Industrie 4.0 : 9 technologies pour propulser votre virage numérique

Usine intelligente : urgence d’agir pour survivre

Les marchés émergents mondiaux exercent une pression croissante et constante sur les entreprises manufacturières nord-américaines et européennes avec une production de masse réputée pour ses faibles coûts. Les pays industrialisés se retrouvent donc aujourd’hui confrontés à l’urgence d’agir pour entrer dans la course mondiale de l’optimisation des coûts.

Le secteur industriel d’ici doit donc s’adapter. Mais comment répondre à cette concurrence grandissante et à la demande des consommateurs pour des produits de qualité à un prix concurrentiel ? La réponse réside dans l’adoption de nouvelles technologies numériques pour rendre les usines plus intelligentes.

Où en est réellement l’industrie manufacturière ?

Afin d’avoir une vision globale de la digitalisation de l’industrie manufacturière, plusieurs dirigeants ont été sondés dans les dernières années. François Blackburn-Grenon, expert en virage numérique 4.0 chez Digifab QG constate que le verdict est sensiblement le même partout :

Les entreprises connaissent et comprennent l’importance d’une transformation numérique pour accroître l’efficacité de leur entreprise. L’intention de commencer de premières démarches est présente, la prochaine étape est de mettre en œuvre les premiers projets numériques.

Quelles technologies implanter ?

L’industrie 4.0 se caractérise par l’interconnexion entre les systèmes ainsi qu’une valorisation des données pour une production plus intelligente et outillée que jamais. Selon l’expert de Digifab QG, les entreprises doivent non seulement améliorer leurs processus, mais également, outiller leurs employés de tous les niveaux (avec le management 4.0) pour leur permettre de prendre des décisions éclairées grâce à la valorisation des données.

Il existe 9 principales familles de technologies à considérer quand une entreprise souhaite entreprendre une transformation digitale pour faire son arrivée dans l’industrie 4.0. Les voici.

1. Robotisation collaborative

Depuis qu’on utilise le terme industrie 4.0, l’évolution de la robotisation a été exponentielle. Mais aujourd’hui, cette technologie se démocratise ! Sa mise en place permet aux entreprises de faire face à la pénurie de main-d’œuvre. En effet, la robotique collaborative prend en charge des manœuvres de plus en plus complexes. Les cobots aident à ce que les employés se concentrent sur des tâches pour lesquelles leur savoir-faire apporte une réelle valeur ajoutée.

La robotique collaborative ne vise pas à remplacer le savoir-faire des équipes, mais plutôt, à mettre la technologie au service de l’humain. Il peut s’agir de soudure, de peinture ou encore d’usinage dans des conditions jugées dangereuses ou trop exigeantes physiquement pour un ouvrier humain. 

Au Québec, un nombre croissant de compagnies offrent des solutions de robotisation. Des entreprises comme Omnirobotics, RobotIQ, ProAx, etc.

2. Simulation et le jumeau numérique

Les logiciels de simulation traditionnels modélisent mathématiquement le comportement de nouveaux produits ou de systèmes de production avant de procéder à la conception finale. Ils peuvent également aider à évaluer la faisabilité de nouveaux concepts et sont de plus en plus utilisés, dans l’industrie 4.0, pour des analyses qui nécessitent de nombreux facteurs. On peut penser aux procédés de fabrication, aux caractéristiques détaillées des métaux et aux variations environnementales.

Différents scénarios dans lesquels le produit pourrait être utilisé sont testés simultanément. Ces simulations sont ensuite comparées au comportement réel pour détecter les défauts de manière préventive. Mais à l’ère de l’industrie 4.0, le jumeau numérique permet de poursuivre les simulations et itérations de prototypes une fois la production terminée. Le double digital du produit ou du système réel exécute des simulations de comportement en ligne à partir des données recueillies en temps réel par l’original. L’échange de données entre le jumeau numérique et l’entreprise conceptrice du produit favorise un produit qui sera toujours amélioré.

De nombreuses compagnies d’intégration de simulation, comme Siemens, Maya HTT et Simwell permettent aux entreprises manufacturières de profiter des avancées des technologies de simulation pour développer de nouveaux modèles d’affaires pour la maintenance prédictive, pour améliorer le cycle de vie et de développement des produits, etc.

