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Qu’est-ce qu’une usine 4.0 ?

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L’usine 4.0 représente un saut en avant, par rapport à l’automatisation plus traditionnelle, vers un système entièrement connecté et flexible, capable d’utiliser un flux constant de données provenant d’opérations et de systèmes de production connectés pour apprendre et s’adapter aux nouvelles demandes. Voici un article qui explique en détail ce qu’est une usine 4.0 ? 

Qu’est-ce qu’une usine 4.0 ? 

L’usine 4.0 est un concept permettant d’exprimer l’objectif final de la numérisation de la fabrication. Selon la façon dont le terme est le plus couramment utilisé, une usine 4.0 est un atelier hautement digitalisé qui collecte et partage en permanence des données par le biais de machines, d’appareils et de systèmes de production connectés. Ces données peuvent ensuite être utilisées par des appareils auto-optimisants ou dans l’ensemble de l’organisation pour résoudre de manière proactive les problèmes, améliorer les processus de production et répondre aux nouvelles demandes. 

Diverses technologies telles que l’IA, l’analyse du Big Data, le Cloud Computing et l’IoT industriel (Internet des objets) ont rendu les pratiques de fabrication intelligente totalement abouties. En connectant le monde physique et le monde numérique, les usines 4.0 peuvent surveiller l’ensemble du processus de production, des outils de fabrication et de la chaîne d’approvisionnement aux opérateurs individuels dans l’atelier. Lorsqu’elles sont pleinement réalisées, les usines 4.0 utilisent des systèmes de fabrication collaboratifs entièrement intégrés pour rendre les opérations flexibles, adaptables et optimisables. 

Technologies de l’industrie 4.0 dans les usines 4.0 

L’usine 4.0 ne consiste pas à déployer un seul logiciel dans l’ensemble de l’atelier et à constater des améliorations immédiates dans le processus de production, mais à appliquer une combinaison de diverses technologies qui contribuent à l’optimisation de la fabrication intelligente. Voici les technologies habilitantes les plus importantes : 

Pourquoi une usine 4.0 ?

Les usines 4.0 optimisent l’efficacité et la productivité en étendant les capacités des dispositifs de fabrication et des personnes. En se concentrant sur la création d’un processus de production agile et itératif grâce à la collecte de données, les usines 4.0 peuvent faciliter les processus de prise de décision grâce à des preuves plus solides. En améliorant continuellement la productivité des processus de fabrication, les usines 4.0 peuvent réduire les coûts, les temps d’arrêt et les déchets. L’identification et la réduction des capacités de production mal placées ou sous-utilisées sont synonymes d’opportunités de croissance sans investissement dans des ressources monétaires et/ou physiques supplémentaires. 

Niveaux de l’usine 4.0 : Les quatre niveaux de l’usine 4.0

Ces quatre niveaux de structure des données peuvent vous aider à évaluer où vous en êtes dans votre progression pour devenir une usine 4.0 et quelles mesures vous devez prendre pour passer au niveau suivant. 

Réaliser la transition vers l’usine 4.0 : Domaines à prendre en considération 

De même qu’il n’existe pas de configuration unique d’usine 4.0, il n’y a probablement pas de voie unique pour réussir à mettre en place une solution d’usine 4.0. Chaque usine 4.0 peut avoir un aspect différent en raison des variations dans la disposition des lignes, des produits, des équipements d’automatisation et d’autres facteurs. Cependant, malgré toutes les différences potentielles entre les installations elles-mêmes, les composants nécessaires à la réussite d’une usine 4.0 sont largement universels, et chacun d’entre eux est important : données, technologie, processus, personnel et sécurité. Les fabricants peuvent déterminer lesquels privilégier pour l’investissement en fonction de leurs propres objectifs spécifiques. 

Données et algorithmes 

Les données sont l’élément vital de l’usine 4.0. Grâce à la puissance des analyses algorithmiques, les données pilotent tous les processus, détectent les erreurs opérationnelles, fournissent un retour d’information aux utilisateurs et, lorsqu’elles sont collectées à une échelle et une portée suffisante, peuvent être utilisées pour prédire les inefficacités opérationnelles et des actifs ou les fluctuations de l’approvisionnement et de la demande. Les données peuvent prendre de nombreuses formes et servir de nombreux objectifs dans l’environnement de l’usine 4.0, comme des informations discrètes sur les conditions environnementales, notamment l’humidité, la température ou les contaminants. Pour alimenter l’usine 4.0, les fabricants doivent avoir les moyens de créer et de collecter des flux continus de données, de gérer et de stocker les énormes quantités d’informations générées, d’analyser et d’agir sur ces données de diverses manières, potentiellement sophistiquées. 

