Cette partie ne présente pas l’usine du futur, mais plutôt celle de demain matin. Déjà, les grands groupes automobile font alliance avec les GAFAM pour transformer leurs entreprises automatisées en entreprises hyper connectées. Et bien sûr, le plus rapide dans cette transformation sera le gagnant.
Nous verrons que le service Maintenance est le premier impacté par ces évolutions. Mais pour ne pas rater la révolution industrielle 4.0, il faut des hommes formés aux nouvelles technologies. Ces technologies existent, vous verrez que vous en connaissez certaines, mais sont encore peu employées.
L'usine du futur, c'est quoi ?
Usine ou industrie du futur, Industry 4.0, Smart Factory, E-plant...
Tous ces noms signifient la même chose. En effet, ce sont des noms de programmes retenus par les gouvernements de différents pays (ici, respectivement : la France, l'Allemagne, Les États-Unis et le Japon). Ils font tous référence à la transformation numérique dans le monde industriel.
Les programmes diffèrent entre eux. Par exemple, l'Allemagne cible principalement la robotique. Pour la France, l'industrie du futur va permettre de moderniser l'outil industriel français, en le rendant plus compétitif et flexible, mais surtout plus responsable et centré sur l'humain.
Dans la littérature, voici une définition qui semble faire l’unanimité :
L’usine du futur sera plus agile et flexible, moins coûteuse et plus respectueuse de ses travailleurs et de l’environnement, grâce à un fort niveau d’automatisation et une intégration numérique de l’ensemble de la chaîne de production.
La Fabrique de l’Industrie (2016)
Cette définition reste très générale. Et justement, cela montre bien l'état des lieux actuel de cette transformation. Il n'y a pas un modèle précis à déployer. En effet, il existe de nombreuses nouvelles technologies et pratiques, et chaque entreprise pourra choisir celles qui sont les plus appropriées à son besoin. Vous comprendrez d'ailleurs au fur et à mesure de cette partie, que c'est la combinaison de plusieurs technologies qui donnera des résultats encore plus probants.
Mais alors, pourquoi 4.0 ?
Eh bien, vous ne le savez peut-être pas, mais nous vivons ce que l'on appelle "la quatrième révolution industrielle" !
En effet, l'industrie a connu déjà trois évolutions majeures :
La mécanisation.
L'électrification.
L'automatisation et la robotisation.
Et aujourd'hui, elle vit donc sa quatrième évolution avec la digitalisation.
Perfectionnez vos connaissances sur les technologies de l'industrie du futur
Comme le montre la vidéo ci-dessus, il existe de nombreuses technologies qui entrent dans le concept d'industrie du futur.
Voici une synthèse de ces technologies regroupées en 9 briques d'innovations (cliquez ici pour l'afficher en pleine page) :
Détaillons chacun de ces blocs.
Procédés de fabrication innovants : les procédés industriels n'ont cessé de s'améliorer au cours des dernières décennies. De nouveaux procédés innovants sont arrivés sur le marché et notamment la fabrication additive, dont on connaît une déclinaison avec les imprimantes 3D. La fabrication additive peut servir pour le prototypage rapide (que l'on retrouve dans les Fablab par exemple) ou la fabrication d'outillage (le matériau utilisé est alors une base plastique), mais on trouve de plus en plus de machines de fabrication additive métallique (FAM) en industrie ; elle permet alors de réaliser des pièces très complexes (voire impossible à fabriquer autrement), et plus légères.
PLM - Product Lifecycle Management (gestion du cycle de vie du produit) : c'est un système de gestion des informations pour gérer un produit tout au long de son cycle de vie (idée, conception, industrialisation, fabrication, livraison, utilisation, maintenance, recyclage). Il est complémentaire et interfacé avec l'ERP (Enterprise Ressource Planning), qui lui permet de gérer les flux de processus de fabrication et de chaîne logistique. À eux deux, ils permettent de rendre l’entreprise plus agile et plus réactive sur l’ensemble de ses activités (conception, fabrication, livraisons, qualité, coût, traçabilité, innovation…).
La PLM permet un véritable décloisonnement de l’information interservice et de faciliter le partage et la collaboration !
