L'automatisation occupe une place prépondérante dans l'industrie manufacturière moderne. Grâce à des outils tels que les robots collaboratifs (cobots), les contrôles qualité intelligents et les robots autonomes (AMR), les industriels disposent de nombreuses options pour automatiser leurs tâches.
Cependant, l'automatisation ne garantit pas le succès. En effet, mettre trop l'accent sur l'automatisation au détriment d'une vision d'ensemble peut conduire au chaos.
Une usine intelligente vise à aider les personnes et les machines à mieux travailler ensemble. Ce que l’on oublie parfois, c’est que l’automatisation ne représente qu’une partie de cette démarche.
Alors, comment déterminer le niveau d’automatisation adapté à votre entreprise ? Cela dépend vraiment de ce que vous fabriquez, de votre équipe et de votre environnement de travail.
Dans ce guide, nous aborderons les points suivants :
- Qu’est-ce qui rend une usine « intelligente » ?
- Dans quels cas l’automatisation est-elle la plus bénéfique ?
- Quand faut-il éviter de recourir à l’automatisation ?
- Comment les travailleurs connectés et les instructions numériques facilitent-ils la collaboration entre les personnes et les machines ?
- Une approche simple pour déterminer quelles tâches automatiser
Qu’est-ce qui caractérise une usine intelligente ?
Le concept d’usine intelligente n’est pas apparu de nulle part.
L’industrie manufacturière a beaucoup évolué au fil des ans, en passant par plusieurs étapes.
L'évolution industrielle est passée des machines à vapeur (Industrie 1.0) à la production de masse (Industrie 2.0), puis aux usines pilotées par des ordinateurs (Industrie 3.0). Aujourd'hui, croyez-le ou non, nous sommes en pleine période où deux révolutions industrielles se déroulent simultanément. L’ère des usines connectées et pilotées par les données (Industrie 4.0) et l’ère de la collaboration entre l’homme et la technologie (Industrie 5.0).
Une usine intelligente se caractérise par l’utilisation de machines connectées, la collecte de données en temps réel, l’automatisation, l’intelligence artificielle (IA), l’Internet des objets (IoT) et les processus numériques.
Mais le simple fait d’utiliser la technologie ne suffit pas à rendre une usine « intelligente ». Le véritable avantage réside dans l’utilisation de ces outils pour aider intelligemment les ouvriers, les ingénieurs et les superviseurs à faire de meilleurs choix grâce à des informations précises et actualisées.
Aujourd’hui, une usine intelligente ne se résume pas à la présence d’un grand nombre de robots ; il s’agit en réalité de la qualité de la collaboration entre les personnes, les machines et les données.
Le plus grand mythe concernant l’automatisation industrielle
L’une des idées reçues les plus courantes concernant l’automatisation industrielle est que plus d’automatisation conduit automatiquement à de meilleures performances.
Malheureusement, ce n’est pas le cas. L’automatisation ne crée de la valeur que lorsqu’elle résout un véritable problème opérationnel.
Une automatisation réussie doit améliorer un ou plusieurs des aspects suivants :
- La qualité des produits
- La régularité de la production
- La sécurité des travailleurs
- Le débit
- Traçabilité
- Utilisation de la main-d’œuvre
- Visibilité des données
Ajouter de l’automatisation simplement parce qu’elle est disponible peut créer des complications inutiles, augmenter les coûts de maintenance, réduire la flexibilité et rendre plus difficiles les futurs changements de processus.
L’objectif n’est pas une automatisation maximale. L’objectif est une automatisation optimale.
Quand l'automatisation est-elle pertinente ?
L'automatisation est particulièrement efficace lorsqu'elle prend en charge des tâches répétitives qui prennent beaucoup de temps. Voici quelques situations dans lesquelles il est judicieux de recourir à l'automatisation.
Production répétitive à grand volume
Les tâches qui doivent être effectuées des centaines, voire des milliers de fois par jour se prêtent parfaitement à l'automatisation. Lorsqu'elle est bien mise en œuvre, celle-ci élimine les frictions liées aux tâches, ce qui stimule la productivité en atelier et garantit la cohérence des produits.
