Comprendre l'industrie 4.0, une révolution industrielle en 2018

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Toulouse au coeur de la révolution industrielle française

Latécoére inaugurait en mai dernier sa toute nouvelle usine 4.0 à Montredon, dans la région toulousaine, une structure destinée à satisfaire davantage ses clients en réduisant le temps de production des pièces fabriquées. Au programme : des solutions RFID (Radio Identification), un suivi en temps réel des stocks, des opérations digitalisées à 100% (zéro papier), une autonomie de 18h de ses machines et surtout un déchargement - chargement - contrôle des pièces robotisé. Cette smart factory représente avec ses 6000m2 37 millions d’euros d’investissement et est désormais le symbole de la modernité de Latécoère. Totalement digitalisée et connectée, la société vante même le jumeau numérique de son nouveau centre de production, un outil permettant la simulation continue des flux de production et des conséquences sur l’optimisation de l'atelier la traçabilité des pièces ou encore la planification de la maintenance.

Cette nouvelle industrie dite “du futur”, ou 4.0, se diffuse de plus en plus (une extension de 3000m2 pour l’usine de Latécoère est déjà prévue). Mais qu’est ce qui la définit concrètement ?

Le concept d’une industrie 4.0

L’industrie 4.0 est un concept qui fait référence à une quatrième révolution industrielle et donc, à l’image des 3 dernières (machine à vapeur et mécanisation au 19ème siècle, production de masse et convoyeur au 20ème siècle, automatisation depuis les années 70), à une nouvelle méthode de production. Plus concrètement, l’usine 4.0 est un système interconnecté qui relie machines, méthodes de gestion (telles que les Enterprise Resource Planning, ERP) et les produits. Il s’agit d’un “nouvel atelier” qui peut prend les formes suivantes :

  • Une usine innovante
  • Une usine totalement digitalisée
  • Une usine flexible
  • Une usine tournée vers ses acteurs externes
  • Une usine responsable sur le plan sociétal
  • Une usine économe et responsable sur le plan environnemental :

Ainsi, nous pouvons reprendre l’exemple du nouveau lieu de production de Latécoère évoqué au début de cet article et voir qu’il correspond à ces critères :

  • Le système de “jumeau numérique” répond au besoin de flexibilité puisqu’il permet de simuler les flux de production et ajuster les processus de production en conséquence ;
  • L’implémentation de lignes de production lean* réduit le temps de production global (de quelques semaines à quelques jours) et augmentera ainsi le taux de satisfaction client ;
  • L’utilisation de l’Internet des objets et de systèmes cyber physiques fait de cette usine un lieu de production digital et répondant à l’objectif zéro papier ;
  • Latécoère a reçu le label “Vitrine Industrie du Futur” en 2017, symbole de l’innovation portée par cette entreprise.

Les technologies de l’usine du futur

Le constat est clair : les entreprises allant vers une usine 4.0 embrassent les nouvelles technologies, certaines étant encore émergentes ou à des stades d’utilisation n’exploitant pas leur plein potentiel (rappelant ainsi les précédentes révolutions industrielles). Mais quelles sont les technologies de cette révolution ?

  • Technologies web et mobile : depuis les années 2000, les applications web n’arrêtent pas de se diffuser et de se démultiplier. Plus récemment, ce sont les applications mobiles (smartphones et tablettes) qui montent en puissance. Ces technologies sont de véritables outils de la gestion des performances. Elles assouplissent les échanges entre les collaborateurs internes et externes et allègent ces derniers des tâches lourdes et à faible valeur ajoutée, notamment dans le secteur tertiaire. Les dernières tendances sont à l’interconnexion des systèmes, jusqu’ici trop cloisonnés. Les technologies web et mobiles facilitent le transfert de données et montrent des traitements plus rapides, agiles et intelligents. C’est évidemment sans compter les progressions en User Experience et User Interface qui facilitent l’utilisation de ces applications.

