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Industrie 4.0 : 11 questions réglées

- 8 September 2017 1:46 pm

Ce message fait partie d’une série consacrée aux questions qui englobent la norme Industrie 4.0, l’Internet industriel et le secteur manufacturier.

Il y a bon nombre de questions portant sur le concept d’Industrie 4.0. Tellement, qu’il semble que les fabricants canadiens sont encore sceptiques quant à sa valeur.

Pour nous éclairer sur ce sujet complexe, j’ai invité trois experts du domaine à se joindre à moi pour répondre à certaines des questions plus fréquentes portant sur Industrie 4.0.

Lire les questions et nos réponses ci-dessous. Si vous avez une question qui ne figure pas dans la liste, écrivez-nous pour nous en faire part.

En quoi consiste le concept Industrie 4.0?

Matt Rendall, chef de la direction de OTTO Motors

Matt Rendall, chef de la direction de OTTO Motors : Au cours de la dernière décennie, de formidables piliers technologiques ont été créés comme l’infonuagique, le traitement massif des données et la mobilité numérique. Ce sont ces types de piliers qui ont permis au mouvement d’Industrie 4.0 et qui, ultimement, permettront de réaliser la vision de l’usine intelligente. Industrie 4.0 est la prochaine révolution industrielle représentée par la connectivité entre les équipements industriels et par un flux de données constant pour accéder et analyser les informations centralisées.

Puisque le secteur industriel commence à tirer parti de ces fonctionnalités, les entreprises de ce secteur sont maintenant en mesure d’exploiter ces tendances pour appliquer ces technologies de pointe. Nous sommes à la veille de changements palpitants quant aux moyens d’améliorer les méthodes de travail et les modes de fabrication.

Martin Stephenson, vice-président de l’automatisation des processus au Canada, Schneider Electric : La révolution industrielle, qu’on pourrait aussi dénommer Industrie 1.0, a commencé à la fin du XVIIIe siècle, qui a introduit la production mécanique mue par le pouvoir hydraulique ou la vapeur.  L’Industrie 4.0 est la dernière transformation au sein des domaines de l’automatisation et de l’industrie, construit autour des principes de l’utilisation de systèmes informatiques physiques, qui peuvent contrôler et améliorer les processus existants, pour à peu près tous les processus de fabrication, et ce, dans tous les secteurs.

Ces systèmes informatiques physiques sont généralement connectés dans un schéma de pensée fondé sur l’« Internet des objets », permettant des échanges rapides

Martin Stephenson, vice-président de l’automatisation des processus au Canada, Schneider Electric

et précis de données, permettant à l’utilisateur final de prendre en temps réel des décisions décentralisées sur les capacités de production de son usine de fabrication, créant ainsi une « usine intelligente » connectée et numérisée.

Quelle est la différence entre Industrie 4.0 et la production allégée?

Martin Stephenson : La production allégée est un terme générique qui sous-entend que des modèles sont constamment utilisés pour déterminer les pratiques inefficaces, réduire les coûts et augmenter la qualité globale des activités de production d’un site.  Industrie 4.0 pourrait être un sous-ensemble d’une méthodologie de production allégée, au moyen de laquelle le client final utiliserait une approche d’interconnectivité du matériel dans certaines zones de production de l’usine.

Quelle est la différence entre Industrie 4.0 et l’Internet des objets?

Jennifer Rideout, experte dans le domaine de la fabrication, Cisco Canada : L’Internet des objets (IDO) consiste à relier les gens, les processus, les données et les objets sur un réseau informatique. Pour les entreprises, l’IDO est au cœur même de la fusion entre les technologies de l’information (TI) et la technologie opérationnelle (TO) permettant de saisir des données à des fins d’analyse, d’optimisation de processus et de création de nouvelles possibilités. Cette connectivité des machines et des équipements dans l’usine est un élément du concept Industrie 4.0, dont l’IDO est un des volets.

Quelle est la différence entre Industrie 4.0 et l’IDOI?