Exemples :
- Emballage
- Palettisation (empilement d’articles sur des palettes)
- Manutention de matériaux
- Opérations de prélèvement et de placement (prélèvement d’articles et placement ailleurs)
| Avantages pour les employés : | Avantages pour l’atelier : |
|---|---|
| Les employés passent de tâches pénibles et répétitives, telles que la préparation et l’emballage de pièces pendant de longues heures, à la supervision du processus. Ils surveillent le fonctionnement du système, gèrent les chargeurs de pièces et contrôlent la qualité de la production, ce qui rend leur travail plus intéressant et moins exigeant physiquement. | Les systèmes automatisés de prélèvement et de placement permettent de maintenir un flux de travail régulier, sans ralentissements en fin de poste. Cette gestion constante réduit les erreurs dues à la fatigue, ce qui se traduit par une diminution des rebuts et des retouches. De plus, la fluidité du flux de matériaux permet de maintenir le rythme de travail et garantit que les machines en aval sont toujours en activité. |
Travaux dangereux ou physiquement exigeants
Les fabricants tirent également profit de l’automatisation des tâches qui exposent les travailleurs à des efforts physiques inutiles ou à des conditions dangereuses.
En voici quelques exemples :
- Levage de charges lourdes
- Soudage dans des environnements dangereux
- Manipulation de produits chimiques
- Opérations à haute température
| Avantage pour les travailleurs : | Avantage pour l'atelier : |
|---|---|
| L'automatisation permet de réduire l'exposition aux environnements dangereux et aux tâches physiquement exigeantes et risquées, tout en permettant aux travailleurs de se concentrer sur la surveillance, l'inspection, le dépannage et d'autres activités importantes. | La suppression de toute exposition inutile aux risques améliore la sécurité au travail, ce qui renforce le moral de l'équipe et réduit les temps d'arrêt coûteux. Automatisé. |
Fabrication de précision
Certains procédés de fabrication nécessitent des mesures et des positionnements extrêmement précis. Des secteurs tels que l’aérospatiale, les dispositifs médicaux et l’électronique ont recours à l’automatisation, car même de petites erreurs peuvent facilement nuire à la qualité.
Cela peut inclure des systèmes automatisés de contrôle des tolérances, des robots pour l’assemblage de pièces, des machines de découpe de précision et des caméras permettant de détecter les défauts ou de vérifier les mesures.
Pour les travailleurs, l’automatisation constitue une aide précieuse plutôt qu’un substitut à leur prise de décision. Les travailleurs peuvent utiliser les données d’inspection pour repérer les problèmes, en déterminer les causes ou décider de la marche à suivre. Les machines se chargent des mesures répétitives, tandis que les travailleurs font appel à leur jugement pour interpréter les résultats.
| Avantage pour les travailleurs : | Avantage pour l'atelier : |
|---|---|
| Les outils automatisés de mesure et d’inspection fournissent aux travailleurs des informations fiables. Au lieu de se fier uniquement à leurs propres inspections manuelles, ils peuvent utiliser des données précises pour détecter les problèmes et faire des choix plus éclairés. | Les processus automatisés contribuent à une production plus homogène et permettent de détecter les problèmes de qualité plus tôt et plus facilement. La détection précoce des problèmes permet de réduire le gaspillage, de limiter la nécessité de corriger les erreurs et de prévenir les problèmes de qualité ultérieurs. |
Pénurie de main-d’œuvre
La pénurie de main-d’œuvre complique la tâche des fabricants qui souhaitent maintenir leur production, en particulier lorsque des travailleurs expérimentés sont contraints de combler les lacunes là où des tâches répétitives pourraient être automatisées.
L’automatisation peut prendre en charge certaines parties d’un poste tout en continuant à faire appel à des travailleurs qualifiés. Par exemple, un système automatisé peut se charger de déplacer des matériaux ou d’assembler des pièces de manière répétitive, tandis qu’un opérateur qualifié supervise le processus, gère les éventuels problèmes, contrôle la qualité ou forme les nouveaux employés.
| Avantage pour les travailleurs : | Avantage pour l'atelier : |
|---|---|
| L’automatisation permet aux employés expérimentés de consacrer moins de temps aux tâches répétitives et davantage à mettre leurs compétences au service de la résolution de problèmes, de la formation, de la maintenance et de l’amélioration des processus. Elle aide également les travailleurs moins expérimentés à mieux gérer les opérations lorsqu’ils bénéficient d’un soutien et de systèmes adaptés. | Les fabricants peuvent produire davantage de biens sans dépendre excessivement de leurs seuls travailleurs expérimentés. Les guides de processus automatisés, tels que les logiciels d’instructions de travail numériques, peuvent également contribuer à conserver les connaissances précieuses au sein de l’entreprise. |
Collecte de données
L’industrie manufacturière moderne s’appuie fortement sur les données pour améliorer ses processus.