Technologie 

Pour qu’une usine 4.0 fonctionne, les actifs – définis comme des équipements d’usine tels que les systèmes de manutention, l’outillage, les pompes et les vannes – doivent pouvoir communiquer entre eux et avec un système de contrôle central. Ces types de systèmes de contrôle peuvent prendre la forme d’un système d’exécution de la fabrication ou d’un réseau d’approvisionnement numérique. Cette dernière est un hub intégré et stratifié qui fonctionne comme un point d’entrée unique pour les données provenant de l’usine 4.0 et du réseau d’approvisionnement numérique plus large, en agrégeant et en combinant les informations pour prendre des décisions. Cependant, les organisations devront également prendre en compte d’autres technologies, notamment les systèmes de transaction et de planification des ressources de l’entreprise, l’IoT et les plateformes d’analyse, ainsi que les exigences en matière de traitement périphérique et de stockage dans le cloud, entre autres. Cela pourrait nécessiter la mise en œuvre des diverses technologies numériques et physiques inhérentes à l’industrie 4.0 – notamment l’analytique, la fabrication additive, la robotique, le calcul haute performance, l’IA et les technologies cognitives, les matériaux avancés et la réalité augmentée – pour connecter les actifs et les installations, donner un sens aux données et numériser les opérations commerciales. 

Processus et gouvernance 

L’une des caractéristiques les plus précieuses de l’usine 4.0 – sa capacité d’auto-optimisation, d’auto-adaptation et d’exécution autonome des processus de production – peut modifier fondamentalement les processus et les modèles de gouvernance traditionnels. Un système autonome peut prendre et exécuter de nombreuses décisions sans intervention humaine, transférant les responsabilités décisionnelles de l’homme à la machine dans de nombreux cas, ou concentrant les décisions entre les mains d’un nombre réduit de personnes. En outre, la connectivité de l’usine 4.0 peut s’étendre au-delà de ses quatre murs pour inclure une intégration accrue avec les fournisseurs, les clients et d’autres usines. Ce type de collaboration peut soulever de nouvelles questions sur les processus et les nouveaux modèles de gouvernance. Avec une vision plus profonde et plus holistique de l’usine et du réseau plus large de production et d’approvisionnement, les fabricants pourraient être confrontés à des questions nouvelles et différentes. Les organisations peuvent vouloir envisager – et peut-être revoir – leurs processus de prise de décision pour tenir compte de ces changements. 

Personnel  

Une usine 4.0 ne se traduit pas nécessairement par une usine 100% automatisée et autonome. Les collaborateurs doivent rester la clé des opérations. Cependant, l’usine 4.0 peut générer de profonds changements dans les organisations d’exploitation et d’informatique/technologie, entraînant un réalignement des rôles pour soutenir les nouveaux processus et capacités. Comme mentionné précédemment, certains rôles peuvent devoir évoluer car ils peuvent être assistés ou suppléés par la robotique (physique et logique), l’automatisation des processus et l’IA. D’autres rôles pourraient au contraire être renforcés par de nouvelles capacités telles que la réalité virtuelle/augmentée et la visualisation des données. Des rôles nouveaux et encore méconnus ou peu connus vont également probablement apparaître.  

Cybersécurité 

Par nature, l’usine 4.0 est connectée. Le risque de cybersécurité est donc plus préoccupant dans l’usine 4.0 que dans les installations de production traditionnelles et doit être abordé dans le cadre de l’architecture globale de l’usine 4.0. Dans un environnement entièrement connecté, les cyberattaques peuvent avoir un impact plus étendu et il peut être plus difficile de s’en protéger, étant donné la multitude de points de connexion. Le risque de cybersécurité semble ne faire que s’accentuer à mesure que l’usine 4.0 se développe et dépasse potentiellement les quatre murs de l’usine pour inclure les fournisseurs, les clients et d’autres installations de production. Les fabricants doivent faire de la cybersécurité une priorité dans leur stratégie d’usine 4.0 dès le départ. 

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Christophe possède plus de 26 années d’expérience en direction commerciale et direction générale pour des éditeurs de logiciels de premier plan opérant sur le marché de la digitalisation d'entreprise et de l'automatisation des processus. Après avoir dirigé l'éditeur de logiciels Suédois ReadSoft pendant 18 ans, Christophe Rebecchi a lancé sur le marché Français la filiale de Trintech, puis repris la direction Europe du Sud de Winshuttle et de l'éditeur de RPA Automation Anywhere sur le marché Français, avant de prendre la Direction Générale de l’éditeur de solutions IIoT / MES Forcam pour la France et les pays Francophones.

Christophe Rebecchi

Managing Director at FORCAM

christophe.rebecchi@forcam.com
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