L'avenir de la gestion des opérations de fabrication :à la croisée des plates-formes MES et IoT

Dans tous les secteurs, le l'accélération des cycles d'innovation de produits et la variabilité croissante des demandes du marché mettent à l'épreuve les usines et les orga...

Dans tous les secteurs, l'accélération des cycles d'innovation de produits et la variabilité croissante des demandes du marché mettent à l'épreuve les usines de fabrication et les organisations qui ont été principalement conçues pour l'efficacité. Ajoutez à cela la tendance générale vers des produits plus personnalisés, et vous comprendrez pourquoi l'un des principaux moteurs de la révolution « Industrie 4.0 » (I4.0) est la flexibilité. Inutile de dire que les impératifs de productivité et de qualité ne disparaîtront pas; en fait, le succès exige aujourd'hui efficacité et flexibilité. Au fur et à mesure qu'ils passent des preuves de concept initiales aux implémentations à grande échelle, les fabricants auront besoin d'une nouvelle approche de la gestion des opérations de fabrication (MOM), qui remet en question l'écosystème MES tel que nous le connaissons.

L'avenir du MES                         

Le renouvellement accéléré des produits et leur personnalisation accrue nécessitent une intégration beaucoup plus étroite entre la gestion du cycle de vie des produits (PLM) et les processus de fabrication. Un flux continu de données de définition de produit permet d'accélérer l'introduction de nouveaux produits ou variantes, ce qui permet de gagner des semaines ou des mois sur le délai de mise sur le marché des innovations de produits ou de services.

L'adaptation à la demande fluctuante du marché nécessite des usines flexibles qui peuvent monter et descendre et changer presque instantanément, tout en garantissant une traçabilité de bout en bout pour des raisons de conformité ou de service client. Pour toutes ces raisons, le rôle du MES en tant que "bras d'exécution" de l'ERP est renforcé, et la plupart des leaders de l'industrie 4.0 le considèrent toujours à juste titre comme l'épine dorsale de leurs opérations de fabrication.

Un nouveau paradigme

Tout en reconnaissant l'importance d'un système central MES bien conçu, la plupart des fabricants sont confrontés à des problèmes similaires. La plupart des implémentations MES ont commencé il y a plus de dix ans, lorsque l'écart IT/OT était encore important et nécessitait beaucoup de câblage. Par conséquent, et pour garantir des opérations ininterrompues, l'ajout ou l'évolution de fonctionnalités est toujours lié à des cycles de publication/mise à niveau de plusieurs années. Deuxièmement, la majorité des solutions MES ont été conçues à une époque où les modèles standards actuels qui rendent les solutions logicielles à la fois flexibles et évolutives, dans le cloud ou sur site, en étaient encore à leurs balbutiements.

Lorsqu'ils s'adressent aux responsables de la production, ils mettent l'accent sur deux exigences principales pour la gestion des opérations de fabrication :

1. Pour garder sous contrôle des opérations plus complexes et évoluant rapidement, elles ont besoin d'une visibilité de bout en bout, au-delà des limites des systèmes. Pour prendre les bonnes décisions, ils ont non seulement besoin de données de production en temps réel, mais également dans le contexte de données de référence provenant du PLM ou de l'ERP.
2. Pour faire face à l'accélération du rythme des changements, ils ont besoin d'une structure dorsale stable, mais également de la capacité de l'étendre de manière flexible avec des applications spécifiques à des problèmes qui enrichiront éventuellement le système central.

Outre son rôle traditionnel, le MES doit ensuite fournir des capacités d'intégration, d'analyse et de développement d'applications flexibles et puissantes, pour lesquelles il n'a clairement pas été conçu.

Rôle de l'IoT

Développées à l'origine pour connecter des produits et offrir des services étendant ceux-ci, les plates-formes IoT - telles que GE Predix, Siemens Mindsphere ou PTC Thingworx - regroupent ces fonctionnalités dans une solution intégrée, généralement facilement accessible dans le cloud. De nombreux fabricants les ont ensuite sélectionnés pour développer des solutions ponctuelles, explorant le potentiel de l'IoT et de l'analyse de données volumineuses pour optimiser leurs opérations.

De petites start-up ont également vu l'opportunité et ont utilisé ces plateformes pour proposer des solutions packagées dans les domaines de la maintenance prédictive, de la gestion de la performance des actifs et de l'optimisation de la production. Enfin, les principaux acteurs du cloud ont également commencé à proposer des frameworks spécifiques à l'IoT qui fournissent toutes les fonctions de base, de la connectivité en atelier à l'apprentissage automatique.

La majorité des clients industriels avec lesquels nous nous engageons sont au même stade. Les premiers pilotes de preuve de concept ont démontré que des économies significatives pouvaient être réalisées en termes de fiabilité, de rendement ou d'efficacité globale des actifs et même des lignes de production complètes. De plus, ces projets pilotes ont également démontré la flexibilité des plates-formes IoT, leur permettant de raccourcir considérablement le temps de développement de solutions ponctuelles à une variété de défis opérationnels. Mais ces projets pilotes, pour la plupart ascendants, ont souvent conduit à la prolifération de technologies incompatibles, ce qui a parfois conduit les DSI à intervenir pour mettre un terme aux coûts incontrôlables et aux problèmes de sécurité.

