Industrie 4.0 : définition et mise en œuvre vers l’usine connectée
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 ŒUVRE
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
1ÈRE 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.
2ÈME 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.
3ÈME RÉVOLUTION INDUSTRIELLE
Puis, une troisième 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 troisième 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.
4ÈME 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’industrie 4.0 c’est un système global interconnecté, dans lequel machines, produits et systèmes communiquent en permanence.
L’usine elle-même devient en quelque sorte une entité intelligente grâce aux réseaux d’acteurs et d’équipements qui la composent (on parle même parfois de « smart factory »).
Quels sont les principaux outils qui se cachent derrière « l’industrie 4.0″ ?
- les capteurs capables de récolter, d’exploiter et de transmettre l’information
- les automates qui pilotent la fabrication et remontent diverses informations
- Les robots industriels, blindés de capteurs, qui sont capables de réaliser des tâches complexes et qui deviennent de plus en plus adaptables et « intelligents »
- les logiciels qui accompagnent l’entreprise dans toutes les phases du cycle de vie : avant-projet, conception, production, maintenance…
L’INTRODUCTION DE NOUVELLES TECHNOLOGIES DANS L’INDUSTRIE
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 designs, 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.
QUIZ :
