Industrie 4.0 : The Smart Manufacturing

L'usine 4.0

Après l’apparition du robot industriel en 1961, l’ usine connaît un renouvellement majeur et entre dans une nouvelle dimension grâce à la transformation digitale. Née en Allemagne, l’idée de cette révolution passe par un fort niveau d’automatisation et une intégration numérique sur l’ensemble de la chaîne de production : capteurs électroniques, Big Data, IOT… De cette manière, celle-ci est plus agile et flexible, moins coûteuse et surtout plus respectueuse de son environnement sociétal et environnemental.

Light on the Smart Factory !

________Dans les faits, le principe de cette révolution est de virtualiser l’ usine afin de pouvoir simuler et suivre en 3D les produits, les processus et l’environnement de production.

________Le point central de l’ usine 4.0 est l’interconnexion par la communication entre l’ensemble des composants des unités de production pour favoriser autonomie, flexibilité ainsi qu’une efficacité sans pareille. Il permet d’une part un dialogue entre les machines, mais également avec le produit qui sera personnalisable et traçable. On parle alors de « Smart Product ». En avance de phase, le cycle de production sera scénarisé pour réaliser le produit. Ce scénario donne la possibilité de personnaliser sa taille, sa couleur, le type d’emballage, etc, sans intervention de l’homme et à grande échelle. Cette automatisation permet de réduire les coûts de production sur des produits de plus en plus individualisés ainsi que de mettre en place des procédés de détection et de correction de défauts ou d’organiser la maintenance prédictive. De plus, par la décentralisation des décisions, les systèmes cyber-physiques peuvent prendre des décisions de façon autonomes et s’adapter rapidement à une demande changeante.

________Jouxtant le processus automatisé, les différents acteurs, du bureau d’études à l’équipe de production, peuvent intervenir sur l’ensemble de la chaîne par une analyse et une prise de décision en temps réel grâce à une communication permanente et instantanée.

________Pour mieux vous projeter et imaginer l’ usine de demain, nous vous invitons à visualiser la vidéo de présentation que PSA a mise en ligne pour annoncer la sortie prochaine de leur « Usine Excellente » :

Une mosaïque de technologies : virtualisation de l’ usine

________L’ usine du futur est parfois décrite comme une succession d’innovations technologiques et les possibilités que celles-ci offrent pour améliorer le système productif. Pour autant, si leurs seules énumérations peuvent donner l’impression d’un ensemble de briques technologiques isolées, la démarche consiste à mettre en place des programmes permettant leur articulation. Par exemple, le Big Data requiert l’utilisation de technologies cloud efficientes ainsi qu’une cybersécurité renforcée, et se trouve d’autant plus justifié avec l’utilisation de l’internet des objets.

________Ainsi, neuf technologies fondamentales se dégagent de la transformation digitale opérée dans l’ usine de demain :

 

Simulation :

simulation et fabrication additive

________La simulation 3D des produits, matériaux et procédés s’étend à l’ensemble de la chaîne de production. Le but est de modéliser et scénariser l’ensemble du parcours pour automatiser la fabrication des produits. Les capteurs et l’analyse Big Data favorise l’acquisition de données réelles et ainsi d’affiner ces modèles.

 

Robotisation :

Robotisation

________La robotique avancée permet aujourd’hui de créer des robots plus autonomes, plus flexibles, véritables « co-robots », intervenant en assistance aux opérateurs et allégeant les équipes dans la manipulation de composants lourds voire dangereux. Pour exemple, il est possible de réaliser des soudures sous espace confiné afin d’isoler les matières nocives pour l’homme.

 

Fabrication additive :

simulation et fabrication additive (1)

________Cette technologie suscite de nombreux espoirs. Au-delà de la production de prototypes, la fabrication additive supporte déjà la production en petites séries de pièces complexes, de pièces de rechange et même d’outils personnalisés sans perdition de matières, notamment grâce à l’impression 3D. Avec la maturation des technologies, la vitesse et la précision de l’impression devraient augmenter et faciliter une production massive et une économie d’échelle significative.

 

Réalité augmentée :

Réalité augmentée

________Son utilisation directe vise à fournir immédiatement à la maintenance des informations sur les techniques de réparation d’une pièce via le port de lunettes de réalité augmentée. Elle peut être également utilisée pour réaliser de la formation ou rendre des étapes de conception moins abstraites en associant les différents intervenants internes et externes. Encore peu utilisé dans le monde professionnel, les industriels pourront avoir une idée de ce qui se fait de mieux en matière de réalité augmentée. Par exemple, on peut imaginer un projecteur installé au-dessus du plan de travail et équipé de capteurs de mouvement. Le projecteur guide l’opérateur : les tâches à réaliser apparaissent en surimpression sur la table.

 

Internet des objets :

IOT

________La présence de capteurs sur les machines et les objets en cours de fabrication  permet aux machines de communiquer entre elles et de connaître l’historique de production de l’objet ainsi que la demande finale correspondante afin d’y répondre de manière automatisée ou via un poste de contrôle central.

 

Systèmes d’intégration horizontaux et verticaux :

Systèmes d'intégration

________Les systèmes d’information doivent faciliter l’intégration et la communication intra et inter-entreprises. Ils aideront à l’automatisation de la chaîne d’approvisionnement, de production et de distribution, mais également à la création de liens plus étroits entre les différents départements d’entreprises afin de répondre au mieux à la demande.

 

Big data et analytics :
big data

________La présence de capteurs sur les machines et les produits  rend possible la collecte d’une multitude de données qui sert à optimiser la chaîne de production en identifiant de manière pointue les problèmes qui surviennent et également à accroître la connaissance sur les habitudes et préférences des consommateurs.

 

Cloud :

Cloud

________Le cloud est déjà très répandu pour la gestion de logiciels et de données. La plus grande interconnexion des sites de production et des départements au sein de l’entreprise requiert un partage de grandes quantités de données, facilité par le cloud.

 

Cybersécurité :

Cybersécurité

________La diffusion du numérique et l’augmentation des communications  qui l’accompagne (présence de capteurs générant des données, communications au sein et en dehors de l’entreprise…) font de la cybersécurité un enjeu majeur pour les entreprises : espionnage industriel, détournement des machines.

 

________L’ usine connectée est une formidable opportunité dans la course à la compétitivité pour les industriels au niveau mondial. Après l’Allemagne, les Etats-Unis et la Chine investissent massivement pour un passage à l’ usine digitale. Encore peu développée en France dû aux investissements financier et temporel nécessaires à sa mise en œuvre, des études mettent en exergue des atouts non soupçonnés de l’ usine numérique : le recours à une maîtrise d’œuvre plus qualifiée, une réduction de la taille des usines ainsi qu’une économie d’échelle qui encourageront la relocalisation des usines pour une fabrication 100% made in France.

Industrie 4.0 : The Smart Manufacturing

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