Les économies du monde entier ont connu une forte croissance après avoir récolté les fruits de la troisième révolution industrielle, qui a permis aux robots de remplacer les humains pour réaliser des tâches répétitives en minimisant les erreurs et les efforts. Cependant, sans intervention humaine, ces robots étaient inutiles, c’est pourquoi l’homme a voulu leur donner « un cerveau bien à eux ».
Avec l’évolution constante des comportements des consommateurs et des marchés, les utilisateurs sont actuellement plus attirés par des produits uniques et plus complexes. Le secteur à ainsi dû s’adapter à cette approche plus décentralisée en remplaçant les méthodes de fabrication conventionnelles par des systèmes plus intelligents, automatisés et connectés.
Tous ces facteurs sont à l’origine de l’Industrie 4.0. La quatrième révolution verra l’avènement de l’ère des robots industriels intelligents. Ils sont autonomes et à réparation spontanée par nature. Les usines intelligentes qui hébergent ces robots s’efforcent de s’auto-réguler pour optimiser l’efficacité et réduire le coût du processus complet à une fraction de celui-ci. Les différentes formes que revêt le digital manufacturing (ou fabrication numérique) constituent le pilier de ces usines intelligentes. Cet article se penche sur cette particularité.
Qu’est-ce que le digital manufacturing et quelle est la prochaine étape ?
Le digital manufacturing est une technologie innovante qui peut créer des conceptions et des produits à une vitesse inégalée avec une efficacité hors norme. Avec l’avancée de technologies telles que l’IA et le ML, l’Industrie 4.0 n’est pas un rêve lointain. L’intelligence ne sera plus une capacité exclusivement humaine une fois que les robots autonomes utilisés dans les usines intelligentes prendront des décisions percutantes en continu. Des téraoctets de données sont générés à chaque minute dans le monde par les appareils IoT. Ces données, surnommées « or moderne », pourraient renforcer la robustesse des technologies autonomes comme jamais auparavant.
Les géants du marché ont beaucoup investi dans ces technologies dans les pays développés et en voie de développement, ce qui devrait sans doute estomper les cicatrices de la pandémie de Covid-19 sur l’économie mondiale.
Même avec de telles technologies à portée de main, la structure actuelle des Technologies de l’information et de la communication (ICT) n’est pas prête à prendre en charge le déploiement complet du digital manufacturing. Le tout premier défi serait de développer un processus de normalisation pour garantir la réussite de la mise en œuvre de la vision stratégique de l’Industrie 4.0.
Comprendre le digital manufacturing
Le digital manufacturing se réfère à l’utilisation des systèmes informatiques pour simuler, élaborer et analyser le processus complet de fabrication, de la gestion de la chaîne logistique à la livraison de services, en reliant les éléments pour former un système connecté, robuste et numérique.
Le digital manufacturing est utilisé dans divers secteurs industriels. Dans le secteur automobile, les fabricants d’équipement d’origine (OEM) peuvent stimuler de manière digitale tous les processus tels que l’outillage, l’usinage, la séquence d’assemblage et la disposition de l’usine tandis que l’équipe de conception se concentre sur sa mission. La fabricabilité de ces conceptions peut être précisément analysée et commentée par l’OEM, ce qui permet à l’entreprise d’économiser du temps et des ressources.
Tout cela est possible grâce à l’évolution des systèmes autonomes data-driven et aux outils de machine learning. Les organisations veulent connecter les appareils IoT, collecter les indicateurs critiques, visualiser les données en temps réel, analyser les résultats et optimiser les processus de fabrication. Le digital manufacturing permet aux fabricants d’éliminer les goulets d’étranglement, de réduire les stocks, d’améliorer la qualité, de réduire les délais de commercialisation, de s’ajuster rapidement aux besoins des clients et d’accroître le nombre de produits fabriqués.
Qu’est-ce qu’une usine intelligente ? Comment exploite-t-elle le digital manufacturing ?
Une usine intelligente peut être définie comme le produit final du processus de digitalisation. Il s’agit d’un atelier intelligent où chaque appareil est conscient de son environnement et où l‘écosystème complet est en interaction pour obtenir le résultat attendu. En général, l’usine intelligente offrent les caractéristiques suivantes :
1. Une capacité d’analyse prenant en charge l’énorme quantité de données produites par différents capteurs et compteurs.
2. Des systèmes interconnectés qui exploitent les données en temps réel pour alimenter directement d’autres nœuds de l’usine et qui sont également analysés par la pile logicielle de l’entreprise.
3. Une fabrication personnalisée selon les besoins spécifiques des différents clients. En utilisant des logiciels de simulation avancée, de nouveaux matériaux et des technologies comme les imprimantes 3D, les fabricants peuvent facilement créer de petits lots d’éléments spécialisés pour certains clients. Alors que la première révolution industrielle portait sur le production de masse : l’Industrie 4.0 démocratise la personnalisation.
4. Une chaîne logistique améliorée et transparente sur laquelle les informations sont partagées avec différents nœuds.
Les technologies utilisées dans les usines intelligentes
Les usines intelligentes utilisent une variété de technologies différentes pour optimiser les processus de fabrication intelligents.
Ces technologies incluent :
1. L’IIoT (Industrial Internet of things) : c’est le composant clé des usines intelligentes. Les machines de l’atelier sont équipées de capteurs avec une adresse IP pour permettre aux machines de se relier à d’autres appareils connectés.
2. Le Cloud Computing : les immenses quantités de données collectées à partir des différents nœuds du processus complet sont stockées, analysées et traitées dans le cloud.
3. L’IA et le machine learning : ces innovations permettent aux entreprises industrielles de tirer entièrement parti du volume d’informations non seulement générées dans l’atelier, mais également au sein des unités opérationnelles, en plus d’intégrer les sources des partenaires et des tiers. L’IA et le machine learning peuvent créer des insights fournissant une visibilité, une capacité de prédiction et une automatisation des opérations et des processus métier.
4. Jumeau numérique : la transformation digitale offerte par l’Industrie 4.0 a permis aux fabricants de créer des jumeaux numériques qui sont des répliques virtuelles des processus, des lignes de production, des usines et des chaînes logistiques. Un jumeau numérique est créé en extrayant les données des capteurs IoT, des appareils, des PLC et des autres objets connectés à Internet. Les fabricants peuvent utiliser des jumeaux numériques pour accroître la productivité, améliorer les flux de travail et concevoir de nouveaux produits en simulant un processus de production.
Des cas d’usage activés par le digital manufacturing
Fort de ses nombreux avantages, le digital manufacturing active de nombreux cas d’usage. L’un des plus populaires est la maintenance prédictive dans les secteurs industriels pour éviter les pannes coûteuses. Avec des données en temps réel issues des capteurs du système et des intégrations IA/ML, les industries peuvent procéder à une surveillance en temps réel de la santé du système et éliminer tout temps d’arrêt non voulu du processus. En outre, le digital manufacturing simplifie une détection de qualité pour surveiller et tester les équipements et les produits en temps réel à l’aide d’analyses visuelles. De cette manière, les postes de travail sont optimisés pour rationaliser toute la ligne de production et il est désormais possible d’ajuster la production pour répondre aux besoins en constante évolution des clients et aux commandes urgentes.