Industrie 4.0

Les technologies de l’information, le numérique, les communications mobiles ou encore la robotique sont de plus en plus utilisés dans les entreprises. C’est également vrai dans le secteur industriel. Réduction des coûts, amélioration de la productivité, amélioration de la qualité des produits sont autant de promesses de ces technologies de pointe. Les usines nouvelle génération sont connectées, robotisées et intelligentes. Véritable révolution ou évolution logique, l’industrie 4.0 est le nouveau défi des entreprises modernes.

industrie 4.0

Qu’appelle-t-on « industrie 4.0 » ?

L’objectif de toute usine est d’être toujours plus performante, d’obtenir des produits de meilleure qualité et de diminuer les coûts. Pour cela, son activité doit impérativement être optimisée. C’est à cela que sert l’introduction de technologies numériques.

Les différents systèmes informatiques de l’usine sont connectés et communiquent en permanence. Plus question de cloisonner les systèmes de production et les systèmes administratifs par exemple. Les chaînes de production remontent des informations concernant les stocks de pièces, la durée d’utilisation des machines, l’estimation de l’usure des composants, les besoins de maintenance… De cette façon, les systèmes responsables des achats par exemple peuvent automatiquement commander des pièces lorsque les stocks atteignent un certain niveau. Des opérations de maintenance peuvent être planifiées automatiquement si le système estime que certaines pièces peuvent être usées. Les exemples sont multiples. Ces usines hyperconnectées permettent une production plus sûre et plus flexible, une diminution du coût de la main d’œuvre (en limitant les opérations inutiles) et une réduction de la consommation d’énergie. L’ensemble des processus industriels sont améliorés.

Pour y parvenir, on va faire appel à de nombreuses technologies comme l’impression 3D, la robotique avancée, la réalité augmentée ou encore l’intelligence artificielle.

 

Pourquoi le nom « industrie 4.0 » ?

L’industrie 4.0 est une nouvelle façon de concevoir les moyens de production industrielle. Le terme est apparu pour la première fois au Forum mondial de l’industrie à Hanovre. Pour comprendre l’origine de ce terme, il faut remonter à l’histoire de l’industrie, et plus particulièrement aux différentes révolutions industrielles :

  • 1765 – 1ère révolution industrielle – industrie 1.0 : mécanisation de la production, utilisation de la machine à vapeur pour alimenter les outils de production.
  • 1870 – 2ème révolution industrielle – industrie 2.0 : production de masse, apparition des lignes d’assemblage, utilisation de l’énergie électrique et pétrolière.
  • 1969 – 3ème révolution industrielle – industrie 3.0 : automatisation de la production, utilisation massive de l’électronique et de l’informatique.

Nous connaissons donc aujourd’hui la 4ème révolution industrielle, d’où le terme « industrie 4.0 ». L’internet des objets (IoT), le cloud, le big data, la réalité augmentée ou encore l’intelligence artificielle sont mis au service de l’optimisation des processus de fabrication, de qualité et d’économie de l’énergie.

 

Les nouvelles technologies au service de l’industrie 4.0

Quelles que soient les technologies utilisées, elles ne sont pas là pour le marketing de l’entreprise. Elles apportent réellement une plus-value en termes d’optimisation des processus, d’amélioration de la qualité, de diminution des coûts et même de personnalisation des produits.

Le cobot

Le cobot désigne le travail collaboratif de l’humain avec le robot. Plutôt que d’utiliser des robots traditionnels, coûteux et potentiellement dangereux, pour remplacer les humains, l’industrie 4.0 va employer des robots plus petits. Ils sont plus faciles à programmer, accessibles à un plus grand nombre. Ils travaillent à des vitesses plus lentes, les risques de danger sont réduits. Ces nouveaux robots vont être programmés pour accomplir des tâches simples et remplacer ou assister l’humain. Ainsi les tâches les plus rébarbatives, répétitives ou demandant des efforts physiques seront exécutées par le robot, sous la supervision de l’humain.

L’intelligence artificielle

De plus en plus d’objets connectés sont intégrés au sein de l’usine. Que ce soit au niveau des équipements, des machines, des chaînes de montage ou encore des produits eux-mêmes, tout est interconnecté. Le problème qui se pose avec tous ces objets connectés, c’est qu’ils produisent d’importantes quantités de données. Les échanges doivent être permanents. Mais toutes ces données n’ont de valeur que si elles sont exploitées. L’exploitation et l’interprétation de telles quantités de données nécessite d’adopter des techniques particulières.

L’intelligence artificielle permet d’exploiter les informations récoltées par l’ensemble des équipements connectés au sein de l’usine 4.0. Toutes ces données doivent être réceptionnées, triées et analysées en temps réel. Elles peuvent ensuite être soumises à un opérateur. Il pourra ainsi être prévenu qu’une pièce ou un composant a besoin d’être changé ou qu’une opération de maintenance doit être réalisée. On passe ainsi d’une maintenance corrective ou curative à une maintenance préventive. Les opérations nécessaires sont programmées et planifiées en amont. On n’attend plus que la maintenance soit nécessaire, elle est anticipée.

