Industrie 4.0 : 8 raisons de passer à l’usine connectée

2 août 2022

Qu’on l’appelle industrie 4.0, I4.0, industrie du futur, usine connectée, usine digitale ou encore production digitalisée ces dénominations parlent toutes du même concept : celui de la 4ème révolution industrielle. En effet, l’industrie aujourd’hui est en profonde transformation. L’évolution constante de l’informatique, des technologies réseaux et de communication, d’internet, bref, la place prépondérante du numérique au sens large, permet aujourd’hui de piloter son usine et sa production avec une transparence et une flexibilité comme jamais auparavant. L’objectif final étant d’améliorer sa performance, tant en termes de productivité (amélioration des processus), que d’optimisation des ressources humaines (revalorisation des tâches) et des ressources de production (matières premières, énergie), tout au long de la chaîne de valeur de l’entreprise. Pour y parvenir, l’entreprise va alors passer par une étape de transformation digitale ou de digitalisation des sites de production. Et il existe 8 bonnes raisons de le faire.

8 raisons de passer à l'usine connectée
8 raisons de passer à l'usine connectée

Les grandes révolutions industrielles : ce qui a mené à l’Industrie 4.0

La 1ère révolution industrielle : machines à vapeur et exploitation du charbon

La première révolution industrielle a commencé par la découverte de la machine à vapeur à la fin du 18ème siècle et s’est intensifiée avec l’exploitation du charbon. Ces machines ont fait augmenter les productivité qui n’était alors plus artisanale. Ce passage de la production manuelle à la production mécanique a permis de fabriquer les produits en petite série.

 

La 2ème révolution industrielle : la fée électricité institutionnalise la production de masse

La deuxième révolution s’est produite cent ans plus tard vers 1890 avec la ligne de montage électrique. L’électricité et le pétrole remplacent progressivement les machines à vapeur. Le Taylorisme se met en place ainsi que le travail à la chaîne. La production de masse en grande série se démocratise car plus rentable. Cette étape dure les trente premières années du 20e siècle.


La 3ème révolution industrielle : utilisation des capteurs dans l’Industrie 3.0

Elle a démarré dans les années 70 et 80. Les systèmes de commande électroniques, la technologie de l’information, l’électronique, la robotique et l’utilisation intensive des capteurs renforcent l’automatisation des processus de production, d’assemblage et logistiques. L’automate programmable industriel fait son entrée et on parle désormais de production automatisée.

 

La 4ème révolution industrielle : l’usine est connectée grâce au numérique

À l’heure de la numérisation et de l’interconnexion de tous les systèmes, l’industrie manufacturière n’échappe pas à la règle. La quatrième révolution industrielle est en marche. C’est la transformation digitale des usines. Depuis 2011, cette évolution est appelée Industrie 4.0. Jusqu’alors, les systèmes de production physiques qui gèrent les opérations industrielles étaient séparés des systèmes informatiques qui gèrent et traitent les données. Sans communication entre ces deux mondes, des pertes d’information ne maximisaient pas la performance des entreprises. En connectant les systèmes de production entre eux ainsi qu’aux systèmes de gestion informatiques comme les ERP (Enterprise Resource Planning), il est désormais possible d’avoir une vue holistique de ce qui se passe en production, en temps réel, où qu’elle soit localisée et de manière automatisée.

On parle alors de convergence OT (Operational Technology, ou Technologie d’exploitation) de systèmes opérationnels physiques comme les machines et leurs composants vers l’IT (Information Technology, ou Technologie de l’information), soit tous les systèmes dématérialisés informatiques. La communication autonome entre tous ces systèmes permet de rendre la production plus flexible, plus individualisée (production de petites série ou de Lot 1), plus intelligente, efficace et performante. Cette convergence donne lieu à l’IIoT (Industrial Internet of Things, ou l’ensemble des dispositifs connectés utilisés pour la fabrication, la distribution d'énergie...).

Les 4 révolutions industrielles
Les 4 révolutions industrielles
Les 4 révolutions industrielles
Les 4 révolutions industrielles

Cela étant dit, la performance c’est bien, mais de manière opérationnelle, au cœur des processus, quels sont les impacts ? Quels bénéfices concrets l’usine connectée apporte-t-elle aux entreprises ? Pour quelles raisons une entreprise devrait-elle digitaliser ses outils de production ? Sur quoi portent ces gains de performance précisément ? Au nombre de 8, ces moteurs de valeurs correspondent aux challenges que rencontrent les industriels aujourd’hui dans leur quotidien et sont autant de bonnes raisons pour réaliser sa transformation digitale.

