Comment appréhender l'usine de demain

L’usine du futur ou Industrie 4.0

| Auteur / Rédacteur: Van Khai Nguyen, Président d'innoLAB / Gilles Bordet

Van Khai Nguyen, CEO de CADCAMation et président de l'association innoLAB a participé à de très nombreux projets qui mettent en œuvre les dernières solutions offertes par Industrie 4.0.
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Van Khai Nguyen, CEO de CADCAMation et président de l'association innoLAB a participé à de très nombreux projets qui mettent en œuvre les dernières solutions offertes par Industrie 4.0. (Source : GFMS)

L’industrie manufacturière vit une profonde mutation en ce début du 21e siècle, voire même une révolution pour répondre aux nouvelles exigences de l’économie globale, des contraintes politiques et environnementales.

Sans oublier les besoins et préoccupations des générations futures soucieuses de bâtir un nouveau monde à la fois durable et convivial grâce à l’apport des nouvelles technologies.

L’usine du futur devra permettre au management de tirer profit des observations du passé, d’optimiser le présent et de prédire le futur, basée sur les informations réelles récoltées à la fois du marché et des activités opérationnelles.

L’usine manufacturière devient en quelque sorte un acteur d’un système d’informations global dont les flux de données captées en temps réel ne cessent de croître. Des algorithmes de simulation très complexes sont appelés à valider le modèle mathématique et calculer le comportement de l’usine virtuelle jusqu’à établir son cycle de vie.

L’Usine du Futur est un axe stratégique pour les grandes nations industrielles, en perte de vitesse devant les pays émergents.

Le président Obama a déclaré au début 2013 : « Our first priority is making America a magnet for new jobs and manufacturing » et propose 1 Milliard de US$ pour la recherche en « manufacturing ».

Pour compléter ce thème
 
L'usine de demain, un concept global complexe à cerner
Industrie 4.0 a engendré une mutation profonde de l'industrie de manière générale mais il n'est pas toujours simple de comprendre les tenants et les aboutissants de cette révolution qui fait la part belle aux dernières technologies en matière d'informatique, de mise en réseau, d'intelligence artificielle, etc...

L’usine du futur dépend de plusieurs technologies et concerne toute notre économie depuis les PME « traditionnelles » jusqu’aux multinationales de tous les secteurs, aussi présents en Suisse (MEM, horlogerie, pharma, biotech, microtechnique…).

Comment visualise-t-on l’usine du futur ?

  • De moins en moins de présence humaine dans les ateliers, mais de plus en plus d'automates, de capteurs, d'écrans, de logiciels en tout genre. L'usine de demain sera intelligente et hyper réactive, et vouée à la satisfaction de son client ultime. Grâce à la modélisation et à l'informatisation de la plupart des savoir-faire industriels, celui-ci pourra peut-être un jour transmettre directement les ordres de fabrication.

Une flexibilité extrême qui s'appuiera sur une débauche de technologies, dont on commence à percevoir les contours. Tous à base de technologies numériques tels que : logiciels de contrôle, maquettes numériques, capteurs intelligents, simulation, Plug-and-Play, Interopérabilité, Big data, 3D printers, Camera 3D…

  • L'usine de demain, c'est aussi la communication tous azimuts et les systèmes ubiques.

En témoigne la percée fulgurante des communications sans fil de machine à machine (M2M ou Internet des objets), c'est un pas de géant dans l'automatisation, ouvrant la voie à des dialogues directs entre robots et autres machines, à une reprogrammation ou auto-reconfiguration
ultrarapide des contrôleurs logiques ou encore à la collecte de données de capteurs au moyen de simples consoles portables.

  • Doper les performances de l'atelier et le rendre écologique grâce à la montée en puissance des systèmes MES (Manufacturing Execution Systems), ces progiciels de pilotage de la production au plus près du terrain.

En complément des méthodes d'amélioration continue (Six Sigma et autres), les MES ont pour vocation de doper les performances de l'atelier tout en assurant une économie d’énergie et de ressources et une meilleure empreinte écologique (moins de CO2 et de déchets non recyclables) grâce à leur vision en temps réel. Si les progiciels ERP (Enterprise Resource Planning), aujourd'hui presque courants, traitent et centralisent les informations de gestion (comptabilité, achats, ventes, production, stock...), les MES s'attaquent pour leur part aux informations liées à l'exécution de la production.

Et cela de bout en bout : de l'approvisionnement jusqu'au stockage des produits finis. Ordonnancement, cheminement des produits et des lots, analyse des performances, qualité, gestion des ressources matérielles, humaines... rien n'échappe aux MES. A condition bien sûr de faire remonter un maximum d'informations depuis le terrain, autrement dit... depuis les capteurs. L'usine est alors totalement sous contrôle d’une orchestration et intégration de bout en bout des logiciels PLM-MES-ERP.

  • Cyber-Physical Systems : Presque la recherche fondamentale ! Ces nouveaux algorithmes tiennent compte du comportement théorique des systèmes (continus et discrets) tout en se basant sur les données expérimentales « tracées en temps réel » par autres capteurs et puces RFID.
  • Le fameux tableau de bord pour piloter l’Usine du Futur : Diriger une usine du futur c’est pouvoir prendre les bonnes décisions grâce à un tableau de bord complet et multiparamétrique qui visualise tous les indicateurs de performances (facteurs internes) et du marché (facteurs externes). Ces informations et indicateurs seront couplés avec un système de simulation permettant de comprendre le passé et prédire l’avenir !

L’architecture de l’Usine du Futur doit faciliter la mise en place des nouveaux paradigmes de production et de travail ! Les technologies nouvelles TIC sont le principal vecteur de cette transformation basée aussi sur des nouveaux matériaux, des capteurs miniaturisés, des protocoles RFID donnant vie aux systèmes physiques appelés à être auto-adaptatifs et contextuels, bref des systèmes intelligents !

  • Notre contexte politico-économique

La Suisse est composée d’une majorité de PME actives dans l’industrie manufacturière. On oublie de nos jours que la production permet de générer « une machine à sous » destinée à créer de la marge alors que les services ne devraient pas en principe être facturés beaucoup plus que les salaires au risque de rompre l’équité sociale. Chaque emploi de cette branche « fondamentale » qu’est la manufacture industrielle pourra engendrer 2 à 3 emplois dans les autres secteurs (services, bâtiments…). Le « manufacturing » permet aussi de concrétiser les résultats des recherches issues des autres secteurs hi-tech comme la biotech ou autres sciences de la vie. Sans machines-outils, ou autres instruments tels que microscope à balayage ou à effet tunnel, point de biotech ou nanotechnologie ou de bâtiments et d’infrastructures ! L'environnement industriel suisse (comme ce fût le cas des pays européens et des Etats-Unis) est loin d’être homogène en ce qui concerne l’adoption des technologies nouvelles. La majorité des PME ne sont pas forcément à la pointe de la compétitivité mondiale, se sentant protégées par un environnement économique « confortable » offert par les multinationales et autres secteurs du luxe. Mais les enjeux sont stratégiques et les menaces pour notre avenir sont réelles. C’est aussi le constat du président Obama et de la CE qui a investi déjà plus de 3 Milliards d'euros dans le 7e PCRD et qui va réitérer dans Horizon 2020. MSM

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