L'industrie 4.0 : Le Futur De L'industrie Se Conjugue En Allemand

Le 01/09/2013 à 15:00  

Mesures. Quelle est votre propre définition de l'Industrie 4.0?

Olivier Vallée. Aux Etats-Unis, on parle de Smart Industry (l'usine intelligente). Celle-ci vise à mettre en œuvre des sites de production intelligents et autonomes. Ces sites sont hautement connectés : non seulement ils relient les différents équipements de l'usine entre eux mais l'usine elle-même aux centres de décisions de l'entreprise et à la demande du marché. L'objectif, entre autres, c'est de ne produire qu'à la demande. Ces sites de production sont aussi hautement optimisés au niveau des processus de fabrication et des performances à la fois économiques et environnementales. Qui plus est, ces sites se gèrent tout seuls, sans intervention humaine. Les machines dialoguent entre elles, s'échangent des informations et les contextualisent: on ne va plus avoir une information “brute de fonderie”, du type “Alarme niveau cuve eau”,mais une information plus explicite qui apparaît dans un modèle. L'alarme est toujours là mais, en étant contextualisée, on sait ce qui peut arriver et ce qu'il faut faire. L'intervention humaine pourra peut-être se faire à distance.

Franck Mercier. C'est la 4 e étape de la révolution industrielle. Après l'arrivée des systèmes mécaniques et l'utilisation de la vapeur dans l'industrie manufacturière, puis celle de l'électricité et finalement l'utilisation de l'électronique et de l'informatique, apparaît une nouvelle ère technologique: l'Industrie 4.0 qui s'affirme comme la convergence du monde virtuel, c'est-à-dire les outils de conception (PLM, CAO 3D, modélisation, simulation scientifique, test), les outils de gestion, finance, marketing et vente (ERP: Enterprise Resource Planning ) avec les produits et objets du monde réel. A savoir l'outil de production et le produit lui-même. Dans l'Industrie 4.0, les produits, les moyens de transport ou les outils deviennent des CPS ( Cyber-Physical Systems ), des objets intelligents interconnectés, utilisant des technologies internet embarquées.

Le changement apporté par l'Industrie 4.0 sera de fabriquer des produits personnalisé, mais à un prix standard. On recourt ainsi à des configurateurs en ligne accessibles par tables ou tablettes tactiles. ” Olivier Vallée

Mesures. Donnez-nous des exemples concrets de produits impossibles aujourd'hui à fabriquer, mais que l'Industrie 4.0 saura manufacturer.

Olivier Vallée. On peut prendre l'exemple des voitures DS de Citroën dont le client peut définir les couleurs et les options sur un très large choix. Au final, il obtient une voiture unique. Idem pour les fabricants de chaussures Nike et New Balance. Ils offrent la possibilité à leurs clients de personnaliser les produits à la volée. Mercedes avait déjà ouvert la voie il y a quelques années àla Mass-Customization ,àsavoir la fabrication en grand nombre de produits tous différents. Mais à quel coût et dans quels délais? Le changement apporté par l'Industrie 4.0 sera de fabriquer des produits personnalisés, mais à un prix standard. On recourt ainsi à des configurateurs électroniques en ligne accessibles par tables ou tablettes tactiles… Derrière ces configurateurs, le logiciel de saisie de commande va donner les ordres de production à des lignes de fabrication auto-configurables.

Franck Mercier. Il n'y a pas à proprement parler de produits impossibles à fabriquer. L'Industrie 4.0 permet de répondre à des enjeux de temps de mise sur le marché, de flexibilité, de coûts, en utilisant de nombreuses technologies déjà existantes. Cependant, alors que fréquemment la logique économique ne permet pas de répondre à des besoins spécifiques et onéreux, avec Industrie 4.0, il est possible de fabriquer un produit spécifique ou un faible volume de produits tout en restant profitable. Bien entendu, ces points spécifiques individualisés seront inclus dans les phases de conception, de configuration, de planification et de fabrication.

Olivier Vallée, responsable marketing et communication de Rockwell Automation France

Rockwell Automation

«La terminologie “4.0” fait référence aux réseaux sociaux, aux tablettes tactiles et aux smartphones, à la Business Intelligence et au Big Data.»