3. Intégration des systèmes

Une panoplie de systèmes permettent d’optimiser la production de chacune des phases de la fabrication. Pour gérer l’ensemble de la chaîne de production et éviter la multiplication des sources d’informations, plusieurs stratégies sont possibles, les principales :

• L’acquisition de logiciels compatibles les uns avec les autres

• L’intégration des systèmes existants

L’intégration des systèmes existants permet une utilisation optimale et la pleine valorisation de tous les systèmes. L’intégration permet une interconnexion entre les systèmes pour collecter, partager et traiter les données.

Les entreprises manufacturières peuvent faire appel à des compagnies spécialisées comme Alythia, CGI et Cofomo pour utiliser les technologies de l’industrie dans l’intégration de leurs systèmes de production.

4. Internet des objets (Internet of Things)

L’Internet des objets (IoT), aussi connu sous le nom d’Internet industriel des objets (IIoT), c’est un véritable mot-clé de l’industrie 4.0 ! Cette nouvelle technologie utilise des capteurs intelligents connectés à Internet pour collecter de l’information et la stocker dans le cloud. Les données collectées permettent de monitorer l’état des équipements, d’améliorer les processus et d’optimiser les performances.

De nombreuses compagnies valorisent les données des objets connectés, dont Intelligence industrielle, Konnek, Worximity.

Cette technologie évolue aujourd’hui en intégrant l’intelligence artificielle à la collecte de données pour devenir l’AIoT, ou Artificial Intelligence of Things. Ces outils assistent la prise de décision, par exemple, en émettant des recommandations.

L’Internet des objets peut également soutenir l’humain lui-même dans ses tâches de management avec une application comme UTrakk, qui l’outille et l’assiste pour la formation et le coaching des équipes.

5. Cybersécurité

L’automatisation et la digitalisation des chaînes d’approvisionnement augmentent, en général, le risque de subir une cyberattaque dont les impacts pourraient être graves pour votre entreprise.

Le respect des protocoles de cybersécurité permet de prévenir une attaque qui pourrait entraîner des conséquences pouvant aller d’une courte panne à un arrêt total de la chaîne de production. Souvent négligée au moment de choisir une nouvelle technologie à implanter, la cybersécurité doit être l’un des critères de sélection les plus importants.

De nombreuses compagnies offrent des services de cybersécurité, parfois même avec une spécialisation pour les entreprises du secteur industriel. François Blackburn-Grenon mentionne cependant que tout bon intégrateur doit être en mesure de respecter les meilleures pratiques en matière de cybersécurité.

6. Informatique par infonuagique (Cloud Computing)

Comme la transformation numérique repose largement sur la connectivité, la collecte et l’analyse de données, celles-ci doivent être accessibles en temps réel.

La dématérialisation sur le cloud permet d’accélérer la mise à l’échelle des projets en ayant recours à l’infonuagique en fonction des besoins, au moment où ils arrivent (puissance de calcul, l’entreposage de données, etc.). De plus, le cloud computing permet d’éviter la saisie manuelle, la multiplication des versions, de simplifier l’accès à l’information et de faciliter l’optimisation des processus.

Des univers infonuagiques tels que Microsoft Azure et Amazon Web Service (AWS) proposent un ensemble de modules préconfigurés afin de vous soutenir à travers les différentes phases de vos projets numériques.

7. Fabrication additive (Impression 3D)

Avec la transformation numérique, l’industrie du futur du secteur manufacturier peut mettre à profit l’impression 3D pour créer des pièces et des systèmes à la fois plus légers et plus résistants.

Des scanneurs 3D ou un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) déposent des matériaux comme des composés de plastique (ou même des alliages de métaux) en couches successives pour « imprimer » des objets solides tridimensionnels.

Traditionnellement employée pour des preuves de concept, la fabrication additive est maintenant utilisée dans la ligne de production industrielle en repoussant les limites du moulage de pièces. Le procédé offre un niveau de flexibilité et d’efficacité intéressant en plus d’augmenter les performances. 