  • La réalité augmentée : une technologie permettant de visualiser en temps réel des objets et entités physiques sur un support numérique, et ce de manière améliorée. Ainsi, la réalité augmentée peut faciliter la maintenance industrielle, comme en témoigne cette vidéo de Schneider Electric France :

  • La réalité virtuelle, quant à elle, va plus loin : elle plonge l’utilisateur dans un monde virtuel et lui propose d'interagir avec des éléments de ce monde. Les utilisations de la réalité virtuelle dans l'industrie sont encore à imaginer mais des entreprises l’utilisent déjà, par exemple pour la formation de leurs employés. Ainsi GRT Gaz forme ses techniciens sur des opérations avec la réalité virtuelle :

  • Fabrication additive : aussi connue sous le nom “d’Impression 3D”, cette technologie permet la réalisation de pièces de forme personnalisée et complexe en un temps record et avec une grande précision. Airbus imprime déjà des pièces métalliques pour ses appareils A350 XWB.

  • Internet of Things (IoT) : aussi appelé “Internet des Objets” en français qui correspond à l’extension de l’internet aux objets physiques (échanges de données issues du monde physique). La collecte de données sur ces objets permise par les technologies dites “IoT” est telle que les entreprises doivent faire appel à de nouveaux types d’infrastructures pour stocker et analyser ces data (cloud et big data notamment). Ce concept est aujourd’hui au coeur des industries 4.0. IBM a publié en 2015 une vidéo permettant de mieux appréhender cette technologie appliquée à l’industrie :

  • Le Cloud : qui permet de bénéficier de la puissance de calcul et de stockage de serveurs informatiques distants, et ce à des coûts inférieurs à ceux des parcs informatiques internes. Les serveurs sont loués selon des critères techniques (correspondant à des niveaux d’utilisation différents) ou bien au forfait. Les géants du cloud (Amazon, Google, Microsoft…) proposent généralement des services complémentaires comme la structuration et le stockage des données optimisés pour l’IoT ou encore des services “d’intelligence” pour analyser ces données (cf. Intelligence Artificielle).

  • Le Big Data : les technologies évoluant, et notamment les infrastructures de stockage et d’échanges de données, les données ont aujourd’hui atteint une volumétrie gigantesque qu’aucun outil classique de gestion de base de données ne peut analyser. Cette problématique a mené à l'émergence de la data science qui a pour but de structurer ces données et de rendre accessible des analyses pour les entreprises.

  • Intelligence Artificielle : domaine d’étude qui s’intéresse à l’intelligence des machines, et qui a généralement pour objet de permettre à ces dernières d’imiter l’intelligence humaine.

    • Machine Learning : un processus piloté centré sur les data grâce auquel une machine apprend de manière autonome, sans être programmée pour le faire. Les algorithmes sont utilisés pour trouver des modèles dans les data, aidant à déduire les modèles futurs.
    • Deep Learning : comprendre le Deep Learning grâce à un article du BigData.fr
  • La blockchain : l’augmentation des échanges de données s’est accompagnée d’un fort besoin en sécurité et protection, les systèmes d’information étant, sous leur nouvelle forme, encore plus soumis à des failles de sécurité ou à des attaques. La blockchain répond à ce besoin. Il s’agit d’une technologie de stockage et de transmission d’informations sans organe de contrôle. C’est un journal des échanges distribué de toutes les transactions effectuées depuis le démarrage du système.

  • La robotique : et plus particulièrement les cobots, c’est-à-dire des robots qui travaillent en collaboration avec les opérateurs. Ils allègent ces derniers des tâches difficiles et répétitives. Il est généralement plus léger et peu rapide et n’est donc pas fixé dans une unique cellule de production. En savoir plus sur la cobotique avec une infographie réalisée par ESCadrille

Les enjeux autour de l’industrie 4.0

L’industrie du futur est une notion bien plus transverse, elle répond à des enjeux sur 4 plans majeurs :

  • Enjeux sur le plan technologique : les marchés évoluent et l’exigence s’en trouve accrue. Il n’a jamais été aussi important de répondre à la demande dans des délais courts et aux prix négociés. Pendant ce temps, cette même demande trouve son envol dans les produits personnalisables, obligeant les industries à concevoir des procédés agiles et reconfigurables de manière presque instantanée.
  • Enjeux sur le plan organisationnel : l’agilité des machines s’accompagne aussi d’une agilité organisationnelle. Enfin, la stratégie de montée en gamme et d’innovation, couplée à une production toujours plus flexible, nécessite de repenser le management et plus particulièrement celui des ressources humaines.
  • Enjeux sur le plan environnemental : depuis les années 70, l’industrie fait l’objet de tensions, légitimes, sur le plan environnemental. Avec des ressources qui se raréfient, le changement climatique, et la transition énergétique peu à peu initiée dans tous les pays, l’usine 4.0 a plus que jamais besoin d’avoir une empreinte écologique très faible. Cette usine doit aussi “penser” à ses produits, souvent source majeure de pollution et de dette environnementale.
  • Enjeux sur le plan sociétal : l’industrie doit chercher à réduire ses impacts négatifs sur son environnement économique et social (externalités négatives) et ainsi développer une responsabilité sociétale (RSE). Les nouvelles technologies, tout comme les nouvelles relations des différentes parties prenantes, les nouvelles méthodes de gestion etc. sont au coeur de l’usine 4.0 et ont pour but de répondre à ces enjeux.