La question qui nous est souvent posée est de savoir comment aller au-delà de ces expériences, en évitant la prolifération des technologies, mais sans étouffer l'innovation de processus locale.

Pas seulement la technologie     

Les projets pilotes ont également confirmé qu'I4.0 est une transformation beaucoup plus profonde que le déploiement d'une automatisation plus intelligente. L'optimisation des opérations à la volée, basée sur les données, est une évolution profonde de la culture managériale. Le directeur de production, dont la valeur réside dans sa compréhension intuitive des opérations, doit accepter que l'analytique soutienne et améliore son intuition et l'automatise progressivement.

Semblable à la façon dont le moteur I3.0 pour l'automatisation a obligé le soudeur à évoluer vers un programmeur de robot, en utilisant des technologies avancées pour rendre les robots plus intelligents et plus autonomes, I4.0 signifie la même évolution pour la gestion de la production. Au lieu de passer 80 % de leur temps à gérer l'usine, leur rôle nécessitera de peaufiner un système qui le rendra encore plus intelligent et éventuellement autonome.

Si vous pensez qu'il s'agit d'une transformation triviale, lors de votre prochaine visite d'usine, vérifiez si le tableau de bord de production récemment déployé reflète vraiment la réalité de l'atelier et est utilisé pour piloter la production. Mais dans quelques rares cas, le superviseur expliquera quand même de manière assez convaincante pourquoi il a toujours besoin de sa propre feuille de calcul XL pour piloter les opérations et animer la réunion de production quotidienne.

En creusant plus profondément, vous constaterez que ses dernières demandes pour quelques capteurs supplémentaires et des analyses simples pour mieux comprendre un problème persistant ont pris 6 mois pour être satisfaites et que l'automatisation de la solution qu'il a finalement élaborée ne sera pas possible en raison du coût et du temps. cela prendrait en fonction du paysage IT/OT existant.

Le MES du futur    

Dans tous les secteurs, les DSI envisagent désormais un avenir où les plates-formes MES et IoT seraient déployées côte à côte et intégrées au fil du temps dans une plate-forme flexible et évolutive pouvant prendre en charge leurs stratégies I4.0 au cours des prochaines décennies.

Si l'état initial des entreprises est assez différent, l'orientation générale est assez similaire. Tout d'abord, désencombrer le MES des développements spécifiques et déployer un système de base rationalisé, axé sur le côté procédural des opérations, étroitement intégré à l'ERP, y compris les exigences de reporting standard/réglementaires. Revenir à une implémentation standard "no mods" limite les coûts tout en permettant de profiter de l'innovation du fournisseur via des mises à jour régulières. L'orientation générale étant vers plus d'ouverture, basée sur les standards du cloud, les systèmes MES deviendront également plus faciles à intégrer dans les architectures modernes. Deuxièmement, tirez parti de la plate-forme IoT pour développer des applications de surveillance et d'optimisation des performances qui nécessitent une évolution constante et un cycle de vie beaucoup plus rapide. La plate-forme est utilisée pour comprendre, résoudre et qualifier des problèmes précis, la solution qualifiée alimentant ensuite les exigences de la prochaine version du MES. Cela ne fait évidemment pas de mal si la plate-forme permet également de mettre en place une solution temporaire pour commencer à payer la mise à niveau.

Lorsqu'il est correctement soutenu par les bons investissements pour développer les nouvelles compétences mentionnées ci-dessus, le déploiement d'une plateforme IoT peut alors accélérer considérablement la transformation I4.0. La création d'une équipe dédiée aux données, comprenant à la fois des experts en processus tournés vers l'avenir et des scientifiques des données qui peuvent aller d'usine en usine pour soutenir les pilotes et les déploiements, est l'un de ces domaines dans lesquels la plupart des dirigeants ont investi. Certaines de ces équipes de données comprennent également des équipes de développement agiles qui peuvent produire des versions successives d'applications répondant à des problèmes à fort impact, en étroite collaboration avec des ingénieurs de processus et des superviseurs de production.

Le développement de modèles d'architecture permettant une intégration transparente entre les implémentations MES prêtes à l'emploi et les applications analytiques sur mesure basées sur une plate-forme est un axe majeur de co-innovation avec des clients leaders. La bonne nouvelle, c'est que ce sont les mêmes modèles que nous avons déployés avec succès sur le front-end des entreprises autour des packages CRM.

Des équipes multidisciplinaires d'ingénieurs de processus, de scientifiques des données et d'architectes cloud explorent les possibilités d'atteindre l'état des opérations autonomes, une application à la fois, en tirant parti de la puissance des technologies cloud. Dans un avenir pas si lointain, la notion de Manufacturing App Store pourrait très bien devenir une réalité.

Par Pascal Brosset, CTO Digital Manufacturing, de Capgemini