Anecdote : Porsche a eu recours à cette nouvelle technologie pour la fabrication des pistons de son modèle GT2 RS.

8. Réalité augmentée

L’usine du futur, c’est aussi la réalité augmentée ! Utilisée seule ou superposée au monde réel, la réalité augmentée fait son chemin dans des procédés manufacturiers. Elle peut aider à l’assemblage et à la maintenance à distance sur les lignes de production.

Les entreprises 4.0 peuvent également y avoir recours pour offrir une expérience immersive au client en contexte de démonstration, et pour leurs employés, en contexte de formation. Certaines solutions permettent aussi de soutenir le personnel d’usine et le personnel logistique dans leurs tâches pour améliorer la fluidité des opérations et des processus.

Le marché actuel compte plusieurs solutions commerciales telles que REFLEKT ONE et Vuforia de PTC, ainsi que des logiciels de développement en réalité augmentée tel que Unity.

9. Mégadonnées (Big Data)

Afin de renforcer les analyses avancées de l’intelligence artificielle, il faut beaucoup de données, structurées ou non, en variété, en qualité et en vélocité.

Les mégadonnées, ou Big data, sont puisées directement par l’utilisation de données de l’Internet des objets, de l’intégration des différents systèmes de l’entreprise, des systèmes de supervision et de contrôle des robots. L’interconnexion de ces systèmes permet un échange de données dans le cloud, que l’intelligence artificielle analysera ensuite.

Le Big data permet :

• D’améliorer les processus de fabrication ;

• De concevoir et produire des produits sur mesure ;

• De gérer la chaîne d’approvisionnement ;

• De mesurer la performance et la rentabilité ;

• D’améliorer le service aux clients ;

• De faire un suivi plus précis des fournisseurs ;

• D’adopter une approche préventive de l’entretien pour éviter les complications.

D’autres données externes significatives aux analyses peuvent également être transformées et valorisées dans l’infonuagique pour permettre la simulation, les jumeaux numériques, la réalité augmentée, et bien d’autres applications.

Entreprendre un virage technologique humain

Les entreprises manufacturières doivent entrer dans l’ère de l’industrie 4.0 pour rester concurrentielles dans la course mondiale à l’optimisation des coûts. De nombreuses technologies sont disponibles pour les aider à optimiser leurs processus, augmenter leur productivité et s’adapter aux nouvelles exigences de leurs marchés cibles.

Pour profiter de tout le potentiel qu’elles ont à offrir, ces familles de technologies doivent se connecter les unes aux autres pour former ce que l’on appelle l’usine 4.0.

Au-delà des outils technologiques, la réussite de cette transformation numérique passe par la centralisation de l’humain et l’importance de la gestion du changement. Rappelez-vous qu’environ 75 % des projets technologiques ne réussissent pas à atteindre les objectifs initiaux. Ces innovations industrielles doivent inclure les équipes de travail concernées, et ce, dès le début du processus.

François Blackburn-Grenon - Expert en virage numérique 4.0 chez Digifab QG

Remettre l'humain au centre pour bien préparer l'industrie 5.0

Alors que le début de l'ère 4.0 a marqué pour beaucoup une course effrainée dans les technologies d'automatisation, de digitalisation de l'information et du big data, les organisations ont peu à peu constaté que la réussite de projets technologiques repose en grande partie sur une structure de management bien établie. 

Progressivement, l'humain reprend donc de l'importance, et les compétences humaines revient au centre du jeu. Des organisations commencent d'ailleurs même à entamer une évolution vers une industrie 5.0 dans laquelle l'humain est carrément le pilier de la transformation numérique. 

La cinquième révolution industrielle n’est pas seulement une question de technologie. Il s’agit d’exploiter le pouvoir des individus et des machines à créer de nouvelles opportunités, de dégager de la valeur, et de stimuler la croissance.

Jean-Philippe Raiche - Associé, Stratégie et développement chez Proaction International

Un merci tout spécial à François Blackburn-Grenon pour sa collaboration à la rédaction de cet article. François est expert en virage numérique 4.0 chez Digifab QG, un centre d’expertise industrielle dédié à aider les entreprises et les manufacturiers à comprendre et entreprendre le virage numérique.

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