Mesures. Malgré le programme de R&D européen EUPASS (2004-2008), ce concept est-il proprement allemand ? Pouvez-vous préciser l'engagement de la chancelière allemande, Angela Merkel, et plus généralement du gouvernement allemand? Ce concept peut-il être développé par des concurrents européens, asiatiques ou américains?

OlivierVallée. L'impact de la terminologie “Industrie 4.0” est immense car, le 8 avril dernier, la chancelière allemande Angela Merkel a prononcé, à l'occasion de la foire industrielle de Hanovre, un discours intitulé “ Securing the future of German Manufacturing Industry” . C'est la première fois que la dirigeante prononce un discours sur l'industrie et sur son avenir. Indiscutablement, l'Industrie 4.0 est donc un concept allemand qui s'adresse à l'industrie allemande.Tandis que l'expression “ Smart Industry ” semble aujourd'hui un peu désuète, la terminologie “4.0” fait non seulement référence à la 4 e révolution industrielle, terme qui interpelle puissamment, mais aussi aux réseaux sociaux, aux tablettes tactiles et aux smart-phones, à la Business Intelligence et au Big Data . Le concept est fort car il redynamise le secteur industriel quelque peu en déclin en Europe. Le concept traduit également une demande de réindustrialisation en Europe.

Franck Mercier, chargé de mission Digital Factory au sein de la direction du secteur Industry de Siemens France

Siemens

«L'Industrie 4.0 permet de répondre à des enjeux de temps de mise sur le marché, de flexibilité, de coûts, en utilisant de nombreuses technologies déjà existantes.»

Franck Mercier. En effet, le concept d'Industrie 4.0 est allemand. Cette initiative a été lancée par le gouvernement allemand afin de définir la stratégie industrielle de l'Allemagne en associant des membres issus de l'industrie, de l'enseignement et de la recherche. L'objectif de l'Allemagne est de rester une des industries mondiales les plus performantes. Ainsi, toutes les parties prenantes, comprenant les industriels, les fournisseurs d'équipements manufacturiers et de solutions IT travaillent de concert pour renforcer sa position. Par ailleurs, il existe d'autres initiatives. Aux Etats-Unis, le président Barack Obama a lancé un programme appelé “ Advanced Manufacturing Partnership ” pendant l'été 2011. En Chine, le secteur de la machine-outil a ciblé des priorités de développement dans le 12 e plan quinquennal et en particulier des “Equipements intelligents de fabrication” et des “Systèmes de contrôle intelligents”. En Inde, le ministère des Communications et desTechnologies de l'information a lancé dès 2011 un pôle de compétitivité concernant les CPS. En France, l'Industrie 4.0 est relayée par le Gimelec.

Mesures. Est-ce encore du pur Buzz Marketing ou s'agit-il d'un réel concept?

Olivier Vallée. Non, ce n'est pas du Buzz Marketing pour une raison simple: l'Industrie 4.0 est déjà une réalité chez certains industriels qui ont avant tout besoin d'innovation et de différenciation.

Franck Mercier. L'avenir nous le dira. Nous restons persuadés que c'est un moyen de renforcer la compétitivité de l'industrie française et européenne et d'accompagner nos constructeurs de machines à être plus performants face à la compétition étrangère sur les marchés export. Siemens France se positionne comme un partenaire pour aider nos clients face à ces enjeux mondiaux. Pour constituer la palette des outils nécessaire à cette stratégie, Siemens a investi plus de 4 milliards d'euros depuis 2007.

Mesures. Quels sont les éléments de base qui composent l'Industrie 4.0?

Olivier Vallée. Les constituants de l'Usine intelligente et de l'Industrie 4.0, en fait, sont les mêmes. En revanche, cette terminologie européenne est susceptible d'attirer les jeunes dans l'industrie plutôt que dans les salles de marché. Il y a, dans l'expression, un côté “Geek” qui permet de dire aux jeunes qu'ils vont faire de l'automatisme, du réseau, de la base de données, de l'informatique décisionnelle et du développement Web…

Franck Mercier. Par essence, l'Industrie 4.0 implique l'intégration technique de CPS dans le domaine manufacturier, la logistique et l'utilisation d'Internet. Le CPS comprend les systèmes mécatroniques, les systèmes de stockage et les outils de production qui ont été développés sous forme numérique et intégrés dans la chaîne de valeur du client. A savoir la réception des matières premières, la production, le marketing et la logistique. Globalement, tous les composants cités participent à l'intégration de CPS. L'homme reste essentiel dans la créativité, le contrôle et la prise de décision en concevant le produit et en déterminant les règles ainsi que les paramètres de production. Le CPS simulera et comparera des options de production sur la base d'instructions fournies. Il proposera alors la solution optimale.