Machines intelligentes : 3 technologies sortent ici leur épingles du jeu. Principalement :
L'IoT (ou plus précisément Internet des Objets Industriels IIOT) permet de connecter des machines, mais aussi des produits afin de gagner en traçabilité, en précision, en prédiction (dans le cas d'un objet lié à un capteur machine pour la maintenance, par exemple).
Cobots : les robots collaboratifs. Contrairement aux robots actuels, volumineux, qui sont enfermés dans des cages où l'homme ne peut pas intervenir, le cobot interagit avec l'humain. Il est à proximité de l'opérateur et est facilement programmable.
AGV (Automatic Guided Vehicule) : une autre forme de robot, qui est un chariot déplaçant de la matière ou autres pièces et composants. Il est autonome, gère ses déplacements et peut évoluer en toute sécurité. Ces technologies, par exemple, ne sont pas récentes, mais elles sont de plus en plus matures, déployées et se perfectionnent.
Réalité augmentée : pour expliquer cette technologie, une analogie toute simple, Pokemon Go. Les "dresseurs" voient un Pokémon sur la pelouse en regardant à travers leur smartphone. Dans l'industrie, les utilisations peuvent être nombreuses. On peut, par exemple, afficher un mode opératoire didactique devant les yeux de l'opérateur. Les instructions s'ajoutant alors à la réalité.
Réalité virtuelle : à ne pas confondre avec la précédente. Là, l'utilisateur se retrouve dans un monde complètement virtuel. On peut former un opérateur sur une opération délicate avant même de se rendre sur la machine (et donc réduire le temps d'arrêt de la machine pour former un nouvel arrivant sur celle-ci). Il est également possible de l'utiliser pour faire valider l'implantation d'un nouveau poste de travail. L'opérateur peut alors prendre conscience du futur environnement et on peut vérifier des postures ergonomiques.
Jumeaux numériques (Digital Twin) : c'est une copie virtuelle de l'usine, qui va nous permettre d'avoir une représentation de l'usine via une modélisation 3D. Mais ça ne s'arrête pas là : ce modèle n'est pas statique, mais dynamique ; il est relié à la ligne de production. Dans ce sens, il va permettre de remonter des données (Big Data), faire des essais de nouveaux scénarios (simulation) et également d'avoir la main sur de nombreux paramètres de la vraie ligne.
Performance énergétique/Usine verte : l'industrie d'aujourd'hui doit s'inscrire dans une démarche écoresponsable. Les nouvelles technologies vont alors permettre de suivre les consommations d'énergie par exemple, et surtout de les réguler pour en maîtriser et diminuer la consommation. Dans sa transformation, l'industrie doit se diriger vers l'économie circulaire.
Intelligence opérationnelle/Supervision (Big Data) : l'ensemble des données que l'on peut récolter des capteurs machines, des différents systèmes d'informations, de l'ensemble de l'écosystème autour de l'usine, peuvent être récoltées et étudiées (par une IA : intelligence artificielle), afin d'aider à la prise de décision, au pilotage, ou à prévoir le futur ! Véridique. J'ai eu la chance d'en voir un exemple dans une industrie manufacturière électronique. Après l'installation de certains capteurs et avec l'aide d'une IA, ils sont désormais capables de savoir qu'une casse pièce machine aura lieu 2 heures plus tard. Ainsi, ils peuvent préparer la pièce et arrêter la machine pour un changement de série au passage. Le gain est énorme !
Enfin, la numérisation de la chaîne de valeur : imaginez pouvoir reprendre votre VSM de la partie précédente, et pouvoir tester plusieurs scénarios possibles en modifiant quelques paramètres. Eh bien, cela est possible : c'est la modélisation et simulation dynamique des flux.
Vous pouvez remarquer que la frontière entre ces innovations est faible.
Par exemple, votre jumeau numérique sera alimenté par les Big Data issues des objets connectés et systèmes d'information (dont le PLM). Vous pourrez faire de la modélisation et simulation de flux, brancher le casque de réalité virtuelle pour évoluer dans le jumeau numérique, voir l'implantation de votre future imprimante 3D métallique et étudier en amont sa consommation énergétique.
Dans le chapitre suivant, nous allons revenir sur quelques-unes de ces innovations pour en détailler les impacts sur la maintenance. À tout de suite !
