L’usine 4.0: flexible, réactive et très digitale

13 Février 2018
DMT4.0
Des sites de plus en plus robotisés, des machines, des systèmes et des produits interconnectés, des “modules” capables de s’adapter en quasi temps réel aux demandes des consommateurs : la transformation digitale de l’industrie, particulièrement dynamique outre-Rhin, s’impose comme un enjeu économique vital. Et si l’homme n’est pas absent du paysage, son rôle va évoluer en profondeur. Explications et illustrations avec Pierre-Sylvain Roos, expert de ces questions au sein de notre Groupe.
Comment les concepts d’usine du futur et d’industrie 4.0 ont-ils émergé ?
Le mouvement a été initié au début des années 2010 par les Allemands. Ils ont voulu réagir à la montée en puissance des grands acteurs d’internet, dans laquelle ils voient une menace pour leur tissu industriel. Il est vrai que forts de leur capacité d’investissement, de leur maîtrise de la chaîne de valeur et de leur accès à un nombre colossal de clients, les géants de l’économie digitale apparaissent potentiellement comme de redoutables concurrents.
Deux entreprises industrielles allemandes font figure de pionnière dans ce domaine : Siemens et Bosch Rexroth sont quasiment les deux seuls acteurs au monde capables de fabriquer une usine 4.0 de bout en bout, c’est-à-dire d’automatiser totalement la production en intégrant toutes les composantes technologiques aujourd’hui disponibles. Tous deux disposent d’usines 4.0 “vitrines” (à Amberg pour Siemens, à Hambourg pour Bosch Rexroth) et travaillent en partenariat avec SAP, l’éditeur allemand de logiciels.
 
Pourquoi parle-t-on d’une nouvelle génération d’usines ?
 
Parce que l’on introduit beaucoup d’intelligence logicielle dans la production, et surtout parce que l’usine 4.0 est de moins en moins une unité indépendante et de plus en plus une composante d’une chaîne de valeur globale qui intègre clients, partenaires, autres sites de production…
L’idée générale est de rendre les outils industriels beaucoup plus flexibles, avec des chaînes modulaires et adaptables pouvant délivrer des produits personnalisés. Cela signifie qu’il n’y a plus vraiment de planification centralisée des process, ni même de lignes de produits.
Au regard des méthodes de production “classiques” où l’on fabrique un certain nombre d’exemplaires que l’on s’efforce ensuite d’écouler, l’ambition est que le client devienne donneur d’ordre et déclenche le cycle de vie du produit.
 
Concrètement, comment cela est-il rendu possible ?
 
D’abord, parce que toute usine du futur digne de ce nom est équipée d’un système dit “cyber-physique” : certains programmes informatiques collaborent entre eux pour contrôler et commander les équipements physiques. C’est ainsi, notamment, que les outils de prise de commande peuvent interagir directement avec les processus de production. De plus, tous les éléments constitutifs d’une usine 4.0 (les machines, mais aussi les produits, les pièces et même les techniciens) sont équipés de capteurs ou de composants d’identification, par exemple de type RFID (radio-identification). Qui dit capteurs partout, dit production massive de données et, à l’ère du big data, celles-ci peuvent être utilisées pour améliorer en continu les performances de production.
 
Il y aurait donc une forte dimension d’intelligence artificielle appliquée à l’industrie ?
 
Absolument. On parle d’ailleurs de smart factory [usine intelligente]. Pour la maintenance, par exemple, des algorithmes prédictifs anticipent les pannes et optimisent en permanence le fonctionnement des machines. Dans certaines usines, des caméras 3D extrêmement performantes scannent les produits en sortie de chaîne, détectent les défauts et peuvent informer directement le système des réglages à effectuer sur les machines. De plus, l’intelligence artificielle permet de produire de petites séries personnalisées: les historiques de données techniques, notamment, peuvent aider les machines à se reconfigurer de manière beaucoup plus rapide et précise.
 
Avec quels types d’équipements et d’outils ces usines 4.0 fonctionnent-elles ?
 
On y trouve évidemment beaucoup de robots “classiques”, mais aussi des cobots, ces robots qui travaillent en collaboration avec l’homme. Ils peuvent, par exemple, aider un technicien à déplacer et à positionner des pièces lourdes lors de leur mise en place. Plus largement, ils ont vocation à assister l’homme pour toute une variété d’actions pénibles, répétitives ou à faible valeur ajoutée. Très facilement reprogrammables, ils peuvent être adaptés à différents types de tâches.
Par ailleurs, depuis notre fenêtre, nous voyons deux grands types d’outils se déployer aujourd’hui dans le monde industriel. D’abord ceux liés à la mobilité, qui changent beaucoup la donne dans les métiers de la maintenance et de la qualité. Les techniciens des usines sont équipés de tablettes tactiles grâce auxquelles ils peuvent interagir directement avec leurs systèmes de GMAO (gestion de maintenance assistée par ordinateur), tandis que la localisation indoor indique en temps réel où se trouve telle personne à l’intérieur d’un site industriel, où tel profil d’expert est disponible, où telle machine est rangée….Quant aux nouveaux systèmes de géorepérage, ils ne permettent pas seulement de localiser quelqu’un ou quelque chose avec une précision de l’ordre du mètre. Ils peuvent aussi envoyer des messages ou notifications push aux utilisateurs lors de leurs entrées ou départs d’une zone géographique donnée, et même les guider pendant leurs déplacements sur le site.
Autres outils de plus en plus utilisés : ceux qui font appel à la réalité augmentée. Des applications embarquées sur tablette sont capables, par exemple, d’identifier une pièce, d’indiquer quel acte de maintenance éventuel effectuer et de montrer à l’opérateur comment procéder. C’est déjà le cas chez Stelia Aerospace d’Airbus qui met à disposition aux opérateurs d’assemblage des tablettes 3D.
Et la fabrication additive ?
Elle fait partie intégrante du concept. Pour les petites pièces à produire rapidement en quantité limitée, le gain de temps et de productivité est énorme. L’atelier d’impression 3D va devenir un incontournable de l’usine du futur.
 
