Industrie 4.0

Industrie 4.0 est un terme que l’on va souvent rencontrer sur ce site Productivity.be. Cette vision, développée en Allemagne, détaille la manière dont l’usine du futur devra faire face, de manière rentable, à la nécessité d’une plus grande variété de produits et à la personnalisation. Les ‘cyber-Physical Systems’ et ‘Internet of Things’ sont des éléments centraux de ce concept.

Lors de séminaires sur l’usine du futur, on parle parfois de Dame Holle du célèbre conte des Frères Grimme. L’histoire d’une gentille fillette qui tombe par accident dans un puits et y découvre un monde, situé en fait au-delà des nuages. Lorsqu’elle se promène un jour près d’un four à pains, elle entend des voix étranges l’appeler : ce sont les pains cuits qui demandent à sortir du four.

Lorsque les frères Grimm ont imaginé ce conte au 19e siècle, cette histoire avait une consonance miraculeuse, mais pour les Allemands, il s’agit là de choses qui seront très normales dans l’avenir. Les produits, conscientisés par une fonction et un état, communiqueront avec le monde extérieur – voilà les principes de base de Industrie 4.0.

La quatrième révolution industrielle

Le nom Industrie 4.0 fait référence à la quatrième révolution industrielle. La première a eu lieu à la fin du 18e siècle, lorsque la découverte de la machine à vapeur permit la mécanisation des processus de production. La seconde révolution industrielle repose sur l’émergence de la production de masse. La troisième était l’automatisation qui a connu une belle ampleur ces dernières décennies. La quatrième révolution, du moins son point de départ, sera celle où l’intelligence et les systèmes en réseau prendront la main.

Peut-être est-il un peu tôt pour parler de révolution, mais la question n’est pas là.

Si ce n’est pas une révolution, Industrie 4.0 reflète tout de même un projet à grande échelle, financé par le gouvernement allemand, dont l’objectif est d’assurer et de renforcer la force de frappe de l’Allemagne en tant que puissance industrielle.

Parallèlement à cela, Industrie 4.0 définit une usine du futur flexible et efficiente. Ce projet ambitieux vise à développer tous les fondements utiles à la mise en pratique de cette vision.

Cyber-Physical Systems

Les ‘Cyber-Physical Systems’ sont un de ces fondements : des systèmes caractérisés par une intelligence embarquée et la possibilité de communiquer avec le monde extérieur. Il est évident que les machines de production du futur répondront à cette définition.

Il y a moins d’unanimité quant à savoir si les produits fabriqués tomberont aussi sous l’appellation Cyber-Physical Systems. Ce que faisaient les pains de Dame Holle. Ils savaient d’eux-mêmes qu’ils étaient restés suffisamment longtemps dans le four et ils étaient capables de communiquer.

Dans le monde réel, cela ne se passera peut-être pas comme ça, mais pour les produits les plus avancés, comme les voitures et les machines, l’objectif est qu’ils conservent leurs informations sur ce qu’ils sont et ce qu’il y a lieu de faire d’eux pendant tout leur cycle de vie.

Dans l’usine, une voiture qui nécessitera un rework pourra elle-même indiquer ce qu’il y a lieu de faire. Une fois acquise par un consommateur, la voiture saura d’où elle vient, lorsqu’il faut un entretien et ce qu’il faudra faire d’elle une fois arrivée en fin de vie.

Internet of Things

Ces informations ne doivent pas nécessairement être stockées dans le produit. ‘Internet of Things’ est un autre point de départ de Industrie 4.0. Ce terme fait référence au phénomène d’objets de plus en plus connectés à l’internet. L’information sur le cycle de vie d’un produit peut dès lors très bien être sauvegardée dans le cloud.

Une conséquence de l’Internet des Objets est que chaque produit reçoit une identification unique, c’est-à-dire une adresse IP. Ceci permet d’intégrer dans le concept des composants simples, dépourvus d’intelligence. S’ils reçoivent un code d’identification similaire, il est parfaitement possible de sauvegarder sur le cloud l’information de ce produit individuel. En scannant le code apposé sur un œuf, vous pourriez très bien arriver sur une page web qui reprend toute l’information sur cet œuf.

Dans un environnement industriel, ceci offre de nombreuses possibilités si on intègre cette identification dès le lancement d’un processus de production.

Des modules autonomes

Pour illustrer cela, le DFKI a construit une ligne de production (photo) sur laquelle des supports de cartes business sont assemblées et personnalisées. La ligne est constituée de cinq modules placés les uns contre les autres, chaque module prenant une tâche du processus en charge.

D’après le concept Industrie 4.0, il n’y a aucun lien physique entre ces modules ni communication. Chaque module travaille de manière totalement autonome, sans pilotage centralisé, et se base sur le tag de la pièce entrant dans le module pour les instructions.

Depuis le planning de production, les tags conçus dans le système contiennent toute l’information sur ce qu’il y a lieu de faire. Ils sont placés sur un élément de base qui suit toutes les étapes de la production.

Dans le module dédié à l’impression, il revient au tag de dire au module ce qu’il faut imprimer sur le produit individuel. Il peut s’agir d’un logo sauvegardé quelque part sur le serveur comme fichier photo, et selon Industrie 4.0, il revient au tag – donc au produit – d’indiquer cette photo.

Dans le module de contrôle qualité, le tag peut répéter la procédure, la caméra dans le module pouvant vérifier si le logo est correctement imprimé. S’il apparaît que ce n’est pas le cas, le module de contrôle qualité retranscrit l’information dans le tag du produit de sorte que ce dernier, plus loin sur le tapis convoyeur, puisse dire au pusher qu’il doit être éjecté.

Industrie 4.0 ready

Tout ceci est relativement ambitieux, certes, mais la latte est placée bien haut pour l’usine du futur. Les consommateurs veulent de plus en plus de variétés de produits et de la personnalisation à un prix sans cesse plus bas, pour des cycles de vie de plus en plus courts. Industrie 4.0 a pour objectif de parvenir à ce résultat.

Techniquement, tout semble faisable car les technologies de base comme les tags, les réseaux IP et le cloud sont disponibles depuis longtemps. Il est d’ailleurs frappant de voir le nombre de fournisseurs qui ont déjà sauté le pas et utilisent le terme ‘Industrie 4.0 ready’ dans la communication sur leurs produits.

Le grand défi consistera à faire communiquer tous ces produits entre eux, d’une manière qu’ils puissent mutuellement se comprendre. Pour arriver à cela, les produits ont besoin d’un nouveau type d’intelligence, à savoir une compréhension de ce qu’ils sont et le rôle qu’ils peuvent jouer dans un cadre plus vaste. Le jour où cela sera possible, la quatrième révolution industrielle sera un fait.

© Productivity.be, 21/11/2014, Texte: Erwin Vanvuchelen, Photo: Deutsche Messe


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