 

1. L’usine connectée permet de combler les points faibles de main d'œuvre

La main-d'œuvre est un facteur de coût important dans la plupart des industries. L'amélioration de la productivité du travail peut donc générer une valeur significative. Cette valeur peut être capturée par des leviers qui réduisent le temps d'attente (entre 2 processus de fabrication par exemple ou parce qu’un élément de fabrication arrive à temps) ou à contrario augmentent la vitesse des opérations des travailleurs en réduisant la contrainte ou la complexité de leurs tâches. La collaboration homme-robot permet aux humains et aux machines de travailler à proximité sans risque de blessure.

Notification sur Smart watch pour réapprovisionner à temps le magasin machine grâce à SICK Filling Level Monitoring
Notification sur Smart watch pour réapprovisionner à temps le magasin machine grâce à SICK Filling Level Monitoring
Notification sur Smart watch pour réapprovisionner à temps le magasin machine grâce à SICK Filling Level Monitoring
Notification sur Smart watch pour réapprovisionner à temps le magasin machine grâce à SICK Filling Level Monitoring

Exemple de gain de main d’œuvre grâce à l’usine connectée : Un client dans le domaine de l’agro-alimentaire souhaite optimiser l’utilisation de ses opérateurs qui doivent surveiller l’approvisionnement de plusieurs lignes de production en même temps. Une situation qui provoque des arrêts machines fréquents car il est difficile d’avoir l’œil partout en même temps. Afin d’éviter toute rupture de production et après concertation avec l’ensemble des équipes, il était donc indispensable d’être informé dès que les seuils limites de remplissage étaient atteints. Une solution d’alerte de réapprovisionnement a donc été mise en place. Nommée SICK Filling Level Monitoring, elle est composée d’un système de notification sur smart watch. Une diminution conséquente des arrêts de production a été constatée ainsi qu’une amélioration des conditions de travail de l’ensemble des opérateurs.

 

2. Optimiser les coûts de stockage

Un stock trop important immobilise le capital, ce qui entraîne des coûts d'investissement élevés. La réduction de l'approvisionnement et d’un sur-stock peut les faire diminuer. Les avantages de la transformation numérique ciblent les différentes causes de l'excès de stock, telles que l’inexactitude des quantités de stock qui augmentent le risque d'erreur (diminue la transparence / affecte la visibilité), ou une planification incertaine de la demande nécessitant un stock de sécurité, ou une surproduction.

Optimisation du stockage sur étagère ou de la préparation de commande par système Track&Trace
Optimisation du stockage sur étagère ou de la préparation de commande par système Track&Trace
Optimisation du stockage sur étagère ou de la préparation de commande par système Track&Trace
Optimisation du stockage sur étagère ou de la préparation de commande par système Track&Trace

Exemple d’optimisation du stockage grâce à un système Track&Trace : Un retailer a des problèmes avec sa base de données articles qui est mal renseignée. Sa mise à jour est aléatoire et imprécise et son espace de stockage étant limité, il aurait besoin d’optimiser ses rayonnages. Le système Track&Trace MDA de SICK est une solution tout-en-un pour inventorier numériquement les articles de son stock. Il permet de numériser les informations code-barres (EAN), le volume et le poids. Couplé à son ERP, il gère facilement l’état de son stock et grâce à la précision de mesure de volume, il sait où est le meilleur emplacement pour le stocker en rayonnage. De même, lors de la préparation de commande, le système pourra conseiller automatiquement à l’opérateur quelle taille de carton il doit utiliser pour pouvoir y mettre tous les articles de la commande.

 

3. Améliorer la qualité

L'amélioration de la qualité est un facteur de valeur car les rebuts et les produits nécessitant des retouches entraînent souvent des coûts supplémentaires (pour le temps machine, le matériel et la main-d'œuvre). Ces inefficacités en matière de qualité sont causées par des processus instables dans la fabrication, des emballages défectueux dans la chaîne d'approvisionnement ou la distribution, et une installation non qualifiée. Le MSP ((Maîtrise Statistique des Procédés) (SPC = Statistical Process Control)), le contrôle avancé des processus (CAP (APC = Advanced Process Control)) et la gestion numérique des performances peuvent créer de la valeur.