Quelle est la place de l’humain dans cette industrie des décennies à venir ?
 
Le fantasme d’une usine qui fonctionnerait sans aucune intervention humaine ne correspond pas du tout à ce qui se dessine avec l’approche 4.0. Des productions de plus en plus personnalisées, des machines modulaires qu’il faut reconfigurer en permanence, cela ne peut pas fonctionner uniquement avec des robots. En revanche, ce que l’on sait, c’est que les emplois industriels seront profondément transformés, en particulier ceux du pilotage des machines, de la qualité et de la maintenance.
On sait aussi que l’opérateur de l’usine du futur sera beaucoup plus assisté et guidé qu’aujourd’hui. Il sera identifié, accueilli par un agent numérique, localisé, épaulé par des systèmes d’aide à la prise de décision. Sans compter tout ce que les nouvelles technologies vont lui apporter en termes de sécurité, de contrôles automatiques, de capacité à disposer des données en temps réel via des terminaux mobiles…
En outre, dans la mesure où le fonctionnement sera de moins en moins centralisé, le pilotage des modules sera confié à des équipes plus restreintes, plus autonomes et plus responsables. Elles se focaliseront surtout sur la résolution de problèmes en travaillant de façon très collaborative.
En quoi cela nécessitera-t-il de nouveaux profils professionnels ?
Il y avait déjà eu une forme d’hybridation des métiers au cours des années 70 et 80, lorsque ce que l’on a appelé la mécatronique a associé informatique, mécanique et électronique. Mais cette intégration passe encore un cap avec l’approche 4.0. Nous constatons déjà que celle-ci nécessite des spécialistes en technique d’automatisation qui soient également experts en logiciel.
Les Allemands ont ainsi créé un cursus de technologue de production. Ce métier consiste à faire le lien entre le développement des produits ou des procédés et leur mise en oeuvre dans l’usine. Et ce, en intervenant sur les process, mais dans un périmètre beaucoup plus large que celui d’un mécatronicien, et toujours dans l’objectif de pouvoir délivrer des produits de plus en plus personnalisés.
Il faudra aussi des spécialistes en programmation et en entretien de robots et de machines, sachant qu’il s’agit d’équipements de plus en plus intelligents. Plus largement, l’industrie continuera à recruter des ingénieurs informaticiens. Dès aujourd’hui, Siemens en emploie autant que Microsoft…
 
Dans quelle mesure les business models des industriels sont-ils remis en cause par ces évolutions ?
 
De bien des façons. Par exemple, du fait de l’expertise qu’ils sont amenés à développer dans ce domaine, certains acteurs de l’industrie deviennent aussi des éditeurs de logiciels. C’est ainsi que Siemens commercialise des logiciels de simulation, d’automatisation, de remontée de data… C’est ainsi, aussi, que Bosch a créé une branche dédiée appelée Bosh Software Innovation, qui développe des suites de logiciels pour transformer l’usine traditionnelle en usine 4.0.
De même, les industriels peuvent créer de la valeur à partir de la data générée par leur activité. En Allemagne, toujours, on commence à voir certains d’entre eux vendre leurs données de paramétrage des machines. On trouve également des illustrations de cette tendance de notre côté du Rhin. C’est ainsi qu’autour des données d’usage collectées par le compteur connecté Linky, le distributeur d’électricité Enedis a développé toute une offre de services à valeur ajoutée.
 
Les industriels français semblent toutefois moins enthousiastes que les Allemands pour s’engager dans cette transformation digitale. Comment cela s’explique-t-il ?
 
Par une certaine frilosité culturelle, certainement, et aussi par un certain nombre de freins objectifs à une généralisation de l’approche industrie 4.0. Le premier est financier : les investissements à réaliser se chiffrent généralement en dizaines de millions d’euros, ce qui peut donner à réfléchir. En outre, certains aspects technologiques ne sont pas encore totalement résolus. Nous avons vu que dans l’usine du futur, tout est interconnecté et fonctionne ensemble. Or pour cela, il faut des standards d’interopérabilité qui ne sont pas encore bien établis aujourd’hui. Autre frein : les questions de cyber-sécurité. À partir du moment où tout est en réseau, et a fortiori connecté à internet, les usines deviennent potentiellement attaquables depuis l’extérieur. Et là aussi, il y a encore un cap à passer en matière de retour d’expérience, surtout lorsque l’on voit ce dont sont capables les hackers. Le problème est réel, mais il sera certainement résolu d’ici quelques années.
Et, bien sûr, il reste l’aspect humain : comment former et accompagner les personnes actuellement employées, ainsi que les nouveaux arrivants sur le marché du travail ? Il faut espérer que nous verrons rapidement se développer, dans les lycées techniques, les universités et les écoles d’ingénieurs, des filières dédiées à l’industrie du futur.
 
Interview extraite du magazine inhouse by Randstad
 
 
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