Les systèmes automatisés peuvent suivre :
- les temps de cycle
- L'état des machines
- Les mesures de qualité
- Les chiffres de production
- Les temps d'arrêt
Pour les ouvriers, cela signifie qu'ils n'ont plus besoin de noter manuellement les informations de production. Les données sont en effet collectées automatiquement pendant le fonctionnement des machines. Les opérateurs et les superviseurs peuvent ensuite utiliser ces informations pour détecter les problèmes, vérifier pourquoi les machines se sont arrêtées ou identifier les changements nécessaires.
| Avantage pour les opérateurs : | Avantage pour l'atelier : |
|---|---|
| Les employés ne sont plus accaparés par la collecte manuelle des données. Au lieu de passer du temps à collecter et à saisir des données, ils peuvent se concentrer sur leur travail et utiliser ces données en temps réel pour optimiser les opérations. | La collecte automatique des données offre une vision plus précise du déroulement de la production. Les fabricants peuvent comparer les temps de cycle, suivre les temps d’arrêt, observer les tendances en matière de qualité et apporter des améliorations sur la base de données réelles. |
En savoir plus : Comment la qualité des données renforce la valeur de l’IA
Quand l’automatisation n’est pas la meilleure solution
Si l’automatisation peut s’avérer très utile, l’ajout de machines et de technologies ne permet pas toujours d’améliorer la production.
Pour certains fabricants, le fait de disposer d’une main-d’œuvre flexible, soutenue par des outils numériques, peut donner de meilleurs résultats que de s’appuyer fortement sur des machines automatisées. Dans ces cas-là, l’objectif n’est pas d’éviter d’utiliser la technologie, mais de l’utiliser de manière à aider les travailleurs plutôt qu’à limiter leur capacité d’adaptation.
Production à grande diversité et faible volume
Les machines conçues pour une tâche spécifique peuvent nécessiter une reprogrammation importante ou des modifications lorsque la production change. Pour les fabricants qui produisent des produits hautement personnalisés, cela peut ralentir le processus et leur faire perdre la flexibilité qui leur permet de rester compétitifs.
Pourquoi l’automatisation n’est pas adaptée à la production à grande diversité et faible volume : Il peut être difficile d’automatiser la fabrication de nombreux produits différents en petites quantités. En effet, les produits et les exigences changent souvent, et le temps et l’argent nécessaires à la configuration et au réglage des machines peuvent ne pas justifier les avantages escomptés.
Une meilleure méthode : combiner un assemblage manuel flexible avec des outils numériques qui aident les opérateurs à s’adapter rapidement à différents produits.
Principales mises en œuvre dans le cadre d’une production à grande variété et faible volume :
Instructions de travail numériques dynamiques : des écrans interactifs affichent automatiquement les étapes de fabrication exactes en fonction de l’ordre de travail. Les guides visuels étape par étape réduisent considérablement la charge cognitive des opérateurs qui passent d’une pièce sur mesure à une autre, ce qui permet de maintenir une qualité élevée même lors de séries à faible volume.
Outils portables intelligents : les clés dynamométriques intelligentes connectées à l’IoT et les appareils Bluetooth communiquent directement avec votre logiciel pour ajuster automatiquement les paramètres des outils et collecter des données précieuses. Les données de mesure sont collectées en temps réel et bloquent physiquement la progression si une fixation est manquante ou sous-serrée. Ces outils offrent une traçabilité de la qualité à 100 % tout en conservant la vitesse et la dextérité naturelles des mains humaines.
Processus nécessitant un jugement
Les robots excellent dans le suivi d’instructions prédéfinies, mais les humains sont plus à même de gérer les situations où le bon choix dépend du contexte, des expériences passées ou de défis inattendus.
Des tâches telles que le dépannage, l’apport de modifications techniques, le contrôle qualité ou la prise en compte des besoins spécifiques des clients tirent toujours profit de l’intervention de travailleurs qualifiés.
Pourquoi l’automatisation n’a pas de sens pour les processus nécessitant un jugement : lorsqu’un processus repose sur des travailleurs pour interpréter des situations uniques ou prendre des décisions qui ne peuvent pas être facilement définies par des règles, l’automatisation peut rendre les choses extrêmement compliquées. Si un système peut bien fonctionner dans certains scénarios prévisibles, il peut rencontrer des difficultés lorsque les événements s’écartent du scénario prévu.
Une meilleure approche : au lieu d’automatiser entièrement un processus, il est plus efficace d’automatiser les tâches répétitives et de fournir aux travailleurs les informations dont ils ont besoin pour prendre des décisions.