Jennifer Rideout : L’Internet des objets industriel (IDOI) est le prolongement de l’Internet des objets (IDO) dans des environnements industriels. Ces environnements nécessitent des produits et des solutions spécialisés qui par conception sont renforcés pour fonctionner dans des paramètres extrêmes. Généralement, ils exigent également des adaptations, car de nombreuses technologies plus anciennes, comme les centres de contrôle, fonctionnent encore sur des protocoles de communication disparates.

Les solutions IDOI font partie des technologies informatiques physiques qui définissent la 4révolution industrielle, qui englobe des solutions supplémentaires telles que la fabrication additive, la numérisation des activités et les systèmes de contrôle avancé. Pour les manufacturiers, cela se traduit par une durabilité améliorée, moins d’interruptions de production et plus de rentabilité dans toutes les étapes de fabrication.

David McPhail, chef de la direction, MEMEX

David McPhail, chef de la direction, MEMEX : Tout dépend de ceux qui utilisent ces termes et ce qu’ils veulent dire pour eux. Chez MEMEX, nous nous référons habituellement au concept de production déclenchée par les données commerciales, car, selon nous, c’est celui qui décrit le mieux le processus.

Ce qui nous importe ce sont les avantages commerciaux obtenus lorsque les fabricants saisissent automatiquement des données-machine en temps réel pour les utiliser dans leurs processus décisionnels. Notre but est de voir les fabricants améliorer leur processus de production pour devenir plus efficaces. Nous voulons que les entreprises améliorent leurs processus et fassent un meilleur usage de leurs ressources matérielles et humaines. Nous voulons nous assurer que nous avons aidé les entreprises à économiser temps et argent et que nous leur avons donné la possibilité de réorienter ces installations vers le développement de produits novateurs.

Désormais, la production déclenchée par des données est offerte à coût abordable aux fabricants de tout genre et de toutes tailles, des plus petits ateliers aux plus grandes usines. Ce concept est plus simple à mettre en œuvre qu’avant et il est évolutif et abordable. C’est le message que nous voulons faire passer, et, quels que soient les termes que l’on emploie – IDO, IDOI, Industrie 4.0 ou production déclenchée par les données, nous appuyons et suscitons le dialogue qui les entoure.

Quelle est la différence entre Industrie 4.0 et Industrie 3.0?

David McPhail : Les principales différences entre les usines du passé — même celles qui sont déjà automatisées — et les usines d’aujourd’hui les plus technologiquement avancées reposent sur la notion de connectivité. Dans un environnement où la production est déclenchée par les données, chaque pièce d’équipement et toutes les machines industrielles se transforment en un nœud du réseau informatique de l’entreprise. À un niveau plus granulaire, la production déclenchée par les données permet des contrôles en temps réel au niveau des machines, donnant aux fabricants une vue inédite de l’état de fonctionnement du matériel de production. Il permet également aux fabricants de prendre les devants sur le plan de l’entretien et des réparations de leurs machines, réduisant les temps d’arrêt provoqués par des défaillances et des problèmes mécaniques.

Comment « fonctionne » lndustrie 4.0?

Matt Rendall : La norme Industrie 4.0 est composée de technologies avancées, afin que les solutions soient flexibles et intelligentes et pleinement autonomes. L’automatisation n’est pas une nouveauté pour le secteur manufacturier, mais elle est à un point tel maintenant qu’elle commence à transformer les modes d’exploitation des usines. Depuis que l’automatisation a été introduite dans les usines, il est devenu moins cher et plus rapide de produire une grande variété de produits et c’est cette capacité qui est sur le point d’exploser de façon exponentielle.

L’automatisation peut couvrir toutes les activités de l’usine de fabrication qui prennent différentes formes allant des tâches comme le chargement, le déchargement, la mise en trousse, l’inspection, les contrôles de qualité, etc. Par exemple, un véhicule autonome utilisé pour la manipulation des matériaux peut être intégré dans le système ERP de l’usine, qui l’appelle automatiquement pour le diriger vers le quai de chargement. Une fois les matériaux chargés sur le véhicule, un bon de travail lui est affecté (par l’intermédiaire du système l’ERP) pour qu’il transporte le matériel vers la prochaine destination. Il n’a pas recours aux infrastructures et évolue dans les bâtiments de l’usine jusqu’au point de destination, en prenant la route la plus directe. Le véhicule est doté de capteurs lidars jumelés à des systèmes d’intelligence artificielle qui garantit qu’il arrive en toute sécurité et évite tous les obstacles sur son itinéraire.

