L'usine intelligente de l'industrie manufacturière moderne a des applications étonnantes, et d'autres sont développées en permanence. Ce qui est également fascinant avec l'usine intelligente, c'est qu'elle est la conséquence de centaines d'années d'histoire industrielle et d'ingénierie innovante.
Il existe beaucoup d'excellents articles sur les 4 révolutions industrielles référencées tout au long de l'histoire de la fabrication occidentale (nous sommes actuellement dans la 4e - ou le sommes-nous ?). Pour l'instant, concentrons-nous sur un élément spécifique de la fabrication qui a évolué comme l'artère d'une usine fonctionnelle : la ligne de production.
Le concept d'une ligne de production est presque trop ancien et trop instinctif pour que l'on puisse identifier sa création exacte.
Prenons l'exemple d'un festin de Thanksgiving : depuis des générations, les anciens ont délimité les tâches nécessaires à la préparation d'un grand repas familial - on dira à un enfant de frotter les pommes de terre, tandis que le suivant enlèvera les yeux et les taches de moisissure, et enfin un troisième coupera les pommes de terre en cubes pour les rôtir.
Il s'agit là d'une chaîne de production rudimentaire, qui est fréquemment utilisée à petite échelle sans arrière-pensée. Nous avons fait beaucoup de progrès au fil du temps.
De la chaîne de production à la chaîne de montage
Dans le domaine de la fabrication, une chaîne de production est un processus qui raffine et traite les matières premières.
Ces processus étaient alimentés par des moulins à vent et des moulins à eau, qui ont ensuite été remplacés par la machine à vapeur et d'autres machines. Les moulins qui transforment le blé en farine ou les fonderies qui transforment les minerais en métaux utilisables sont des exemples de chaînes de production standard.
La principale caractéristique du passage de la production à la chaîne de montage est l'organisation du flux des matériaux. Cependant, il est important de reconnaître que les deux ont de nombreuses qualités qui se chevauchent, et sont aujourd'hui souvent utilisées de manière interchangeable.
Dans une chaîne de production, les opérateurs peuvent être davantage impliqués dans plusieurs étapes du processus, ou suivre les matériaux tout au long de leur cycle de production.
Par exemple, pensez aux artisans comme les souffleurs de verre, qui façonnent leurs créations à partir de la matière première jusqu'à l'objet en verre. Les souffleurs de verre surveillent traditionnellement (et pour des raisons d'efficacité) l'ensemble du processus de production d'un article - le même artiste qui conçoit le design est généralement celui qui le crée, le modifie et le termine.
En revanche, une chaîne de montage se concentre sur le flux continu du produit à travers des postes de travail stationnaires. Cela signifie que les ouvriers ou les constructeurs sont affectés à un poste et que le produit se déplace vers eux pour un traitement ultérieur.
Créer la normalisation industrielle : Henry Ford
Henry Ford, fondateur de la Ford Motor Company, est l'industriel le plus crédité de l'invention de la chaîne de montage. En réalité, l'histoire est un peu plus floue :
L'industriel Eli Whitney a introduit le concept de pièces interchangeables dans l'écosystème des usines américaines. Ransom Olds, pionnier des débuts de l'industrie automobile américaine, a breveté une première forme de la chaîne de montage en 1901, qui a permis de fabriquer le premier véhicule produit en série.
**Si nous coupons les cheveux en quatre, alors Henry Ford n'est pas l'inventeur de la chaîne de montage, mais plutôt l'inventeur de la *bande transporteuse*, qui a fini par définir le développement de la chaîne de montage.
Certains pensent que la distinction n'est pas essentielle - après tout, Ford est celui qui a réellement établi la norme industrielle à grande échelle.
Il est intéressant de noter que l'utilisation à grande échelle de la technologie par Ford a fait de ses pratiques la norme industrielle. Il est difficile de prétendre que le système de Ford - dans lequel une automobile complète pouvait être achevée en quelques heures, au lieu des jours habituels - n'a pas radicalement changé l'usine pour le mieux.
Tout au long du 20e siècle, les chaînes de montage sont devenues plus polyvalentes grâce à la spécialisation des emplois. Les travailleurs pouvaient perfectionner des compétences spécifiques en mécanique, en électronique et en fabrication.
Il est devenu évident que les chefs d'entreprise devaient mettre l'accent sur la coordination de ces sous-opérations.