La reconquête industrielle de la France

En septembre 2013, le Président de la République et le Ministre de l’Economie, de l’Industrie et du Numérique ont lancé Les 34 plans de la reconquête industrielle qui visent à affirmer la place de la France dans la liste des grandes nations industrielles. Plus qu’un simple renouveau économique, il s’agit aussi de répondre à des problématiques urgentes (énergies renouvelables, équipements de santé, cybersécurité…) et se positionner sur des secteurs et technologies stratégiques.

Les 34 Plans de la reconquête industrielle

Intégrée au mouvement La Nouvelle France Industrielle (NFI), et s’ajoutant à ces 34 plans, l’initiative “Industrie du Futur”, lancée par Emmanuel Macron en avril 2015, vise à moderniser l’appareil productif français et accompagner les entreprises dans un nouveau modèle économique, et plus particulièrement PME et ETI. La NFI repose sur 9 solutions industrielles apportant des réponses aux enjeux économiques, sociaux et environnementaux : économie des données, objets intelligents, confiance numérique, alimentation intelligente, nouvelles ressources, ville durable, mobilité écologique, transports de demain et médecine du futur.

Aujourd’hui, ces actions sont encouragées par des syndicats et associations. Ainsi, l’Alliance Industrie du Futur, association de loi 1901, créée en juillet 2015 dans le cadre de l’initiative Industrie du Futur réunit organisations professionnelles de l'industrie et du numérique et partenaires académiques et technologiques afin d’impulser le renouveau industriel en France. Cette association a notamment créé en 2016 le label Vitrine Industrie du Futur, attribué aux entreprises ayant développé un projet (par exemple, une smart factory) pour réorganiser leur production avec le plus souvent des technologies numériques. Cette dénomination vise à leur donner de la visibilité et à diffuser les bonnes pratiques en France.

Safran : un cas d’école de la reconquête française

Safran est un des exemples de l’industrie 4.0 “à la française” avec son site dédié à l'Usine du Futur présentant le concept et communiquant sur ses avancées dans ce domaine. Ainsi pour produire ses moteurs Leap à une cadence accrue, l’entreprise, née de la fusion entre Snecma et Sagem en 2005, a revu l’organisation de son site de Villaroche en Seine-et-Marne avec l’introduction de nouvelles technologies : suivi en temps réel de la production, réalité augmentée sur des tablettes pour contrôler la pose de harnais, sources de lumière optimisées, écrans tactiles pour gérer les mouvements… Pendant ce temps-là, dans son usine de Bordes (Pyrénées-Atlantiques), Safran Helicopter Engines a élaboré une ligne de production de pales et de turbines totalement automatisée remplaçant les 7 machines autrefois nécessaires pour la réalisation de ces pièces. Le temps de production (120 jours) a été divisé par deux.

ESCadrille, le cabinet de conseil étudiant du digital

ESCadrille Toulouse Junior Conseil, cabinet de conseil étudiant, est conscient de ces mutations et s’efforce de rester alerte sur le sujet afin de fournir des recommandations toujours plus avisées à ses clients. Portés par le bassin industriel Toulousain où est implantée l’association, nous proposons des accompagnements en Transformation Digitale afin d’aider les start-ups, PME et collectivités à se faire une place dans un monde toujours plus connecté et en constante évolution. Notre expertise en la matière provient directement des enseignements de Toulouse Business School, école de commerce leader dans le secteur de l’industrie et dans la data science.

Production lean : gestion de la production performante qui évite les “gaspillages” du type surproduction et inputs en attente (mauvaise gestion des stocks), transport et étapes trop lentes/longues, mouvements inutiles, corrections.