IoT dans la fabrication : 8 cas d'utilisation clés et tendances émergentes pour réussir l'Industrie 4.0

L'IoT dans la fabrication est en plein essor dans le paysage industriel. Avec l'Industrie 4.0, les dirigeants d'entreprise vivent une nouvelle vague de changement technologique.

Ce changement de paradigme aide à piloter une stratégie pérenne. Cette vision peut aider les entreprises à devenir plus adaptatives, innovantes et résilientes.

Intégrer les tendances IoT réussies est impératif pour se démarquer en tant que partenaire mondial. Les dirigeants devraient donc aspirer à créer un écosystème mêlant technologies de pointe, telles que l'IA, les wearables et l'impression 3D.

Ces technologies de niche peuvent soutenir les cas d'utilisation IoT à plus forte valeur ajoutée dans la fabrication et booster les ROI !

L'IoT dans l'industrie manufacturière

L'Internet industriel des objets (IIoT) est une étape vers la transformation des usines traditionnelles en espaces intelligents.

L'IoT dans la fabrication entraîne une disruption sans précédent et peut contribuer à rendre les usines plus sûres pour les travailleurs de première ligne, augmentant la productivité et l'efficacité. Et oui, cela peut vous faire économiser des millions de dollars ! Voici un aperçu de quelques statistiques éloquentes.

• Les experts prévoient que la taille du marché mondial de l'IoT dans la fabrication passera de 33,2 milliards USD en 2020 à 53,8 milliards USD en 2025, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 10,1 %. (Markets and Markets, 2020)
• Selon un rapport de PwC, 90 % des fabricants estiment que la numérisation du processus de production apportera plus d'avantages à long terme que de risques. (PwC, 2020)
• Selon une étude, aux États-Unis, environ 35 % des fabricants collectent et exploitent les données générées par des capteurs intelligents pour améliorer les processus de fabrication. (Mordor Intelligence, 2021)
• Une autre étude souligne qu'environ 34 % des fabricants considèrent qu'il est vital que les fabricants américains adoptent l'IoT dans leurs opérations. De plus, l'IoT est devenu partie intégrante d'un écosystème pour les fabricants, où logiciels, cloud computing et outils d'analyse sont combinés pour transformer les données brutes de diverses sources en prédictions significatives, présentées dans des interfaces conviviales. (Mordor Intelligence, 2021)
• L'Amérique du Nord a fait des progrès considérables dans l'adoption de l'IoT, notamment dans les secteurs industriel, manufacturier et automobile. Selon smartamerica.org, le gouvernement américain devrait dépenser environ 41 000 milliards de dollars en 20 ans pour moderniser son infrastructure de sécurité IoT. (AIMultiple, 2021)
• Les experts soulignent que la fabrication discrète, le transport & logistique et les services publics dépenseront chacun 40 milliards de dollars sur les plateformes, systèmes et services IoT. (Statista, 2021)
• 58 % des fabricants affirment que l'IoT est nécessaire pour transformer numériquement les opérations industrielles. L'enquête a également mis en évidence que les coûts d'investissement sont l'obstacle le plus significatif à une adoption plus rapide de l'IIoT dans la fabrication. (GE, 2017)
• Selon Accenture, 46 % des répondants parmi les entreprises américaines voient dans l'IoT une opportunité d'augmenter la productivité des employés. (Accenture, 2015)

En résumé : Le passage vers l'Industrie 4.0 est évident dans l'industrie manufacturière. Les fabricants sont impatients d'adopter la fabrication intelligente, évoluant vers un nouveau niveau de systèmes de fabrication interconnectés et intelligents.

Comment l'IoT transforme l'industrie manufacturière

La numérisation redynamise le paysage manufacturier. Les entreprises cherchent à transformer leurs écosystèmes grâce à des technologies innovantes.

Les études de recherche montrent également que les leaders numériques adoptent des solutions Industry 4.0 révolutionnaires. Aujourd'hui, les parcours de réussite numérique sont inspirants. Voici un aperçu rapide de la manière dont l'IoT transforme l'industrie manufacturière.

