Première plateforme de test et de démonstration pour l'industrie 4.0 Swiss Smart Factory, l'usine suisse de demain

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La vision de la Swiss Smart Factory est de devenir le centre de compétence Suisse leader à l'international dans le secteur de la recherche axée application et de la transformation vers l'industrie 4.0.

Depuis son lancement, la Swiss Smart Factory s'est imposée en Suisse comme la première plateforme de test et de démonstration pour l'industrie 4.0. Elle se revendique comme un véritable supermarché d'idées où les entreprises, toutes tailles confondues, peuvent s'enquérir et définir quelle technologie correspond le mieux à leurs besoins. En outre, forte d'un nombre croissant de projets d'innovation qui parviennent au succès commercial, cette infrastructure de test et de démonstration profite d'une mise à jour constante. Ce faisant, son évolution continue génère des cycles d'innovation consécutifs pour les produits et services de ses clients.

Toute fraichement établie dans le nouveau bâtiment principal du Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB) (à la gare de Bienne), inauguré officiellement le 26 août, la Swiss Smart Factory (SSF) dispose désormais d'une accessibilité nettement améliorée, mais aussi d'une excellente infrastructure technique avec beaucoup d'espace pour se développer.

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Avec le rapprochement des quatre domaines de recherche du SIPBB, ce qui va ensemble, se développe enfin ensemble. Les partenaires du SSF, dont sept sont locataires dans le nouveau bâtiment du SIPBB, en sont également conscients : BFH, Dapona, HABSIT, HFTM, proAlpha, Rollomatic, SebAutomatisme.

La rédaction du MSM a pu visiter en avant-première les nouvelles infrastructures de la Swiss Smart Factory et rencontrer Michael Wendling, chef de projet Industrie 4.0 au sein de la SSF.

Quels domaines regroupe le SIPBB ?

Le bâtiment principal du SIPBB comporte 5 étages. Au rez-de-chaussée se trouve la Swiss Smart Factory sur une surface de 1000 m² et dans les étages les autres domaines de recherches tels que la recherche dans la fabrication additive, le medtech et les technologies des batteries.

Que faites-vous exactement à la Swiss Smart Factory ?

Nous nous concentrons sur la numérisation de la production soit l'industrie 4.0. L'idée ici est de présenter un écosystème de production aux visiteurs. Nous faisons la promotion des technologies 4.0 et des concepts industriels de demain afin d'avoir une vision suisse de l'industrie 4.0 surtout par rapport à la taille des entreprises de notre pays.

Nous avons également un système de « training » qui permet aux visiteurs d'expérimenter par la pratique les concepts d'industrie 4.0. En plus des cours et des transferts de technologies nous faisons également de la recherche ce qui nous permet de développer bilatéralement avec une entreprise, un nouveau produit ou un nouveau service.

Et quand est-il de l'Association de promotion Swiss Smart Factory (AP-SSF) ?

L'association est actuellement composée de plus d'une soixantaine d'entreprises qui sont partenaires de ce projet, le « ticket d'entrée » est compris entre 2000 et 12 000 francs en fonction de la taille de l'entreprise. Les membres de l'association ont accès aux projet phares et aux événements de la Swiss Smart Factory. En faisant partie du réseau, les membres peuvent participer à des projets de recherche avec d'autres entreprises, être promus auprès de nos visiteurs et d'être finalement présent ici.

Quels types d'entreprises font partie du réseau Swiss Smart Factory ?

Parmi nos membres nous retrouvons des fournisseurs de capteurs, de PLC, de robots et en même temps tout ce qui est « IT » industrie, ERP, MES et cloud. Le cloud est un gros sujet en matière d'industrie 4.0 et il est important de bien informer les entreprises à ce sujet.

Le matériel visible à la Swiss Smart Factory, imprimantes 3D, robots, systèmes logistiques, logiciels, etc. sont-ils mis à disposition par les membres de l'association ?

C'est ça, oui. Le SIPBB investit également dans ce développement mais en parallèle beaucoup d'entreprises sont jumelées à ce projet. Il s'agit vraiment d'un projet collaboratif entre les fabricants, les intégrateurs et au final certains clients.

Vous avez recréé un véritable écosystème de production en réseau au sein de votre halle. Est-il déjà 100 % opérationnel ?

Bien que fonctionnel il sera toujours plus ou moins en cours de réalisation. Notre objectif n'est pas de faire un musée mais un écosystème évoluant au gré des nouvelles technologies disponibles et des nouveaux partenaires qui intègrent notre réseau.

De quoi est constitué cet environnement de
production ?

D'un écosystème complet de A à Z. Une partie immatérielle composée de logiciels et les outils de production. Imprimantes 3D plastique, robots, systèmes de contrôle et de traçabilité, stock, logistique, tout un écosystème de production fonctionnant en totale interaction grâce à sa mise en réseau.

Qu'avez-vous mis en place pour simuler un environnement de production conforme aux standards d'industrie 4.0 ?

