Comment apprendre à voir les obstacles de l’industrie 4.0 comme des atouts

Par: Martin Fairbank

16 mai 2020

Industry 4.0 Obstacles and Opportunities

La plupart d’entre nous connaissent les appareils physiques qui sont connectés à Internet (interrupteurs, caméras, thermostats, etc.) et qui sont contrôlables à l’aide d’une application pour téléphone intelligent. C’est ce qu’on appelle l’Internet des objets ou IdO. L’Internet des objets industriel (IIoT) fait référence quant à lui à l’utilisation industrielle de tels dispositifs. Il peut s’agir par exemple de capteurs intégrés dans un moteur d’avion qui collectent et transmettent des données sur ses performances, ou de capteurs de proximité capables de déclencher des processus sur une chaîne de montage.

Une autre technologie importante pour l’industrie 4.0 est l’informatique en nuage à faible coût qui permet la gestion de grands volumes de données dans des systèmes ouverts, ainsi qu’une communication en temps réel pouvant être utilisée pour les systèmes de production. L’informatique en nuage, qui permet d’accéder à des informations en tout temps et en tout lieu, accroît la flexibilité des processus de fabrication, ainsi que celle des processus clients et des processus financiers.

Bien que ces technologies rendent les processus plus intelligents, plus efficaces et plus personnalisables, le chemin qui mène à l’industrie 4.0 est jonché d’obstacles et ne doit pas être emprunté aveuglément. Une évaluation minutieuse des atouts et des obstacles potentiels est nécessaire, et l’adoption de l’industrie 4 doit se faire de manière stratégique et progressive. Nous allons discuter de ces avantages et ces obstacles, ainsi que de quelques pratiques exemplaires à envisager.

Le terme « industrie 4.0 » désigne la quatrième révolution industrielle. Ce terme a été inventé vers 2011 par un groupe au sein du gouvernement allemand, mais l’utilisation de l’expression « quatrième révolution industrielle » remonte à 1948. Voici les transformations majeures qui définissent les précédentes révolutions industrielles :

  1. La première révolution industrielle s’étend de 1760 à 1840 environ et se caractérise par l’utilisation de la machine à vapeur pour remplacer les méthodes de production manuelles.
  2. Au début du XXe siècle, la maîtrise de l’électricité permet la création du moteur électrique qui va très vite supplanter le moteur à vapeur. Par ailleurs, une nouvelle méthode de travail voit le jour : le montage à la chaîne.
  3. La troisième révolution industrielle se distingue par l’introduction des ordinateurs à la fin du XXe siècle, qui rend possibles les mesures et contrôles électroniques ainsi que l’automatisation de la production.

L’industrie 4.0 représente l’intégration d’outils connectés à un réseau mondial par la transmission de données numériques. Elle comprend l’utilisation d’appareils mobiles, la technologie de localisation basée soit sur le GPS (système mondial de positionnement) soit sur la communication en champ proche (CCP). Elle se caractérise également par une interface personne-machine avancée, la robotique, l’impression 3D, la simulation, les capteurs intelligents, l’analyse des mégadonnées, l’intelligence artificielle, la réalité augmentée, l’informatique en nuage et d’autres techniques.

Neuf atouts de l’industrie 4.0

La mise en œuvre de l’industrie 4.0 dans une « usine intelligente » permet une disponibilité et un contrôle intégrés et en temps réel des systèmes de toute l’entreprise. Penchons-nous sur quelques-uns des avantages de l’adoption de l’industrie 4.0.

1. Efficacité

L’un des principaux objectifs de l’industrie 4.0 est de permettre une fabrication plus rapide et plus efficace des produits, grâce à une standardisation aisée des processus d’assemblage et aux rétroactions instantanées sur la qualité. Des économies de matières premières et d’énergie sont également possibles dans certains cas.

2. Productivité

Les rétroactions instantanées permettent une prise de décision plus facile et des corrections plus rapides, ce qui réduit le taux de rejet des produits.

3. Flexibilité

Les changements de catégories de produits dans la fabrication en continu sont plus faciles, car un processus peut être ajusté automatiquement pour refléter une catégorie particulière qui a déjà été produite. Par ailleurs, dans le cadre de la fabrication par lots, les changements de production peuvent s’effectuer plus rapidement et sans erreurs, notamment en cas de pandémie.

4. Personnalisation

L’impression 3D (fabrication additive) en particulier permet de fabriquer facilement des produits personnalisés.

5. Décentralisation

L’accès aux données depuis n’importe quel endroit au sein de l’entreprise permet une prise de décision plus rapide et fondée sur les données. Par ailleurs, l’impression 3D aide à éviter les commandes de pièces depuis un site éloigné.