Le concept d'Industrie 4.0 est allemand. Cette initiative a été lancée par le gouvernement allemand afin de définir la stratégie industrielle de l'Allemagne en associant des membres issus de l'industrie, de l'enseignement et de la recherche. ” Franck Mercier

Mesures. L'Industrie 4.0 est-elle celle qui va du capteur jusqu'au Cloud ?

OlivierVallée. Oui, en quelque sorte.

Franck Mercier. Oui, d'un point de vue technologique.Il est nécessaire de définir des standards et des solutions ouvertes afin d'avoir une interopérabilité entre les différents fournisseurs. N'oublions pas les problèmes de sécurité liés à l'utilisation d'internet. Il sera nécessaire de mettre en place des mécanismes de sécurité de l'information. Une architecture de référence doit être définie par les différents acteurs afin d'avoir une approche commune et unique.

Mesures. La Smart Factory a généré des concepts tels que le MES ( Manufacturing Enterprise System ),les systèmes Scada,l'EMI ( Enterprise Manufacturing Intelligence )… En quoi l'Industrie 4.0 se différencie-t-elle de la Smart Factory ? Qu'apporte-t-elle de nouveau?

Franck Mercier. La Smart Factory constitue un élément prépondérant de l'Industrie 4.0. Mais cette dernière se focalise sur la création de produits et des processus intelligents. La Smart Factory est déjà capable de gérer la complexité et de fabriquer des produits de façon plus efficace.Au-delà des Smart Products et de la Smart Factory , il y a également les Smart Buildings , la Smart Mobility , la Smart Logistics , les Smart Grids . Tous ces éléments “ Smart ” devront être interconnectés. L'Industrie 4.0 devra en être le liant.

Mesures.Certains disent que cette révolution commence avec l'Ethernet, les Automates base PC, chevilles ouvrières de la convergence entre l'IT ( Information Technologies ) et l'AT ( Automation Technologies ). Qu'en pensez-vous?

Franck Mercier. Toutes ces briques de base participent à cette initiative stratégique qu'est l'Industrie 4.0, mais elles sont couramment utilisées dans l'industrie. La révolution se situe plutôt dans les logiciels avec une intégration des cycles de vie des produits et des moyens de production, en communiquant avec ces briques de base.Tout n'est pas encore intégré. Il reste des efforts de recherche et développement à accomplir.

Mesures. Quelles sont les innovations qui manquent aujourd'hui et qu'il va falloir inventer pour créer l'Industrie 4.0?

Olivier Vallée. Aujourd'hui la technologie est prête tant au niveau matériel que logiciel. C'est le déploiement qu'il reste à faire. Essentiellement dans les infrastructures de réseau avec le très haut débit et le déploiement d'Ethernet à l'échelle de l'usine. Il ne manque pas grand-chose. On sait mettre en œuvre l'Industrie 4.0 avec des technologies aujourd'hui disponibles. Il manque aussi un nouveau modèle social dans l'usine: faire en sorte que les gens ne travaillent plus chacun dans son coin mais coopèrent bien davantage. Car pour faire de l'Industrie 4.0, il faut avoir une vision globale. Jusqu'ici, seul l'ingénieur dans sa tour d'ivoire l'avait. Aujourd'hui, cette vision a besoin d'être partagée. Dans cet esprit, il faudrait que les services achats des entreprises manufacturières arrêtent de “saucissonner” les achats par lot.