Nous avons mis en place une chaine de production de drones. C'est un produit assez technique avec pas mal de pièces ce qui en fait un bon exemple. Un produit trop simple n'aurait pas été en adéquation avec le matériel déployé ici. Mais nous n'avons pas vocation à produire uniquement des drones car le but est d'être très flexible, très modulaire et de pouvoir changer de produit assez facilement. De cette manière nous pouvons expérimenter et présenter à nos visiteurs divers procédés et stratégies de gestion et de production.

Comment fonctionne cette usine intelligente ?

Tout d'abord il va falloir concevoir un produit et développer les machines qui seront capables de travailler sur ce produit. Nous disposons de deux systèmes de PLM (Product Lifecycle Management), du Dassault et du Siemens. Une fois que nous avons un produit, il va falloir le commander. Pour cela nous avons notre configurateur qui est déjà disponible en ligne (config.sipbb.ch) et qui permet de configurer le drone que l'on souhaite produire.

La commande personnalisée est ensuite envoyée à l'ERP qui lance et gère la production du drone. Une grande partie de la fabrication est entièrement automatisée et fonctionne de manière autonome. Mais certaines opérations comme l'assemblage restent manuelles. Dans ce cas toutes les informations nécessaires parviennent directement à la personne responsable du montage, la traçabilité est totale et le risque d'erreur quasiment nul.

Ces drones sont-ils fonctionnels ou est-ce simplement un exemple pratique ?

Nos drones sont aptes à devenir fonctionnels et peuvent voler. Nous ne cherchons bien évidemment pas à révolutionner le drone mais à réussir à fabriquer un produit technologique en Suisse le plus efficacement possible et le plus facilement possible.

C'est ce que permet de faire votre configurateur ?

Oui, exactement. Le client a le choix entre 3 modèles différents de drones à 4 ou 8 rotors, de 3 niveaux de performances, de 9 couleurs pour les bras et 4 pour le corps et également d'un texte ou d'un logo à graver. Il suffit ensuite de rentrer ces coordonnées et de valider la commande. C'est aussi simple que n'importe quelle commande en ligne. Pour se rendre compte de la simplicité du concept il suffit d'aller sur notre site Internet (config.sipbb.ch)

Quel IHM permet de s'interfacer avec cette usine 4.0 ?

Nous avons fait un énorme travail avec Microsoft pour savoir quels types d'applications utilisent les entreprises. Nous avons également collaboré avec plus de 60 entreprises qui appartiennent à notre réseau. Notre collaboration avec Microsoft est excellente, nous sommes à bout touchant en ce qui concerne le cloud et la partie présentation. Un exemple type de ce que l'on peut faire avec des applications Microsoft c'est Power EP. C‘est une application qui a été créée en quelques heures et qui permet de gérer les données et les processus en entreprise très facilement. L'environnement Microsoft nous permet également de gérer des casques de réalité augmentée ou de faire des contrôles en temps réel sur les machines le but étant bien entendu de travailler sans papier. Cela amène une certaine traçabilité et une certaine transparence quasiment en temps réel, impossible à obtenir avec un traitement « papier » des données. Un PC avec Windows 10 et un écran tactile, une tablette ou un smartphone suffisent pour gérer notre usine.

Et comment cela fonctionne dans la pratique ?

Une fois l'ordre lancé, le système commence par lister les éléments de sécurité obligatoires tel qu'un casque, des lunettes ou un masque par exemple. Ensuite le visiteur recevra divers types d'équipements pour évoluer le long de la chaîne de production, pour gérer ou contrôler la maintenance, la production ou la logistique à l'aide de petites tablettes. Un peu comme dans un musée interactif à l'aide de code QR. Nous avons déjà des vidéos qui permettent d'expliquer aux visiteurs quels sont les démonstrateurs présents et leur fonction.

Nous avons une ferme d'impressions 3D qui permet de fabriquer les principaux composants des drones, les pièces sont ensuite contrôlées avec un posage équipé de palpeurs Sylvac et les données sont remontées au serveur OPC UA. Les imprimantes 3D ont un serveur OPC UA, les convoyeurs, le poste de contrôle et bien d'autres équipements encore.

L'OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) est un terme que les visiteurs vont entendre partout ici. L'OPC UA est la nouvelle génération de technologie OPC, le nouveau standard de communication industrielle dédié à l'internet industriel des objets et à l'usine du futur.

Si les pièces imprimées sont bonnes nous pouvons passer au suivi des pièces qui vont constituer le drone et plus particulièrement les pièces que nous fabriquons spécialement pour cette commande. Un composant standard commandé en quantité comme une vis par exemple peut manquer sans que cela n'ait d'impact sur la production. Cependant perdre une pièce personnalisée imprimée en 3D et qui a nécessité du temps pour sa fabrication va obligatoirement impacter le rendement de la production. Pour assurer cette traçabilité nous utilisons des puces RFID à mémoire interne qui contiennent l'identification de la pièce « pucée » mais également l'ensemble de la configuration de la commande. En fait de cette manière nous décentralisons les informations concernant le produit.