6. Amélioration de la compétitivité

C’est l’une des retombées du renforcement de l’efficacité et de la réduction des coûts.

7. Processus intelligents

Grâce à l’automatisation, à la robotique et à la prise de décision fondée sur des données, la standardisation des processus est plus facile et ceux-ci sont moins sujets à des erreurs ou à la variabilité de la qualité.

8. Processus interactifs

La possibilité de prédire des modes de défaillance connus à l’aide de données en ligne permet aux opérateurs de réagir et de prendre des mesures correctives.

9. Analyse des données de machines

Avec l’interface adéquate et une compréhension suffisante des processus, l’analyse des données peut constituer un outil puissant pour l’amélioration des processus.

Sept obstacles à l’adoption de l’industrie 4.0

La transition vers l’industrie 4.0 est bien plus complexe que de simplement acheter et ajouter des appareils compatibles avec l’IIoT. Avant de mettre en œuvre une stratégie d’adoption de l’industrie 4.0, il est important de ne pas sous-estimer l’effort nécessaire. Les données brutes collectées doivent être converties en informations à valeur ajoutée.

Par exemple, les mesures de température d’une machine peuvent être converties en informations sur le moment où elle surchauffe. La simulation virtuelle du processus réel, également appelée modélisation ou jumelage numérique, constitue une autre étape. Cette technique offre un meilleur aperçu des possibilités d’amélioration. Il est rare que la première mise en œuvre soit optimale. Il convient de prévoir un système de rétroaction afin d’améliorer continuellement le processus.

Examinons maintenant sept obstacles qui pourraient se dresser sur le chemin de la transition vers l’industrie 4.0.

1. Coût de l’investissement

L’achat de matériel et de logiciels compatibles avec l’IIoT ne représente qu’une partie du coût d’une mise en œuvre de l’industrie 4.0. Le temps consacré à analyser les nouvelles données et à les transformer en valeur pour l’entreprise constitue sans doute l’investissement le plus important.

2. Calcul du RCI

Il est très difficile de prévoir le rendement du capital investi d’un projet avant sa réalisation, mais des estimations peuvent se faire à partir à partir des prévisions de gains d’efficacité et de coûts d’exploitation, en se basant notamment sur des repères de l’industrie et sur l’expérience des experts. L’activité supplémentaire résultant de la flexibilité accrue et d’une réponse client plus rapide constitue également un avantage difficile à quantifier.

3. Identification et correction des erreurs de configuration

Une courbe d’apprentissage se dessine au fur et à mesure que les dispositifs de collecte de données sont installés et que le personnel comprend mieux le comportement des processus.

4. Dispositifs défectueux

Dans des conditions difficiles comme la chaleur et l’humidité, l’exposition à l’extérieur ou des environnements contaminés, certains appareils peuvent mal fonctionner, et il convient d’en tenir compte lors de la spécification de l’équipement. Dans certaines situations, il peut être nécessaire de prendre des précautions, en intégrant des contrôles au système par exemple, pour éviter que de faux signaux n’entraînent une panne ou le rejet de produits. L’un des exemples les plus dramatiques est celui de la défaillance du système d’avertissement sonore des détecteurs d’angle d’attaque qui serait à l’origine de deux accidents mortels de Boeing 737.

5. Infrastructure informatique

Outre l’amélioration du stockage des données et de la vitesse de leur extraction, un renforcement de la qualité des connexions telles que le Wi-Fi pourrait être nécessaire.

6. Vulnérabilité aux cyberattaques

Ce problème concerne en particulier les petites entreprises qui ne disposent pas encore d’une infrastructure de TI solide. À mesure que l’utilisation des dispositifs compatibles avec l’IIoT se développe, de nouvelles préoccupations en matière de sécurité apparaissent, car chaque nouveau matériel ou composant connecté peut devenir une source de vulnérabilité.

7. Adaptation de la main-d’œuvre

L’adoption de l’industrie 4.0 exige la formation de la main-d’œuvre à l’aide de logiciels de simulation afin que les ouvriers puissent travailler de manière efficace et en toute sécurité aux côtés des machines. Il est également nécessaire de former le personnel à adopter une attitude d’amélioration continue des processus. Plus les travailleurs de première ligne participent à la conception des nouveaux processus, plus les chances de réussite sont grandes.

Les gestionnaires doivent comprendre l’incidence de la nouvelle technologie sur l’environnement de travail existant, et encourager la rétroaction des utilisateurs ainsi que l’innovation, l’expérimentation et la flexibilité.

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