Franck Mercier. L'Industrie 4.0 est une initiative complexe qui implique de nombreux acteurs avec des secteurs de recouvrement. Un groupe de travail a participé à l'analyse des besoins à court et moyen terme. Parmi les recommandations qui paraissent les plus pertinentes, nous retrouvons: la standardisation, notamment la définition d'une architecture ouverte de référence; la modélisation permettant de décrire les interactions et les comportements dans le monde réel lors des phases de conception et de développement mais également lors des phases de production. L'industrie pharmaceutique en est un exemple concret avec l'utilisation récente des Process Analytical Technologies (PAT). Citons aussi l'infrastructure IT qui devra accueillir tous les futurs composants CPS ainsi qu'une stratégie de sécurité IT à inventer pour limiter les risques.Au-delà de la technique, il est primordial de former nos futurs ingénieurs et techniciens à ces nouvelles technologies afin d'accompagner cette révolution.

Mesures. Quelle sera l'influence du Big Data et de la Business Intelligence?

Olivier Vallée. Le cœur de l'Industrie 4.0, c'est le transport de l'information de façon horizontale (au niveau des équipements de l'usine) et verticale à travers toute l'entreprise. La multitude d'informations à traiter va amener la Business Intelligence à contextualiser l'information afin de rendre son exploitation plus efficace.

Franck Mercier. L'utilisation de ces outils et technologies va créer de nombreuses données à stocker. La difficulté consiste à faire le tri entre les données critiques et importantes à archiver et celles qui ne le sont pas. Les solutions de Cloud Computing sont déjà disponibles sur le marché. Concernant la Business Intelligence, prenons l'exemple d'une pandémie. Le laboratoire pharmaceutique doit réagir promptement et modifier ses priorités. Grâce à l'Industrie 4.0, il est possible de simuler les nouveaux besoins et d'y adapter les moyens de production en analysant les meilleures alternatives en temps réel et en minimisant les risques associés.

Lecœurdel'Industrie4.0, c'est le transport de l'information. Lamultituded'informations à traiter va amener la Business Intelligence à contextualiser l'information afin de rendre son exploitation plus efficace. ” Olivier Vallée

Mesures. L'impression 3D va-t-elle jouer un rôle majeur? Ce concept de fabrication à la demande va-t-il s'étendre à d'autres types de machine?

Franck Mercier. Grâce à la flexibilité des outils, les productions spécifiques, sur mesure, pourront être envisagées sans coût prohibitif.

Mesures. Quelle est la place de l'efficacité énergétique dans l'Industrie 4.0?

OlivierVallée. Une place majeure puisqu'il s'agit, déjà dans le concept de Smart Factory , de mieux produire en consommant moins d'énergie. C'est tout l'intérêt d'exploiter l'intelligence des capteurs qui peuvent se mettre en veille automatiquement par exemple en cas de non-utilisation.

Franck Mercier. L'efficacité énergétique est traitée dans l'Industrie 4.0. Nous avons déjà des références avec Volkswagen au travers d'une coopération. Grâce à nos outils de PLM nous avons pu réduire la consommation énergétique de 10% à 50% en utilisant des outils de simulation de mouvements des robots. Nous avons également rénové une ligne de presse en combinant des variateurs de vitesse Simotion et notre outil de PLM, ce qui a permis de diminuer de 40 % la consommation d'énergie. De leur côté, les conducteurs automobiles ont vu apparaître des systèmes Stop & Go depuis quelques an-nées.Ilest tout à fait envisageable d'utiliser ces mêmes idées sur une ligne d'assemblage automobile en coordonnant l'alimentation des robots pendant les phases d'arrêt de pro-duction.

Mesures. Quelle est la place des concepts comme les FabLab et plus globalement des usines mutualisées pour la mise à l'échelle industrielle des prototypes?

Franck Mercier. Le concept de FabLab a été poussé par le MIT ( Massachusetts Institute of Technologies ) de Boston. Dans les recommandations de l'Industrie 4.0, il n'est pas clairement stipulé. Son objectif, entre autres, reste d'éviter de fabriquer des prototypes grâce à l'utilisation d'outils de PLM qui permettent la conception, la modélisation et le test du produit.

Mesures.L'Usine connectée va-t-elle devenir ''mobile'' ?