Exemple d’amélioration de la qualité grâce à la digitalisation de l’usine : Dans le domaine de l’emballage, un industriel souhaite vérifier les marchandises emballées dans des boîtes en carton qui circulent sur un convoyeur. Si les dimensions de la boîte sont correctes, la boîte doit être transportée. Si les dimensions ne correspondent pas, elle est orientée vers une station de reprise. À l’étape suivante, le ruban appliqué pour l'étanchéité est contrôlé pour s’assurer qu'il est appliqué correctement. L’interconnexion de l’ERP client (info recettes) avec la solution Edge que SICK a déployée permet d’assurer une historisation des données et le suivi qualité associé.

 

4. Faire correspondre offre et demande (flexibilité de production)

Seule une compréhension parfaite de la demande des clients - concernant à la fois la quantité et les caractéristiques du produit pour lesquelles les clients sont prêts à payer - permet de maximiser la valeur capturée sur le marché. Par conséquent, l'optimisation de l'adéquation de l'offre à la demande réelle grâce à des solutions de transformation numérique permet de saisir le potentiel de valeur.

Image-Quality-inspection
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Exemple de production adaptée à la demande dans l’usine connectée : La flexibilité et la personnalisation de la production est une vraie demande client. L’alliance de solutions digitales SICK avec nos systèmes de vision permet de satisfaire les demandes les plus exigeantes. Le domaine de la biscuiterie industrielle propose l’impression de logos personnalisés sur les gâteaux. Le consommateur, importe le motif de son choix quand il passe commande via le site internet. L’utilisation de nos solutions digitales, permet de rapatrier le fichier numérique vers l’outil d’impression client ainsi que l’exploitation de ce même fichier sur le système de vision. La caméra programmable InspectorP6xx associée à la Sensor App Quality Inspection assurant le contrôle de conformité avant expédition ainsi que l’historisation d’une photo en cas de réclamation client.

 

5. Économiser les ressources et les processus

L'amélioration d'un processus en termes de consommation de matériaux, de vitesse ou de rendement génère de la valeur - dans le premier cas, par une diminution des coûts des matériaux et, dans les deuxième et troisième cas, par une augmentation des revenus grâce à une production accrue.
 

 

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Les solutions Cloud de Dashboarding vous redonnent le contrôle sur votre production grâce à la transparence des remontées de données
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Les solutions Cloud de Dashboarding vous redonnent le contrôle sur votre production grâce à la transparence des remontées de données

Exemple d’économie de ressources grâce à l’usine digitale :  Les outils digitaux développés par SICK permettent de mettre à disposition des informations utiles au suivi des process et d’aide à la décision pour chaque profil d’utilisateur. Notre solution cloud SICK DynamicDataDisplay (SD3) permet de développer des Dashboards adaptés à chaque application clients. C’est également sur la base SD3 que l’on peut offrir un outil TRS (Taux de Rendement Synthétique) prêt à l’emploi !

 

6. Réduire le time to market

Mettre sur le marché un nouveau produit dans un temps court crée de la valeur ajoutée. En effet, plus tôt le produit est mis en vente, plus tôt il génère des revenus. Sans compter l’avantage concurrentiel d’être un des premiers sur le marché, tel un pionnier. Par conséquent, toute solution de transformation numérique qui accélère le processus de développement, comme l'ingénierie concourante (ou ingénierie simultanée) ou l'expérimentation/le prototypage rapide (par exemple, grâce à l'impression 3D ou au jumeau numérique ou encore à la réalité augmentée), contribuera à créer cette valeur.
 
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Le jumeau numérique vous affranchit de monter « pour de vrai » en créant une réplique digitale identique et fonctionnelle de vos outils de production
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Le jumeau numérique vous affranchit de monter « pour de vrai » en créant une réplique digitale identique et fonctionnelle de vos outils de production

Exemple de réduction du temps de mise sur le marché grâce au jumeau numérique : L’intégration de logiciel d’ingénierie virtuelle dans les outils de modélisation 3D accélèrent la phase de conception, que ce soit de produits manufacturés ou même des machines industrielles qui les fabriquent. Il n’est ainsi plus nécessaire de créer des maquettes réelles, tout est conçu numériquement et simulé virtuellement, comme en vrai. C’est ce qu’on appelle un jumeau numérique. Cela supprime toute contrainte de réalisation mécanique et physique : pas de problème d’approvisionnement de pièces, donc réduction des investissements matériels. On peut moderniser, concevoir une machine et la tester sans avoir à toucher à l’original et à arrêter la production. SICK a développé des modèles de capteurs virtuels s’intégrant dans les jumeaux numériques des machines pour une simulation de fonctionnement totale.

