Industrie 4.0 : définition et mise en œuvre vers l’usine connectée

Animée par l’émergence de nouvelles technologies, l’industrie 4.0 désigne une nouvelle génération d’usines connectées, robotisées et intelligentes. Avec la révolution numérique, les frontières entre le monde physique et digital s’amenuisent pour donner vie à une usine 4.0 interconnectée dans laquelle les collaborateurs, les machines et les produits interagissent. L’industrie 4.0 est un défi et une véritable opportunité pour l’industrie française.

Industrie 4.0 : origine, définition et mise en oeuvre

Le terme industrie 4.0 est apparu la première fois en 2011 au Forum mondial de l’Industrie de Hanovre. Le projet “Industrie 4.0” ou “Industrie du futur” correspond à une nouvelle façon d’imaginer les moyens de production. Le 4, c’est pour marquer cette 4^éme révolution industrielle.

une nouvelle révolution industrielle est en marche

• 1ERE RÉVOLUTION INDUSTRIELLE

Elle remonte à l’exploitation du charbon et la mise au point de la machine à vapeur par James Watt en 1769. Cela va transformer radicalement le mode de fabrication. En effet, l’artisanat va être remplacé par la production mécanique, les usines vont se substituer aux manufactures et ateliers artisanaux… Dans les usines, la révolution correspond à l’utilisation de la machine à vapeur comme moteur pour actionner les machines permettant des cadences accrues. Ce qui entraîne une fabrication plus importante, et donne vie à des produits en petites séries.

• 2EME RÉVOLUTION INDUSTRIELLE

La seconde est amenée par l’utilisation du pétrole et de l’électricité à la fin du XIX^ème siècle. Cela va permettre de moderniser les moyens de production. Les industries automobile et chimique vont en profiter pleinement. Dorénavant, les machines de production ne sont plus “à la vapeur” mais “électrique”. Cette époque correspond à la mise en place du taylorisme et du travail à la chaîne rendant productif les ouvriers non qualifiés. Nous parlons alors de production en masse de produits identiques.

• 3EME REVOLUTION INDUSTRIELLE

Puis, une 3ème révolution a eu lieu au milieu du XX^ème siècle avec l’avènement de l’électronique, des télécommunications ou encore de l’informatique. Ces différentes disciplines vont permettre la mise en place d’automatisations importantes qui soulageront les ouvriers des tâches les plus difficiles. C’est le début de la robotique, de la flexibilité des outils de production et de la production en grandes séries. Par ailleurs, certains situent cette 3ème révolution un peu plus tard, au début du XXI^ème siècle. Elle serait basée sur la transition énergétique (énergies renouvelables, bâtiments producteurs d’énergie et capacités de stockage de l’énergie) ainsi que sur les technologies numériques. En effet, cela aurait donc marqué la fin de l’exploitation des énergies fossiles (charbon, pétrole, …) et l’avènement de l’énergie propre (soleil, air, eau). Enfin, l’une des caractéristiques importantes de cette troisième révolution est la notion de mobilité (des biens et des personnes).

En résumé, il y a eu la machine à vapeur, la machine électrique, le robot industriel et maintenant … le système cyber-connecté.

La 4ème révolution industrielle : comment l’appréhender et en tirer profit ?

l’introduction de nouvelles technologies dans l’industrie

La Réalité augmentée (AR – Augmented Reality)

Contrairement à la réalité virtuelle (VR – Virtual Reality), la réalité augmentée permet d’ajouter des informations dans notre champ visuel. En superposition au monde réel, des visuels se juxtaposent à l’environnement visible. Prenons l’exemple des opérations de maintenance : en pointant un équipement avec un outil de réalité augmentée, les procédures adéquates vont apparaître dans le champ de vision de l’opérateur. Ainsi, il pourra intervenir rapidement en suivant les informations affichées.

6 bénéfices de la réalité augmentée dans l’industrie

La Fabrication additive

Elle rend possible la fabrication de séries de composants en un temps record. Connu historiquement sous le nom d’impression 3D, cette technologie en constante évolution permet de supplanter la fabrication de certaines pièces réalisées jusqu’à présent par des procédés traditionnels. Aujourd’hui, des pièces de formes complexes peuvent être réalisées à l’aide de cette technologie. Par exemple, l’aéronautique commence à utiliser ce mode de fabrication pour certaines pièces.

Quelles imprimantes 3D pour les industriels ?

L’Intelligence artificielle

Cette technologie est indispensable pour exploiter les quantités de données issues des objets connectés. Cela ne sert à rien de récupérer et stocker des données si elles ne sont pas traitées. L’intelligence artificielle est le moyen d’exploiter, en temps réel, la masse d’informations récoltées, de les trier, les analyser et les soumettre à un opérateur. Ces informations aideront un technicien à anticiper le changement d’un composant sur un équipement. Nous ne parlerons plus de maintenance curative, ni de maintenance préventive, mais de maintenance contextualisée à l’organe de production.

Le Cobot (association du Collaboratif avec le Robot)

Le nouveau robot industriel révolutionne l’industrie. Moins coûteux et moins dangereux que les robots traditionnels, il travaille à coté des opérateurs. Évoluant à des vitesses réduites et très faciles à programmer, ils accomplissent des tâches simples et remplacent le bras humain.

la Maquette numérique

La maquette numérique permet d’anticiper la sollicitation de différents design, et facilite la mise en service d’un processus de production. S’appuyer sur un jumeau numérique du produit permet d’effectuer des tests avant même la réalisation du premier prototype physique, ou de la première mise en production d’une ligne industrielle. Les différentes itérations sur le modèle numérique font gagner un temps précieux au moment du passage aux tests physiques.

