le recours au smartphone pour le paiement. Quand dans certains pays émergents, on constate que son utilisation est rapide, en France elle est au contraire lente.
– la petite taille des entreprises, notamment en France, qui freine la mise en oeuvre des technologies innovantes.
Néanmoins certains grands groupes se démarquent et avancent dans l’industrie 4.0. C’est le cas de Safran qui déploie l’usage de la réalité virtuelle afin d’améliorer ses process de production et d’accroître son attractivité. Pour découvrir ce projet, cliquez ici.
