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

Le 2 juin 2018

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 de cette nouvelle révolution industrielle

 

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 4éme révolution industrielle.

 

Une nouvelle révolution industrielle est en marche

 

1ERE RÉVOLUTION INDUSTRIELLE

 

Quand a eu lieu la première 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

 

Qu’appelle t-on la seconde révolution industrielle ? La seconde est amenée par l’utilisation du pétrole et de l’électricité à la fin du XIXème 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. On parle alors de production en série sur des lignes de production.

3EME REVOLUTION INDUSTRIELLE

 

Qu’est ce que la troisième révolution industrielle ? une 3ème révolution a eu lieu au milieu du XXème 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 XXIème 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.

4EME REVOLUTION INDUSTRIELLE

 

Comment définir la quatrième révolution industrielle ? Aujourd’hui, il n’est plus question qu’un moyen de production produise à la chaîne (ou plutôt reproduise) un produit des milliers de fois. Nous sommes entrés dans l’ère de la personnalisation des produits. Le consommateur veut un produit complètement personnalisé, qui ne ressemble pas à celui de son voisin. L’industrie 4.0 s’engage à répondre à cette exigence de produits uniques et personnalisés tout en conservant des coûts équivalents, et cela malgré les faibles volumes de production engendrés. C’est pourquoi l’un des défis de cette 4ème révolution industrielle est de réussir à connecter le besoin du client à l’organe de production. Cette connexion ne peut se faire sans l’apport des nouvelles technologies, qui devront être exploitées dans cette “nouvelle usine”…

L’introduction de nouvelles technologies dans l’industrie du futur

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.

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.

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.

La convergence des technologies

 

Des plateformes complètement connectées existent sur le marché afin de gérer le cycle complet de la vie d’un produit, allant de l’idéation à la livraison de ce dernier, ce qui permet notamment de réduire considérablement le temps de mise sur le marché. C’est par exemple le cas de la plateforme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes qui permet de gérer toute la partie conception CAD 3D, optimisée avec les différents outils de simulation numérique disponibles pour s’assurer de la qualité du produit dans le temps tout fournissant les moyens de gérer son éco-conception ; mais également l’ensemble des étapes du cycle de vie produit grâce à sa dimension PLM grâce à une interconnexion de l’outil avec les logiciels de toutes les parties prenantes de l’entreprise.

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

 

Une forte dynamique en suisse

 

En Suisse les entreprises ne sont pas en reste ! Elles ne veulent pas laisser nos voisins allemands se positionner seuls sur ce créneau. Confrontés à une concurrence rude, ils doivent 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 !

Le concept d’industrie 4.0 est abordé en Suisse à travers “Industrie 2025“, une initiative visant à diffuser la vision “Industrie 4.0” dans le secteur industriel helvétique. Le nom “industrie 2025” fait référence à la volonté d’une transformation continue et sur le long terme afin de d’assurer la compétitivité des entreprises suisses.

Selon le CSEM, l’industrie 4.0 est même une aubaine pour la Suisse. Cela pour deux raisons: d’une part, car compte tenu de la faible part de main d’oeuvre requise par l’industrie, un pays comme la Suisse peut être tout à fait compétitif face à la concurrence étrangère. D’autre part, en raison de la sophistication des techniques et compétences requises dans ce domaine. «Les techniques élaborées par l’industrie 4.0 requièrent un personnel extrêmement qualifié. Avec son système de formation duale et la qualité de ses hautes écoles, la Suisse est très bien placée», juge-t-il. «L’Allemagne a préparé une stratégie pour l’industrie 4.0 mais celle-ci est faite sur mesure pour la Suisse» ajoute le directeur du CSEM.

 

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 “Digital transformation” 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.

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 !

 

L’Industrie 4.0 correspond à la numérisation de l’usine

 

En résumé, l’industrie 4.0 est un terme utilisé pour décrire la quatrième révolution industrielle qui se produit dans l’industrie manufacturière, et elle est en train de tout changer ! Ce terme a été créé par le gouvernement allemand en 2011 pour décrire la tendance à l’automatisation et à l’échange de données dans le secteur manufacturier. L’industrie 4.0 repose sur quatre piliers essentiels : les systèmes cyber-physiques, l’internet des objets, le big data et le cloud computing. Ces technologies se rejoignent pour créer une usine connectée où les machines peuvent communiquer entre elles et prendre des décisions de manière autonome. Cela permet une plus grande efficacité et une plus grande flexibilité dans le processus de fabrication, ainsi qu’un meilleur contrôle de la qualité et une réduction des déchets.

 

Chez Visiativ, nous sommes experts de la transition digitale et pouvons vous accompagner dans cette démarche de numérisation de votre entreprise.

 

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Auteur de l’article

 

François Geandarme, Business Consultant pour le groupe Visiativ

Éditeur de plateformes web collaboratives et intégrateur de solutions logicielles, Visiativ accompagne depuis 30 ans les entreprises dans leur transformation digitale. Le pôle Visiativ Industry du groupe Visiativ accompagne les PME et ETI industrielles dans leur mutation vers l’Industrie du Futur : solutions pour les enjeux du bureau d’études : conception 3D, visualisation, simulation, gestion des données techniques, communication technique, conception électrique, et solutions métiers pour la transformation numérique des entreprises industrielles via sa plateforme collaborative Visiativ.

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