Méthodes clés à mettre en œuvre dans les processus nécessitant un jugement : veillez à ce que les travailleurs aient accès en temps réel aux informations dont ils ont besoin, directement sur leur lieu de travail. Des instructions numériques, des supports visuels, des contrôles qualité, des formulaires et des données de production collectées peuvent aider à étayer les décisions humaines sans chercher à automatiser chaque choix.
Lorsque les processus changent fréquemment ou ne sont pas stables
L’un des principaux obstacles à l’automatisation consiste à tenter d’automatiser un processus qui est soit en constante évolution, soit pas encore entièrement standardisé. Dans le secteur manufacturier, les processus évoluent souvent en raison de nouvelles conceptions de produits, de révisions, de l’évolution des besoins des clients, de préoccupations liées à la qualité ou de mises à jour réglementaires. Ce problème est particulièrement fréquent dans des secteurs tels que l’aérospatiale et la fabrication de dispositifs médicaux.
De plus, un processus caractérisé par des méthodes de travail incohérentes, des instructions vagues, des erreurs fréquentes ou des étapes superflues n’est peut-être pas du tout prêt pour l’automatisation.
Pourquoi l’automatisation n’a pas de sens : L’automatisation est particulièrement efficace lorsqu’un processus est clair, stable et peut être répété de manière fiable. De plus, si le processus est inefficace ou incohérent, l’automatisation peut ancrer ces problèmes dans les machines ou les logiciels, rendant les ajustements futurs plus coûteux.
Une meilleure approche : Avant de se lancer dans l’automatisation, il est important de stabiliser et de normaliser le processus. L’utilisation d’instructions de travail numériques peut aider les fabricants à documenter le processus actuel, à établir des méthodes cohérentes et à collecter des données de production tout en identifiant les axes d’amélioration. Une fois le processus stabilisé, les fabricants peuvent évaluer quelles étapes sont prêtes à être automatisées.
Lorsque les processus évoluent, disposer de flux de travail numériques flexibles facilite considérablement la mise à jour des instructions et garantit que les employés suivent bien les dernières méthodes approuvées.
Étapes clés à suivre :
- Documenter le processus actuel : Veillez à ce que chacun comprenne comment le travail doit être effectué en documentant les procédures existantes.
- Standardiser le travail : Éliminez les variations inutiles afin d’assurer la cohérence dans l’exécution des tâches.
- Mesurer les performances : Utilisez des indicateurs clés tels que le temps de cycle, les résultats en matière de qualité et les temps d’arrêt pour évaluer le bon fonctionnement du processus.
- Identifier les principaux problèmes : recherchez les problèmes récurrents ou les obstacles qui pourraient bénéficier d’améliorations ou d’une automatisation.
- Maîtriser les changements de processus : associez les instructions de travail approuvées au processus de production et supprimez les instructions obsolètes afin de gérer efficacement les changements.
- Communiquer les changements : Informer l’ensemble du personnel de tout changement et dispenser la formation nécessaire avant que les employés ne mettent en œuvre les nouveaux processus.
- Automatiser de manière sélective : Une fois le processus stabilisé, n’envisager l’automatisation que lorsque les avantages escomptés dépassent les coûts et la complexité.
- Suivre les performances après l’automatisation : Continuer à suivre les performances après l’automatisation pour s’assurer que le processus répond aux attentes et reste efficace.
Le coût caché d’une automatisation excessive
Lorsque les entreprises décident d’automatiser des tâches, il ne s’agit pas seulement d’acheter des robots. D’autres facteurs importants doivent être pris en compte, tels que :
- La mise en place du système
- La maintenance continue
- Les temps d’arrêt potentiels
- La formation des employés
- La coordination de l’ensemble des éléments
- La disponibilité des pièces de rechange
- L’adaptation aux changements futurs
Si une entreprise automatise trop, elle risque de perdre en flexibilité, ce qui pose problème lorsque les besoins des clients évoluent. Parfois, renforcer les compétences du personnel peut s'avérer un moyen plus rapide et plus rentable d'améliorer l'efficacité que d'acheter de nouvelles machines coûteuses.
L'automatisation doit toujours avoir pour objectif d'améliorer les opérations, et non pas simplement d'automatiser pour le plaisir d'automatiser.
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Les instructions de travail numériques relient les personnes et l’automatisation
L’automatisation ne signifie pas pour autant se passer de personnel dans le processus. Dans de nombreux environnements de fabrication, l’approche la plus efficace consiste à relier les équipements automatisés aux personnes chargées de faire fonctionner, d’inspecter et de gérer le processus.