Des fonctionnalités avancées commencent tout juste à entrer en milieu industriel, qui – une fois intégrées à l’usine – permettront aux machines de détecter les défauts de leur propre chef afin de corriger la trajectoire en pleine production. De même, des systèmes d’analyses prédictives commencent à s’enraciner dans les usines; ils serviront à faire des prédictions d’événements fortuits dans le processus ou l’usine à l’aide de l’exploration de données, de l’apprentissage-machine et de l’intelligence artificielle pour analyser les données actuelles. Voici quelques-unes des façons dont opère Industrie 4.0, mais il en existe beaucoup d’autres. Jusqu’à maintenant, les technologies ont surtout été mises au point en silo; aussi il faut s’attendre à voir encore plus d’avantages à mesure que les technologies se mettent à travailler ensemble – pour cela, les liens entre les fournisseurs de technologies et les intégrateurs sectoriels seront primordiaux.

Comment déployer Industrie 4.0?

David McPhail : La connectivité est la clé de toute implantation de modes de production déclenchée par les données. Cela signifie que les entreprises doivent trouver un moyen de faire communiquer chaque machine au réseau informatique de l’entreprise et de le faire en toute sécurité, au moyen de technologies normées.

L’endroit le plus simple pour commencer est d’utiliser le protocole de MTConnect qui est utilisé par les éléments les plus modernes d’équipement industriel. MTConnect est un protocole de communication, libre d’accès et normé. N’importe quelle machine qui exécute MTConnect peut facilement et simplement transmettre des données en temps réel sur son état de fonctionnement sur tout type de réseaux et les informations seront immédiatement comprises par tous les autres systèmes adhérant à cette norme.

Quelques vieilles machines, les équipements patrimoniaux qui souvent constituent l’épine dorsale d’une usine de fabrication — n’ont peut-être pas d’interface réseau, car elles ne sont pas dotées d’un port série ou d’une connexion Ethernet. Il faudra que ces pièces d’équipement soient munies d’accessoires périphériques de calibre industriel qui agiront de serveurs Web et transmettront les données recueillies sur les machines (par liaison sans fil ou Ethernet) au réseau informatique de l’entreprise. Une fois jumelés, ces dispositifs traduisent le langage machine des équipements en données MTConnect normalisées et transmettent les informations recueillies sur le réseau.

Outre les éléments de connectivité, votre implantation d’une production déclenchée par les données a besoin d’une plateforme logicielle pour gérer toutes les données recueillies automatiquement sur les équipements, et cette plateforme doit être sécurisée. À MEMEX, nous savons à quel point les pratiques de sécurité doivent être exemplaires. C’est pourquoi nous avons établi un partenariat avec Cisco et Mazak pour la SmartBox — un commutateur Ethernet 4000 Cisco de type industriel auquel s’ajoute MTConnect, la plateforme logicielle MERLIN de MEMEX et la technologie SMOOTH de Mazak pour le contrôle d’efficacité des processus.

La norme Industrie 4.0 peut-elle aider mon entreprise? Et comment?

Jennifer Rideout : Les solutions Industrie 4.0 améliorent l’efficacité, la qualité des produits et le taux d’utilisation des équipements de l’usine. La Banque de développement du Canada a publié un rapport en juin 2017 indiquant que 60 % des fabricants canadiens ayant adopté des solutions Industrie 4.0 ont connu un regain de productivité dans leurs usines. Presque 50 % ont réduit leurs coûts d’exploitation et 42 % ont amélioré la qualité de leurs produits. En bref, Industrie 4.0 aide les fabricants à faire plus, en moins de temps, en ayant recours à moins de ressources.

Article connexe : Les fabricants canadiens sont-ils prêts pour la norme Industrie 4.0?Malheureusement, la réponse est non.

Pourquoi dois-je mettre en œuvre des solutions Industrie 4.0?