Ensuite les pièces passent au poste suivant pour être ébavurées et équipées d'inserts métalliques de manière entièrement automatisée ce qui les rends désormais utilisables. Elles arrivent ensuite aux postes de montage où un monteur saura exactement quelle configuration a été commandée et pourra assembler le drone avec les pièces fabriquées pour cette commande.

Le drone terminé est emballé dans son carton avant d'être stocké et expédié. Là encore la traçabilité reste totale, elle se fait par UHF. Il est donc très facile de connaître la localisation physique exacte de la commande et son état de préparation.

Qui sont les personnes ou les structures qui peuvent profiter des recherches que vous faites au Swiss Smart Factory ?

L'industrie suisse ! Ceux qui développent ces technologies, ceux qui les utilisent et ceux qui les vendent. Il faut être membre de l'association pour pouvoir s'exposer ici mais l'accès et la visite de nos installations sont ouverts à tous. Ce que nous faisons ici n'est pas secret, le but est justement de partager ces informations, nous sommes d'ailleurs très actifs sur les réseaux sociaux. Nous postons régulièrement nos activités, nos résultats et de nombreuses informations. Nos vastes locaux sont également là pour organiser des événements, pour communiquer, pour faire venir des clients de nos partenaires et pour les inspirer.

On entend souvent de la part des PME des arguments tels que : notre structure est trop petite pour ce type de technologie. Qu'en pensez-vous ?

Je ne pense pas qu'il y ait des entreprises trop petites ou inadaptées pour la numérisation. L'essentiel c'est de s'intéresser au sujet. Les premiers éléments essentiels à cette transition sont facilement réalisables et de manière économique. Par exemple, au niveau de l'Asset Managment on parle de quelques lecteurs RFID, d'une base de données et d'un joli front-end pour comprendre ce qui se passe derrière.

Pour la robotique collaborative là aussi l'accès à ces technologies s'est grandement démocratisé. Aujourd'hui pour 20 000 ou 30 000 francs on commence à avoir des produits industriels, plus des jouets ! Un très bon exemple est notre robot Fanuc. Je l'ai déballé, installé le plug-in pour le préhenseur de chez SMC et en une heure j'avais un robot qui faisait du pick & place !

Il n'est donc pas forcement nécessaire de passer par un intégrateur pour installer et programmer un robot ?

Non pas forcement effectivement. Si on a de l'intérêt pour ce sujet et avec les outils actuellement disponibles, il est possible de faire énormément de choses soi-même. Avec une interface standard, sans aucunes lignes de codes on peut configurer et programmer une cellule robotisée équipée d'une caméra HD, d'un réseau de neurones entrainés et d'un serveur OPC UA. Avec cette configuration on a déjà un système qui permet de remonter les données et de comprendre ce qu'il se passe. C'est magnifique ce que nous offres les technologies actuelles, il n'est plus nécessaire d'être un expert pour y arriver. Bien entendu suivant la complexité du projet l'aide d'un intégrateur devient essentielle, mais il y a moyen de commencer par ses propres moyens.

Y-a-t-il d'autres raisons pour lesquelles une petite PME devrait s'intéresser à ces nouvelles technologies ?

Oui et c'est justement surtout les petites entreprises qui doivent s'intéresser à ce sujet car un jour prochain toutes ces technologies deviendront des standards. Les fabricants et les fournisseurs s'y mettent déjà, un jour les puces RFID deviendront la norme pour l'identification des composants et il faudra pouvoir lire et exploiter ces données.

Généralement quand on parle d'industrie 4.0 on imagine des usines remplies de robots et vidées de ses collaborateurs humains. Qu'en est-il ?

Non cette vision est fausse. Le mot d'ordre c'est vraiment d'être le plus flexible possible et en aucun cas de réduire le nombre de personnels mais de mieux optimiser l'occupation des collaborateurs de son entreprise. Par exemple un employé qui passe 25 % de son temps à pousser un chariot pourrait faire autre chose, ce sont ces idées-là que nous explorons. Il ne s'agit pas d'une révolution mais plutôt d'une évolution, une manière de gérer différemment son temps et ses outils de production grâce à la collecte et le traitement des données en temps réel.

Ici vous fabriquez en série des drones hautement personnalisés. Est-ce donc cela l'usine de demain ?

Oui c'est ça. L'objectif est d'être le plus flexible possible sans sacrifier la productivité et l'automatisation. Cela est rendu possible justement grâce à la mise en réseau. Pouvoir fabriquer en lot de un des produits sur une base standard mais avec de multiples options est désormais possible, c'est ce que nous faisons ici.

Actuellement votre usine connectée travaille avec des imprimantes 3D plastique. Qu'en est-il de l'usinage et des machines-outils ?

Nous avons plusieurs projets en cours et ce sont des choses qui seront présentées prochainement. Il y a de belles choses à venir comme les outils connectés par exemple.

Avec votre centre à Bienne vous êtes situé à la croisée de la Suisse romande et de la Suisse alémanique. D'où viennent vos partenaires et vos visiteurs ?

Nous travaillons beaucoup avec des partenaires locaux mais nous avons de plus en plus de visiteurs qui viennent d'après Zürich ou d'après Lausanne.

MSM

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