Prédire les pannes précoces

Selon un cabinet d'analystes, 82 % des entreprises ont connu des temps d'arrêt non planifiés ; et les temps d'arrêt non planifiés dans la fabrication peuvent coûter à une entreprise jusqu'à 260 000 $ par heure. Les arrêts machines et les dommages peuvent être critiques pour les entreprises manufacturières. De plus, ils peuvent également mettre en danger les travailleurs de première ligne.

Les dispositifs IoT disposent de divers capteurs qui peuvent surveiller la température, les vibrations, la tension, les courants, et plus encore. Ainsi, ces capteurs peuvent aider à détecter les signes avant-coureurs de pannes potentielles, créant un lieu de travail plus sûr.

Marges plus élevées et satisfaction client accrue

Les fabricants ont des opportunités passionnantes avec l'utilisation de l'IoT et de produits connectés. Les avantages résultant des produits connectés commencent par l'amélioration de la prestation de services existante. Le diagnostic à distance augmente la satisfaction client et réduit le temps de réparation, ce qui aide à créer des liens plus forts avec les clients.

Ainsi, les signaux d'alerte précoce et de détection peuvent entraîner des améliorations de qualité dans les futurs produits. Et les nouveaux services peuvent garantir des marges plus élevées et une satisfaction client améliorée.

Gestion d'actifs améliorée via une chaîne d'approvisionnement connectée

Les fabricants font face à des attentes croissantes en matière de service client. L'une des attentes critiques est la réduction des délais de livraison.

Dans ce contexte, les fabricants explorent des réseaux de micro-logistique pour répondre aux besoins de livraison accélérés. L'utilisation de l'IoT dans la chaîne d'approvisionnement connectée au niveau des actifs aide à gérer les positions de stocks. De plus, elle offre une meilleure visibilité sur les stocks réels tout au long du réseau logistique complexe.

Mise en œuvre de l'intelligence opérationnelle

Les machines autonomes peuvent prendre en charge les travaux humains chronophages et pénibles, et les experts prédisent que c'est l'avenir de la fabrication.

Lorsque les machines sont connectées, cela permet de créer des réseaux intelligents qui communiquent et se coordonnent entre eux avec peu d'intervention humaine.

Amélioration de la qualité

Les capteurs IoT capturent des données sur les spécifications des produits et d'autres métriques, y compris les données de tiers à différentes étapes du cycle de vie du produit. De plus, les fabricants peuvent déterminer quels produits répondent aux spécifications de qualité et nécessitent une inspection physique.

Les données concernent la composition des matières premières utilisées et l'effet du transport et d'autres facteurs sur les produits finis. De plus, si elles sont intégrées au résultat, le système IoT fournira des données sur les réactions des consommateurs au produit. Ces informations peuvent aider à détecter et corriger les problèmes de qualité.

Planification et ordonnancement de la production améliorés

Une autre transformation réside dans le fait que les fabricants bénéficient d'une meilleure qualité de produit et de rendements d'usine grâce aux solutions IoT. Les entreprises connaissent une meilleure planification et ordonnancement de la production, ainsi qu'une surveillance en temps réel des lignes de production.

Par exemple, disons que votre organisation nécessite plus de cent inspections manuelles. Vous réalisez que ces contrôles prennent environ 20 % du temps de production total. Le scénario peut être renversé en automatisant les contrôles qualité.

Meilleure sécurité et sûreté de l'usine

La technologie IoT combinée à une analyse approfondie des données peut faciliter la sécurité en surveillant les KPI, notamment les accidents de véhicules, les absences des employés, les quasi-accidents, les blessures, et plus encore lors des opérations quotidiennes.

L'IoT assure une meilleure sécurité grâce à des informations en temps réel sur ces domaines significatifs. Ainsi, les problèmes peuvent désormais être traités immédiatement. De plus, les fabricants peuvent garantir la conformité aux réglementations en matière de santé, sécurité et environnement.