Les instructions de travail numériques peuvent servir de lien entre les ouvriers et les machines. Au lieu de se contenter d’indiquer à un ouvrier ce qu’il doit faire, ces instructions peuvent communiquer avec les outils et les machines, les automates programmables (PLC), les capteurs et d’autres appareils connectés. Cela permet aux usines de coordonner à la fois les étapes manuelles et automatisées au sein d’un même processus de production.
Par exemple, une instruction de travail numérique peut :
- Fournir des illustrations étape par étape
- Proposer des images et des vidéos
- Indiquer des points de contrôle qualité
- S’intégrer à des appareils
- Enregistrer automatiquement les données
- Utiliser des signatures numériques pour les validations
- Fournir des mises à jour en temps réel sur la production
- Communiquer avec des capteurs et des automates programmables (PLC)
- Capturer des données relatives aux machines, aux capteurs, aux temps de cycle et à la qualité
Pour le travailleur, cette approche crée un environnement de travail mieux guidé et plus réactif. L’opérateur peut voir ce qu’il doit faire ensuite, tandis que le système vérifie que toutes les conditions nécessaires sont remplies. Au lieu de devoir vérifier manuellement chaque mesure et enregistrer chaque détail, le flux de travail connecté automatise ces interactions pour l’opérateur.
Au niveau de l’atelier, ces configurations permettent une meilleure coordination entre les processus manuels et automatisés. Les conditions nécessaires peuvent être validées avant le démarrage d’une machine, les résultats d’inspection peuvent être enregistrés automatiquement et les données de production peuvent être directement associées aux tâches en cours d’exécution. Cela permet d’améliorer le respect des processus, d’optimiser la qualité des produits et d’assurer la traçabilité, tout en réduisant les étapes manuelles superflues.
Cela montre que l’automatisation ne se limite pas à une simple machine fonctionnant de manière autonome. Les opérateurs, les instructions de travail et les outils/équipements automatisés peuvent tous s’associer pour créer un flux de travail connecté.
Pour les fabricants qui cherchent à relier les consignes de travail aux machines, aux outils et aux systèmes de production, VKS Connected Manufacturing fournit davantage d’informations sur la manière dont ces intégrations peuvent fonctionner dans la pratique.
Un cadre simple pour déterminer ce qu’il convient d’automatiser
Avant d’investir dans l’automatisation, posez-vous ces cinq questions.
1. La tâche est-elle répétitive ? Plus le travail est répétitif, plus l’automatisation est envisageable.
2. Le processus change-t-il souvent ? Les processus très variables tirent souvent davantage profit d’un accompagnement numérique que d’une automatisation figée.
3. La tâche nécessite-t-elle un jugement humain ? L’inspection, le dépannage et la prise de décision restent généralement des atouts propres à l’humain.
4. La traçabilité est-elle essentielle ? Si la conformité, les enregistrements de qualité ou l’historique de production sont requis, l’automatisation doit fonctionner en parallèle avec des systèmes numériques connectés qui capturent les données d’exécution.
5. Un logiciel pourrait-il résoudre le problème avant la robotique ? Parfois, les fabricants n’ont pas vraiment besoin d’un robot supplémentaire. Ce dont ils ont réellement besoin, ce sont des processus plus clairs, de meilleurs conseils pour les opérateurs et une meilleure visibilité sur la production. Les instructions de travail numériques permettent souvent de résoudre ces problèmes à moindre coût et peuvent être mises en place plus rapidement.
L’avenir de la fabrication intelligente, c’est l’Industrie 5.0
Les usines les plus avancées ne se définissent pas par le nombre de robots dont elles disposent. Elles se distinguent plutôt par leur capacité à identifier les domaines où l’automatisation apporte une valeur ajoutée et ceux où les travailleurs qualifiés sont indispensables.
En intégrant l’automatisation aux travailleurs connectés, aux instructions de travail numériques et aux données de production en temps réel, les fabricants peuvent améliorer la qualité des produits, accroître la flexibilité, renforcer la traçabilité et répondre plus rapidement à l’évolution des demandes de production.
Qu'il s'agisse d'automatiser un seul poste de travail ou de transformer l'ensemble d'un site, la réussite passe par la mise à disposition du personnel et de l'usine des outils, des informations et des technologies dont ils ont besoin pour exceller dans leurs fonctions.
Lire la suite Le pouvoir de l'humanité dans l'industrie 5.0