L'ère du post-fordisme a conduit à l'émergence de la philosophie de la production allégée. Familièrement introduite par l'entreprise prospère Toyota au Japon, la production allégée a gagné en popularité outre-mer, devenant emblématique des usines occidentales dans les années 1980. La production allégée se concentre sur l'élimination des déchets tout au long des processus de production, ainsi que sur l'amélioration continue de toutes les normes de production et de produit.
Les chaînes de montage automatisées : La norme moderne
Aujourd'hui, la chaîne de production ou d'assemblage est toujours largement utilisée, mais la principale différence est que la majorité des actions sont automatisées.
Les chaînes de montage ne ressemblent plus à de longs tapis roulants avec des opérateurs assis de chaque côté, outils à la main. Même si la plupart des gens pensent aux voitures Ford ou à une Lucy épuisée dans la chocolaterie lorsqu'ils pensent aux chaînes de montage, la plupart du contrôle coordonné de l'étendue du système est automatique.
Les technologies de l'information et de la communication ont permis une croissance exponentielle des applications des machines. Des choses comme la fabrication additive et les capacités CNC ont révolutionné ce que cela signifie de construire à l'échelle.
La mise en œuvre de dispositifs IoT automatisés tels que des capteurs sur les tapis roulants a ouvert la voie à des usines plus légères, moins gaspilleuses et plus efficaces dans l'ensemble. Les données recueillies à partir de ces éléments de suivi peuvent éclairer les décisions stratégiques de la chaîne d'approvisionnement.
Les données collectées informent également les dirigeants de toute lacune en matière de standardisation.
Maintenant que les processus peuvent être facilement automatisés et censés créer des produits identiques avec des qualifications précises, le prochain défi consiste à normaliser les processus requis.
De nombreux innovateurs clés ont adopté des systèmes de fabrication flexibles (FMS) dans leurs installations. Ce type de système est composé de robots, de capteurs, d'ordinateurs et d'autres machines d'inspection configurés à la chaîne de production par le biais de nœuds automatisés.
La coordination d'un système FMS permet aux fabricants de prendre des décisions en temps réel comme le pivotement de la stratégie ou l'ajustement aux pannes ou aux irrégularités du marché.
L'usine connectée dans les industries mondiales
Alors, où va la chaîne de production à partir de là ?
La chaîne de montage est-elle entièrement optimisée ?
Les producteurs les plus performants d'aujourd'hui sont des usines intelligentes. Ces usines sont connectées numériquement - par le biais de logiciels, de dispositifs IoT, de machines automatisées et d'autres technologies.
Et le terme "global" ne désigne pas seulement votre concurrent direct ou votre fournisseur dans un autre pays - il désigne toutes les conditions et tous les facteurs étrangers qui, de nos jours, influencent fortement la chaîne d'approvisionnement.
L'usine "connectée" contrôle toutes les sous-opérations et tous les processus en son sein, mais suit également le flux des chaînes d'approvisionnement mondiales en dehors de sa propre production.
Cela signifie également des défis mondiaux, en dehors de la stratégie commerciale. Des choses comme le changement climatique ont radicalement modifié la disponibilité de certaines routes maritimes et la diminution des ressources naturelles utilisées dans la fabrication des matériaux.
Les systèmes push-pull sont des cadres clés que les industriels modernes expérimentent. Ce type de stratégie fait référence aux métriques de l'offre et de la demande pour soit "pousser" davantage de stocks, soit "tirer" de nouveaux produits uniquement lorsque la demande l'exige.
Les systèmes de fabrication reconfigurables (RMS) sont un type de FMS davantage axé sur le client et le marché mondial dynamique. Les sous-processus de l'usine sont organisés comme des blocs de construction, et les outils ou les postes de travail peuvent être échangés ou reconfigurés en fonction de la situation spécifique. Alors que les systèmes FMS sont généralement flexibles, les systèmes RMS ont une flexibilité limitée axée sur le marché extérieur.
Il s'agit de stratégies avancées qui ne peuvent fonctionner que lorsqu'une usine est connectée et peut recueillir des données en temps réel.
Il est même difficile de concevoir à quel point la chaîne de production serait différente si Ford n'avait pas accéléré les processus avec le tapis roulant, ou si la technologie IoT n'était pas disponible - c'est dire à quel point le paysage de la fabrication a changé au fil des ans, s'appuyant sur ses innovations passées pour devenir de plus en plus applicable.
Il est très peu probable que nous ayons vu la forme finale de la chaîne de production, étant donné que de nouvelles applications technologiques sont découvertes chaque jour.
Quoi qu'il en soit, il est clair que la Smart Factory connectée est le schéma de production de l'avenir.