La sécurité a été un défi pour l'IoT, des attaquants malveillants ciblant la technologie comme point d'accès facile aux données d'une entreprise.

La préoccupation s'amplifie avec des fournisseurs disparates et des protocoles de sécurité sans normalisation actuelle. La technologie opérationnelle et l'IT devraient être liées pour prévenir les accès non autorisés et résoudre le problème de sécurité.

Cas d'utilisation IoT passionnants dans la fabrication

Surveillance à distance

La surveillance à distance est un cas d'utilisation majeur pour les dirigeants dont les actifs industriels peuvent trouver une utilité immense avec des actifs connectés IoT. Ici, les capteurs IoT peuvent surveiller l'utilisation et l'état des équipements, ce qui aide à évaluer les performances. De plus, les capteurs peuvent également aider à déployer le service en cas de problèmes.

Ce modèle ouvre de nouvelles voies vers un modèle d'affaires entièrement nouveau : l'Équipement en tant que service.

Par exemple : Armal, un fabricant leader de toilettes portables, utilise des équipements de moulage pour créer des cadres et composants en plastique pour ses produits. Ils souhaitaient surveiller et optimiser la consommation d'énergie des machines.

Grâce à des capteurs IoT via un logiciel IoT industriel, ils ont pu suivre à distance la consommation d'énergie tout au long du cycle de production.

Le système de surveillance IoT en temps réel de la ligne de production a permis de réduire les coûts énergétiques des machines de près de 40 %. Ainsi, Armal a achevé son parcours de digitalisation en obtenant une solution IoT capable de surveiller l'énergie en temps réel pour chaque machine.

Jumeaux numériques

Le jumeau numérique gagne en popularité. IDC a cité que les entreprises ayant investi dans la technologie du jumeau numérique en 2018 pouvaient s'attendre à une amélioration de 30 % des temps de cycle des processus critiques. (IDC, 2017)

Ainsi, les dirigeants qui peuvent exploiter la puissance de l'IoT combinée au Jumeau Numérique peuvent bénéficier d'une analyse approfondie. Les technologies de Jumeau Numérique sont le Cloud, l'IoT, la Réalité Étendue (XR) et l'IA.

Donc, en appliquant l'approche IoT (alias Jumeaux Numériques), les entreprises peuvent créer des copies numériques robustes, des copies virtuelles d'objets physiques, et leur application sur le terrain de fabrication peut être très utile. Avec des copies virtuelles d'équipements et de pièces de rechange, les gestionnaires peuvent simuler des processus, découvrir des problèmes et obtenir les résultats nécessaires sans risquer ni endommager d'actifs physiques.

Par exemple : Kaeser, une entreprise manufacturière leader et fournisseur de produits d'air comprimé, a appliqué les jumeaux numériques. La technologie a aidé l'entreprise à passer de la vente d'un produit à la vente d'un service.

Le système de Jumeau Numérique a fourni à Kaeser des données opérationnelles sur l'équipement tout au long de son cycle de vie, notamment le taux de consommation d'air.

La surveillance a permis à Kaeser de facturer les clients en fonction de la consommation d'air plutôt qu'à un taux fixe. En conséquence, l'entreprise a réduit les coûts des matières premières de 30 % et intégré près de la moitié de tous les fournisseurs majeurs utilisant des jumeaux numériques.

Gestion logistique

La logistique dans les entreprises manufacturières est risquée en raison du manque de contrôle sur la météo. De plus, la forte probabilité de fraude et le grand nombre d'actifs à gérer. Les entreprises qui dépendent fortement du transport peuvent envisager l'interconnexion pilotée par l'IoT entre divers dispositifs et systèmes.

Les applications IoT pour la logistique peuvent traiter de nombreux cas d'utilisation le long d'une chaîne d'approvisionnement typique, de l'entreposage à la gestion de flotte et au suivi des cargaisons. Ainsi, la technologie agit comme une force vitale derrière la transformation numérique.