Grâce à l’intelligence artificielle, l’organisation de la chaîne de production est optimisée et les pannes éventuelles anticipées et solutionnées avant qu’elles ne puissent causer des problèmes.

Au niveau de la sécurité, les équipements de protection individuels connectés équipés d’intelligence artificielle, comme les dispositifs DatiPlus, sont capables de s’adapter au comportement du travailleur, d’éviter les fausses alertes, et de garantir au mieux sa sécurité.

PTI DatiPlus

L’intelligence artificielle au service de la protection du travailleur isolé

La réalité augmentée

La réalité augmentée consiste à ajouter des informations dans le champ visuel de l’opérateur. Des données complémentaires se superposent à l’image réelle. Un opérateur de maintenance utilisant un équipement de réalité augmentée pourra par exemple disposer d’informations techniques supplémentaires lors de son intervention. Il pourra aussi bénéficier de la procédure à suivre, de données sur la machine.

La maquette ou le prototype numérique

Les outils numériques permettent de créer une maquette ou un prototype virtuel d’un produit fabriqué ou devant être fabriqué dans l’usine. Le produit virtuel a les mêmes caractéristiques que le produit physique. Il est donc possible d’effectuer de nombreux tests dessus. Il peut s’agir de tests de design, d’apparence (formes, couleurs…), de résistance ou même de fabrication. Ces outils informatiques tirent parti des données précédemment collectées sur la chaîne de production pour vérifier la faisabilité de la fabrication du produit. De cette façon tout sera prêt lors du lancement du premier prototype physique mis à part bien entendu quelques ajustements mineurs. Le processus de fabrication sera optimisé. L’utilisation de prototypes numériques permet donc de gagner un temps précieux et de diminuer les coûts d’étude, de conception et de fabrication d’un produit.

L’impression 3D

L’impression 3D permet de fabriquer des séries de pièces ou de composants très rapidement. Il fallait encore il y a peu de temps fabriquer des moules pour fondre des pièces spécifiques. C’est un processus long et souvent coûteux, le moule n’étant pas toujours réutilisable en fonction de la technique employée. L’impression 3D permet de fabriquer une pièce complexe en un temps record à partir de sa modélisation numérique. Une fois le prototype validé, il suffit de lancer la fabrication en série pour obtenir un grand nombre de pièces. Cette technique commence à être très utilisées dans des domaines aussi divers que l’aéronautique ou la médecine. Certaines prothèses sont désormais imprimées en 3D avant d’être greffées à un patient. Cela permet de personnaliser et d’adapter totalement la prothèse au receveur.

 

Les principales applications de l’industrie 4.0

Les applications de l’industrie 4.0 sont multiples et vont continuer à se multiplier avec le développement de nouvelles technologies. Voici quelques-unes des applications qui commencent à être répandues.

L’intégration des réseaux informatiques

L’interconnexion des réseaux informatiques est aujourd’hui monnaie courante avec Internet et le cloud notamment. Ce qui est plus nouveau, c’est que le monde de l’industrie est désormais lui aussi interconnecté. Des échanges informatiques peuvent avoir lieu entre l’entreprise, ses partenaires, ses clients et ses fournisseurs et ce, de manière totalement sécurisée. Les usines, même distantes géographiquement, sont également interconnectées. Les systèmes échangent des informations quasiment en temps réel et chaque usine peut adapter sa production en fonction des stocks ou des besoins de l’autre.

Le contrôle en temps réel

Des capteurs installés sur les différentes machines d’une chaîne de production permettent de recueillir toutes sortes de données en temps réel. Le suivi de production est ainsi rapide, précis. Il est possible, grâce à l’intelligence artificielle notamment, d’analyser ces données et de détecter les problèmes en temps réel. Les décisions peuvent être prises plus rapidement et des mesures efficaces mises en œuvre. De la même façon, il est possible de mettre en place des actions de maintenance préventive.

L’optimisation des procédés

Le big data et l’intelligence artificielle s’allient pour analyser et extraire les informations pertinentes des énormes quantités de données produites par les machines connectées. Il est ainsi possible de bâtir des scénarios de production, d’entretien et de maintenance optimisés. La productivité s’en trouve accrue et les coûts opérationnels réduits.

L’utilisation de procédés « intelligents »

Les machines produisent des données, mais elles sont également capables de les interpréter. Elles peuvent ainsi elles-mêmes signaler des pièces d’usure à changer, voir programmer des opérations de maintenance.

L’impression 3D

L’impression 3D permet de fabriquer rapidement des prototypes ainsi que des produits personnalisés en fonction des demandes des clients. Il est ainsi possible de produire une pièce unique ou une petite série à moindre coût, là où cela aurait coûté très cher auparavant avec une méthode classique de fabrication.