OlivierVallée. Je ne pense pas que cela soit le but. Un des enjeux majeurs de l'Usine intelligente est la relocalisation industrielle sur le vieux continent avec la sauvegarde des emplois par le fait de se différentier de la production de masse des pays émergents et grâce à la fabrication à la demande de produits personnalisés. Bien sûr, il existe des unités de fabrication conditionnées dans des conteneurs maritimes. Cela permet de ramener l'usine sur place. Les usines pourront donc venir de n'importe où et aller n'importe où. Ce modèle convient à de petites séries ou pour démarrer une activité de production industrielle. Quant à la mutualisation des moyens de production pour la mise à l'échelle industrielle, elle pose la question du respect de la propriété intellectuelle de clients concurrents qui opèrent dans la même usine.

Mesures. L'usine connectée semble également poser la question de la sécurité des systèmes d'information…

Olivier Vallée. En effet. Chacun va vouloir éviter de se faire pirater son système d'information comme cela a été le cas avec le malware Suxnet qui a permis de neutraliser l'enrichissement de l'uranium en Iran. Les pirates peuvent avoir un pouvoir terrible. En développement, les liaisons entre l'ERP de SAP jusqu'au capteur, avec le déploiement d'Ethernet et deWindows, l'usine est de plus en plus vulnérable. Il est vraisemblable qu'on en arrive à faire d'autres choix technologiques. Autrefois, on piratait la propriété intellectuelle, demain on pourra pirater le savoir-faire des superviseurs Scada. C'est d'autant plus sensible dans les usines mutualisées. Ce danger est encore plus grand avec l'usine mobile.

Des unités de fabrication sont conditionnées dans des conteneurs maritimes afin de ramener l'usine sur place. Ces unités pourront donc venir de n'importe où et aller n'importe où pour fabriquer de petites séries ou pour démarrer une activité industrielle. ” Franck Mercier

Mesures. Qui sont les acteurs de l'Industrie 4.0? Et quelle est la place de l'Europe?

OlivierVallée. Ce qui est unique avec l'Industrie 4.0, c'est que tout le monde est acteur dans cette démarche. Coté constructeur, c'est la mise à disposition de la technologie (réseaux, contrôleurs, capteurs, logiciels…), mais également des intégrateurs et des ingénieries qui doivent avoir la vision globale de l'usine ainsi que des clients finaux qui doivent adopter un nouveau modèle social avec un meilleur partage des compétences. Il y a trois grands pôles : l'automatisme (ABB, Beckhoff Automation, B&R, Emerson, Mitsubishi, Omron, Rockwell Automation, Siemens, Schneider Electric…), l'infrastructure réseau (Cisco, Hirschmann, Siemens…) et l'informatique avec les éditeurs d'ERP (SAP, Oracle, JD Edwards, Microsoft, Infor), de PLM, de MES et d'EMI. Côté BI, le Big Data va développer la contextualisation de la météo, par exemple. Si on annonce du beau temps,les supermarchés vont envoyer davantage de chipolatas à l'usine de transformation de viande en prévision de la demande des consommateurs qui voudront faire des barbecues.Il va falloir créer des modèles capables de travailler par apprentissage.

Franck Mercier. On trouve des sociétés comme Trumpf Werkzeugmaschinen, ZVEI, HP, Bitkom, Bosch Software Innovations, VDMA, Acatech, RWTH, Siemens, Infineon, IG Metall, Bettenhausen, SAP, Telekom AG, WBK, Software AG, Deutsche Telekom, BMW, Festo, DFKI, IWB, Daimler, Thyssen Krupp, ABB ainsi que des instituts académiques comme le Fraunhofer-Institut IPA, Jacobs University Bremen, la National Academy of Science and Engineering, le German Research Center for Artificial Intelligence… Nous espérons que cette initiative puisse être reprise par l'Europe et que de nombreux acteurs européens la rejoignent.

Mesures. Quelles sont les start-up qui travaillent avec les gros ? Comment se construisent les écosystèmes de collaboration entre les start-up qui innovent et les fournisseurs qui seront les ensembliers de l'Industrie 4.0?

Franck Mercier. L'idée de l'Industrie 4.0 est aussi d'associer les petites et moyennes entreprises. Car il faudra développer des solutions technologiques et organisationnelles adaptées aux besoins des PMI. Il sera nécessaire de profiter des connaissances d'experts dans chaque domaine de compétence.