 

7. Diminuer les coûts de service (maintenance et exploitation)

Étant donné que les coûts d'exploitation sont déterminés par les coûts de service (p. ex., maintenance, réparation) et les temps d'arrêt des machines (p. ex., en raison d'incidents inattendus), proposer au client des solutions pour réduire ces coûts peut ouvrir un potentiel de valeur supplémentaire.

 

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La surveillance continue de vos systèmes vous permet de prévoir et même prédire vos opérations de maintenance et diminue vos coûts
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La surveillance continue de vos systèmes vous permet de prévoir et même prédire vos opérations de maintenance et diminue vos coûts

Exemple de diminution de coûts de service grâce à la maintenance préventive et prédictive (service connecté) : Notre service digital Monitoring Box est utilisé dans de nombreuses applications, permettant notamment à nos clients exploitants de tunnels une surveillance préventive et prédictive de leur système de ventilation. Cette supervision avancée, permet de planifier des interventions uniquement en cas de nécessité réduisant drastiquement les coûts d’exploitations tout en améliorant la disponibilité des équipements.

 

8. Meilleure utilisation des actifs

Dans les entreprises de fabrication à forte intensité d'actifs (comme celles de l'industrie automobile), la manière dont sont utilisé ces actifs est un important facteur de valeur. Par conséquent, la surveillance à distance et la maintenance prédictive joueront un rôle important dans la captation de cette valeur. Toutes deux sont des leviers pour améliorer l'utilisation des actifs en diminuant les temps d'arrêt non programmés.

 

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) Localiser en temps réel ses actifs de production, comme ses chariot de manutention et leur chargement, permet une meilleure utilisation de ceux-ci
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) Localiser en temps réel ses actifs de production, comme ses chariot de manutention et leur chargement, permet une meilleure utilisation de ceux-ci

Exemple d’une meilleure exploitation des actifs de production grâce à la traçabilité et la localisation temps réel : Les forces de l’I4.0 s’expriment également à plein chez les clients multisites et c’est encore plus vrai à l’échelle d’un pays ou d’un continent. Dans le domaine de l’automobile, les flux sont nombreux et la traçabilité des équipements logistiques utilisés n’est pas toujours optimale. Ainsi un de nos clients grand utilisateur de palettes souffrait de ne pas savoir les quantifier et les localiser. Par conséquent, il était contraint de racheter de palettes. Une dépense non négligeable qui pouvait être réduite. La mise en place de nos systèmes de traçabilité et de localisation (Tag-LOC system & solution RFID) associés à un dashboarding spécifique (fruit d’une action de consulting digital) permettent d’optimiser l’utilisation des ressources du client.

 
Vous l’aurez compris, il n’est plus vraiment question aujourd’hui de savoir s’il faut passer à « l’usine connectée », mais plutôt de déterminer la raison prioritaire qui va vous pousser à le faire. Parmi les 8 facteurs de progrès que nous venons d’évoquer, il est plus que probable qu’au moins un vous concerne. Il existe de multiples façons de répondre aux challenges qu’ils soulèvent, et la plupart n’impliquent pas de repartir de zéro, bien au contraire ! Il peut suffire quelques fois d’ajouter ou de remplacer les capteurs existants capteurs communicants, sans toucher à l’automate, éventuellement une passerelle, un service Cloud pour avoir des tableaux de bord et vous avez déjà une vision bien plus fine de ce qu’il se passe sur votre machine. Le service Digital Consulting SICK vous propose un accompagnement sur-mesure, basé sur l’étude de vos besoins et problématiques, pour coller au plus près de vos contraintes machines et opérateurs. Notre objectif est de vous apporter les réponses adaptées à vos pratiques, brique par brique, pour que votre entreprise opère sa transition digitale dans les meilleures conditions.
 
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