La connexion des produits

Les produits peuvent être équipés de capteurs et de puces leur permettant de se connecter à Internet et de transmettre des données sur leur utilisation, toujours avec l’accord de leurs propriétaires. Ces données peuvent permettre d’analyser l’utilisation qui est faite des produits. Cela permet de mettre en place une amélioration continue en imaginant les fonctionnalités manquantes ou perfectionnant celles qui existent déjà. Il est également possible de signaler les problèmes rencontrés. Le fabricant peut alors proposer des services spécifiques aux clients en leur proposant de procéder à un entretien ou à une opération de maintenance.

La logistique

Le coût du stockage, qu’il s’agisse de pièces nécessaires à la fabrication ou de produits finis, est un poste important pour une entreprise. Optimiser le stockage et la logistique est donc une priorité. Dans un entrepôt géré de façon classique, les produits devant être manipulés par des humaines doivent respecter certaines contraintes. Ils doivent notamment être conditionnés de façon à pouvoir être manipulés, même si cela nécessite du matériel de levage ou de transport. Ils doivent être répertoriés et classés afin qu’un humain puisse facilement retrouver la référence qu’il recherche. Enfin, les produits ne peuvent pas être stockés à une trop grande hauteur sous peine de faire courir des risques aux salariés chargés de leur logistique. Il faut donc trouver un compromis entre la taille de l’entrepôt, la quantité de références, l’organisation des produits et les moyens logistiques à disposition des salariés. Les coûts fonciers dûs à la perte de place dans l’entrepôt et les coûts humains, comme par exemple le temps nécessaire pour retrouver l’emplacement d’une référence et extraire le produit du stockage, peuvent s’avérer importants.

L’entrepôt de l’industrie 4.0 est robotisé. En confiant la logistique des produits à des robots perfectionnés, on améliore la productivité tout en réduisant les coûts et la pénibilité pour les opérateurs. Les robots pilotés par une IA peuvent se déplacer jusqu’à la référence sélectionnée bien plus rapidement. Si plusieurs références sont demandées, un trajet optimisé peut être calculé. Le robot peut ensuite acheminer en un temps record le ou les produits sélectionnés par l’opérateur. L’entreprise gagne en productivité et en efficacité. Enfin, d’importantes économies peuvent être réalisées au niveau du stockage. La hauteur à laquelle les produits peuvent être stockés si un humain est chargé de la logistique est limitée. Au-delà d’une certaine hauteur, la logistique va demander du matériel lourd et présenter plus de risques pour le salarié chargé des opérations. Avec un robot, cette limitation de la hauteur de stockage n’a plus lieu d’être. Les robots nouvelle génération sont capables d’aller chercher des produits entreposés jusqu’à douze mètres de hauteur, sans risque. Le volume de stockage de l’entrepôt est bien mieux utilisé. On peut faire entrer bien plus de produits dans un entrepôt. Si l’on résonne différemment, le stockage de la même quantité de produits nécessite un entrepôt beaucoup plus petit. Cela permet à certaines entreprises de multiplier les petits entrepôts de proximité afin de réduire les délais de livraison de leurs clients.

L’élimination des supports papier

Autre aspect non négligeable de l’industrie 4.0, la numérisation des documents. La majeure partie des échanges se font grâce à des documents numériques. Cela apporte de la fiabilité, de la traçabilité et de la sécurité. Plus d’erreur, plus de document perdu, les corrections ou les mises à jour peuvent être faites en temps réel et les utilisateurs en sont avertis. La suppression des supports papier a également un intérêt économique et écologique.

La sécurité

Les objets connectés de l’industrie 4.0 peuvent également servir à la sécurité des salariés et de l’entreprise en général. Des badges sans contact peuvent contrôler l’accès aux sites de façon totalement transparente, tout comme la présence de ce même badge dans une zone de danger peut déclencher une alerte. Un salarié équipé d’un dispositif sans fil peut être localisé en temps réel dans l’usine. Couplé à des détecteurs de perte de verticalité pour la détection des chutes, ou de position allongée pour la perte de connaissance, ces dispositifs permettent d’améliorer considérablement la sécurité des salariés sur leur lieu de travail.

porte-badge PTI

Le porte-badge DatiPlus avec détecteur de chute et d’immobilité

Pour conclure sur l’industrie 4.0

L’industrie 4.0 est fortement connectée. Si tous ces échanges de données permettent d’améliorer la productivité et de diminuer les coûts, ils permettent également d’améliorer la sécurité.

Les dispositifs PTI Dati Plus, simples à utiliser, légers et parfaitement intégrés dans des vêtements apportent une protection optimales aux salariés. Le boîtier Dati Plus GSM est capable de détecter toute situation anormale, comme une chute par exemple, et de déclencher automatiquement une alerte.

N’hésitez pas à nous contacter afin de déterminer la solution la plus adaptée à vos besoins.

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