Bienvenue dans la troisième partie de ce cours !
Nous nous trouvons dans une période de pleine révolution technique et technologique. En tant que responsable du service Études et R&D, vous allez pouvoir intégrer à vos conceptions un grand nombre de nouvelles technologies, en utilisant des outils innovants.
L’usine du futur, c’est quoi ?
Avant de vous donner une définition, je souhaite remettre les pendules à l’heure :
Usine/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, là où la France met plutôt l’accent sur la place de l’homme autour de ces technologies.
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 de 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.
Découvrez les objectifs et enjeux du numérique
Pour la France, l’industrie du futur va donc permettre de moderniser l’outil industriel français, en le rendant plus compétitif et flexible, mais surtout plus responsable et centré sur l’humain.
D’ailleurs, voici ce qu’en disent les groupes Fives et Dassault Systèmes, par exemple, qui ont œuvré sur le plan gouvernemental "Industrie du futur" :
"L’usine du futur devra être plus respectueuse de son environnement, grâce à des modes de production moins consommateurs de ressources et moins générateurs de rejets, plus intelligente, avec des modes de production toujours plus sophistiqués qui repensent l’interface homme-machine. Plus flexible, en utilisant des outils de production reconfigurables, l’usine pourra proposer une offre plus proche des besoins du marché, passant du "mass market" au "custom built". Plus intégrée, connectée au cœur des territoires et proche des acteurs de son écosystème (clients, sous-traitants et fournisseurs), l’usine de demain contribuera à dynamiser un réseau et une économie locale."
Quelle différence entre "mass market" et "custom built" ?
Le "mass market", ou marché de masse, consiste en un marché de biens produits à grande échelle pour un groupe important de consommateurs.
À l’inverse, le "custom-built", ou mass customization, consiste à produire une multitude de variétés de produits personnalisés, afin de répondre à la demande individuelle des consommateurs.
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 ; ces machines permettent 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, livraison, qualité, coût, traçabilité, innovation…).
La PLM permet de décloisonner véritablement l’information interservices, et de faciliter le partage et la collaboration !
Machines intelligentes : 3 technologies sortent ici leur épingle du jeu. Principalement :
IIOT (ou plus précisément Internet des Objets Industriels) : il 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) : c’est une autre forme de robot, qui est un chariot déplaçant de la matière ou d’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 l’on peut vérifier les postures ergonomiques.
Jumeau numérique (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 cela 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), de faire des essais de nouveaux scénarios (simulations), 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 en 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’information, 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 ! :magicien: Véridique ! Par exemple, dans une industrie électronique et 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 une VSM par exemple et pouvoir tester plusieurs scénarios possibles en modifiant quelques paramètres. Eh bien, cela est possible : ce sont la modélisation et la simulation dynamique des flux.
J’ai souhaité vous présenter ces nouvelles technologies en brique innovation, mais vous avez pu remarquer que la frontière entre elles est faible.
Par exemple, votre jumeau numérique sera alimenté par les big datas issues des objets connectés et systèmes d’information (dont le PLM). Vous pourrez faire de la modélisation et de la 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.
Quels sont les impacts sur le service Études et R&D ?
Si on repense à vos futures missions, pensez-vous utiliser ces différentes innovations ?
Bien évidemment ! Lors de vos études, vous pourrez utiliser le prototypage rapide, tel que l'impression 3D. Durant votre phase d'étude de faisabilité, vous ferez appel à des technologies telles que les réalités virtuelle ou augmentée. Grâce à ces innovations, vous gagnerez du temps et éviterez de gaspiller de la matière. Ainsi, en tant que responsable Études Recherche et Développement et adepte de l'innovation, vous serez impatient de pouvoir utiliser ces nouveaux outils pour mener à bien vos projets de conception.
Ces outils au service de l'homme n'ont bien sûr pas vocation à le remplacer, mais plutôt à lui apporter une aide qui peut s'avérer précieuse. Vous verrez dans le prochain chapitre en quoi l'utilisation des nouvelles technologies vous aidera à optimiser vos projets.