Comprendre le jumeau numérique : les cas d’usages

Et si on réunissait toutes ces technologies ?

Des plateformes complètement connectées existent déjà sur le marché. Prenons l’exemple de la Phygital platform for Rapid Manufacturing lancée par le groupe Visiativ : elle regroupe plusieurs de ces technologies afin de proposer un cycle complet allant de l’idéation à la livraison en un temps record, en passant par la maquette numérique, la simulation et la réalisation en impression 3D.

Comment ces technologies vont bouleverser l’industrie ?

Vers l’industrie 4.0 : la transformation digitale de l’usine est indispensable

une forte dynamique allemande et française

Depuis sa présentation en 2011, le projet “Industrie 4.0” s’est matérialisé en 2013 à travers une plateforme “Industrie 4.0”. En Allemagne, elle est financée et pilotée par les trois grandes fédérations professionnelles allemandes de la machine-outil (VDMA), des technologies de l’information et de la communication (BITKOM) et des industries électriques (ZVEI). Le projet “Industrie 4.0” est au cœur de la stratégie high-tech du gouvernement allemand et illustre sa volonté à maintenir le leadership de son industrie.

En France, les entreprises ne sont pas en reste ! Elles ne veulent pas laisser nos voisins allemands se positionner seuls sur ce créneau. Des entreprises comme Livbag, filiale d’Autoliv, ont amorcé ce changement. Confrontés à une concurrence rude, ils ont dû revoir leurs moyens de production et s’engager dans une usine 4.0. En privilégiant le digital pour améliorer leurs flux de production et leurs contrôles visuels, ils ont divisé par 3 le temps de fabrication !

transformer petit à petit les usines

Lors des 3 premières révolutions industrielles, l’ouvrier a subi les transformations de l’industrie (phénomène de déqualification du savoir-faire artisanal, perte d’emploi, guerre contre les machines…) tout en voyant des bénéfices sur le long terme pour le secteur industriel (hausse de la productivité qui engendre la baisse des coûts de production, des biens plus accessibles, création de nouveaux emplois…). Aujourd’hui, l’ouvrier, que l’on nomme dorénavant collaborateur, est en avance sur son entreprise. Il est devenu un élément moteur dans cette évolution ! En effet, l’utilisation des smartphones aux multi-usages et l’acquisition d’objets connectés ont permis à chacun d’appréhender cette transformation en avance de phase. A l’extrême limite, le collaborateur ne comprend pas que son entreprise ne soit pas “comme lui”. C’est-à-dire déjà connecté !

Une industrie 4.0 implique donc une transformation digitale englobant les technologies de l’information, les matériels et les logiciels. Dans cette dynamique, les entreprises créeront facilement cette chaîne de valeur allant de la conception à la maintenance des produits / machines, en passant par la production. En effet, cette dernière est souvent restée le parent pauvre de la transformation numérique… Aujourd’hui cela ne peut plus être le cas !

Aller vers une industrie 4.0 ne doit pas se faire en détruisant nos usines actuelles, ni en construisant des usines flambant neuves… Il faut partir de l’existant pour effectuer des transformations petit à petit. Une évolution sera beaucoup plus efficace si elle est effectuée par petites étapes, tout en ayant une vision à plus long terme.

La transformation numérique dans l’industrie : définition et mode d’emploi

entrer dans l’industrie 4.0 en s’appuyant sur une plateforme connectée

L’une des premières étapes de cette transformation digitale de l’industrie est souvent l’interconnexion entre les moyens actuels. Il est nécessaire de mettre du liant dans un système global qui se veut efficace. 

Une plateforme connectée
Cette interconnexion nécessite l’utilisation d’une plateforme connectée qui mettra en corrélation :

• le besoin initial du client (versatile)
• avec le moyen de production final (flexible)

Sans cette plateforme connectée, comment faire le lien entre la conception et la production ?

 

Dans le cloud
En effet, qui dit plateforme connectée, dit un passage obligé dans le cloud. Malgré les réticences possibles, pouvez-vous imaginer une plateforme interne de production décorrélée de la plateforme d’idéation du client ? C’est impensable, les deux doivent être en connexion et accessibles pour performer ! Finalement, garder des plateformes distinctes, ça serait comme vouloir s’obstiner à remplir son réservoir d’essence avec un jerricane, alors qu’avec une pompe c’est tellement plus facile !

De l’usine à la smart enterprise
Cette flexibilité indispensable pour les usines de production permettra de passer à une notion de smart product : des produits configurables en évolution perpétuelle. Et si nous poussons la réflexion… Le smart product ne serait-il pas uniquement une composante d’une smart enterprise ? Il s’agirait alors d’une entreprise capable de se réinventer, de se transformer et de tirer parti des opportunités technologiques tout au long de sa chaîne de valeur. Cela consisterait à impliquer les parties prenantes, que sont les collaborateurs et les clients, dans des processus d’innovation permanents faisant tendre l’entreprise vers l’excellence !

Comment aborder la transformation digitale d’une entreprise industrielle ?