Matt Rendall : Le secteur manufacturier a toujours cherché à créer des processus de production allégés. Les consommateurs veulent acheter des produits plus rapidement, ils les veulent moins chers et s’attendent à une qualité meilleure que jamais. C’est pourquoi les exploitants d’usines sont constamment sur un pied d’alerte, ce qui les force à s’interroger sur les façons de créer des produits plus rapidement, à plus bas coût, avec des quantités moindres de matériaux et des cycles de production accélérés. Dès que les fabricants parviennent à déchiffrer le code pour créer un processus de production allégé, ils se lancent eux-mêmes des défis pour repousser davantage les limites au moyen d’améliorations continues. Le problème, cependant, est que l’amélioration continue est devenue le statu quo parce que tout le monde le fait. Si vous voulez acquérir un avantage concurrentiel, vous devez faire plus que ce que tout le monde fait. Lorsque nous préconisons d’adhérer au changement et d’adopter le plus possible les technologies, c’est en connaissance de cause. Nous savons que toutes les entreprises manufacturières poursuivent des programmes d’amélioration continue et que ce statu quo ne suffit tout simplement plus. C’est pour cette seule raison qu’il est nécessaire de mettre en œuvre des solutions Industrie 4.0 – les avantages qui en découlent amèneront les exploitations manufacturières dans un tout nouveau paradigme.

Il convient aussi de noter que le concept Industrie 4.0 peut être déployé en plusieurs phases et ne doit pas forcément se faire en bloc. La mise en œuvre est un processus qui comprend plusieurs intervenants et jalons. Voici un excellent exemple d’une des façons de se préparer à l’Industrie 4.0.

Combien cela coûte-t-il pour déployer une solution Industrie 4.0?

David McPhail : Les coûts, bien sûr, dépendent de divers facteurs, notamment le nombre de machines à relier, l’ajout de composants matériels pour assurer la connectivité et le prix des licences logicielles connexes.

Le prix des systèmes de production déclenchée par les données a considérablement diminué ces dernières années. Les usines peuvent l’installer sur une seule pièce d’équipement critique, sur quelques machines ou sur chaque poste d’usinage dans l’atelier de production. Cette polyvalence signifie que les fabricants peuvent consacrer plus de budgets à l’achat de technologies sur les instruments qui ont le plus d’incidences sur leurs activités.

Des solutions peuvent varier entre 2 000 $ et 8 000 $ par machine. Lorsque ce prix est associé à la possibilité de déployer seulement une petite installation (une ou deux machines), il devient évident que les systèmes de production déclenchée par les données sont à la portée de la plupart des entreprises.

Quels sont les risques d’une solution Industrie 4.0?

Martin Stephenson : Un système informatique physique connecté doit être conçu minutieusement avant la mise en œuvre et doit répondre aux questions suivantes :

Comment les données sont-elles gérées à l’heure actuelle? L’utilisateur final arrive-t-il à gérer le débit, la variété, le volume et l’exactitude de flux d’informations actuels? Que se passerait-il s’ils devaient tripler ou quadrupler?  

La cybersécurité est un problème de premier plan et il est nécessaire pour toute vision de connectivité d’avenir d’être conçu, mis en place et géré par des ressources TI et TO unifiée. La culture d’entreprise est également un facteur déterminant du succès ou de l’échec de la mise en œuvre de la méthode d’Industrie 4.0.  N’oubliez pas que les dirigeants comprennent les avantages évidents de l’usine intelligente de l’avenir, mais aussi les écueils possibles. Ils doivent souscrire aux principes de l’Industrie 4.0 et faire partie intégrante du processus décisionnel, pour garantir une adhésion totale dès le premier jour.

Un dernier point à prendre en compte : il n’y a aucun doute que vos principaux concurrents se tournent également vers le concept d’Industrie 4.0 pour atteindre le maximum d’efficacité et de rentabilité. Le plus grand risque pour votre entreprise c’est de ne rien faire du tout! Commencez à petite échelle, dans le cadre d’une approche descendante, impliquez tous les secteurs d’activité de l’entreprise et mobilisez les partenaires en lesquels vous avez pleine confiance et vous réussirez à faire entrer votre entreprise dans l’ère d’Industrie 4.0.

Mes sincères remerciements à Matt, Martin et David pour nous avoir donné leurs perspectives sur ce sujet pour ce billet.

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