Par exemple : Amazon, a bénéficié de bots de livraison autonomes et de casiers, augmentant la commodité de livraison et réalisant un profit. Ainsi, les fabricants peuvent bénéficier de coûts d'expédition réduits.

Le traitement automatique des commandes et les mises à jour de statut aident les entreprises à réduire le nombre de personnel de livraison et les coûts d'exploitation globaux. De plus, les bots connectés, lorsqu'ils sont utilisés pour la livraison du dernier kilomètre, peuvent réduire considérablement les coûts et augmenter la satisfaction client.

Les gestionnaires logistiques peuvent utiliser l'IoT pour les réparations et les dépenses en carburant. Ils peuvent optimiser leurs tâches couvrant la surveillance des coûts de carburant, les livraisons intelligentes, le diagnostic et les conducteurs. Une surveillance en temps réel de la performance des conducteurs et des véhicules augmente la sécurité des techniciens, réduit les dommages aux stocks et diminue les paiements d'assurance.

KPIs de fabrication

Les indicateurs clés de performance (KPI) dans la fabrication sont des métriques quantifiables qui donnent des informations critiques sur la performance de l'entreprise. Ces métriques sont importantes pour les fabricants car elles sont définies et mesurées pour aider les entreprises à se concentrer sur ce qui est le plus important. De plus, elles permettent de suivre, analyser et optimiser la performance sur une période donnée.

Il existe de nombreux KPI, et l'un des KPI de fabrication couramment utilisés est l'efficacité globale des équipements (OEE), qui est mesuré en calculant la performance, la disponibilité et la qualité de l'usine. Bien qu'étant une mesure adéquate de la performance, surtout au niveau de l'atelier, l'OEE devrait idéalement être utilisée avec d'autres KPI pour mieux comprendre la performance sous divers angles.

Les entreprises manufacturières peuvent choisir plusieurs KPI pour guider la prise de décision. Avoir un tableau de bord KPI facilement disponible peut maintenir les priorités de l'entreprise au centre de l'attention et garantir que l'organisation reste sur la bonne voie.

Tableaux de bord, rapports et analyses — il y a beaucoup à analyser sur le fonctionnement d'une entreprise. L'objectif est de réduire le temps et l'effort nécessaires pour comprendre si la performance correspond aux attentes. En fin de compte, les plateformes IoT industrielles aident à compiler et contextualiser les données en rapports et tableaux de bord simplifiés qui peuvent expliquer plus clairement la performance de l'entreprise.

Tendances IoT dans la fabrication pour 2022

Sécurité des employés

Selon le National Safety Council (NSC), le coût total des blessures au travail en 2019 était de 171,0 milliards de dollars. Ce chiffre incluait les pertes de salaires et de productivité, les frais médicaux et les frais administratifs. Il inclut également les coûts non assurés, y compris la valeur du temps perdu par les travailleurs autres que ceux ayant des blessures invalidantes, directement ou indirectement impliqués dans les blessures.

La fabrication est l'un des domaines industriels les plus dangereux avec de plus grandes possibilités d'accidents annuels. L'IoT dans la fabrication continuera d'être une tendance majeure pour améliorer la sécurité et prévenir les blessures liées au travail.

Avec l'utilisation de capteurs, on peut s'attendre à des données précises sur l'état d'une installation ou d'un équipement. De plus, il est facile de détecter les risques et dangers potentiels. Certains cas d'utilisation de l'IoT pour améliorer les mesures de sécurité incluent :

• Des wearables qui suivent la fréquence cardiaque et la tension artérielle des techniciens. Et on peut recevoir des notifications lorsqu'il devient dangereux pour eux de continuer à travailler.
• Des capteurs intelligents qui peuvent détecter les niveaux excessifs de chaleur, de pollution de l'air, de radiation ou de bruit et envoyer des alertes.
• Des capteurs d'incendie sensibles aux changements de température et détectant le feu.
• Exécuter la maintenance prédictive pour mettre hors service ou réparer les équipements défectueux avant qu'ils ne causent des dommages ou accidents.

Sécurité et confidentialité

La confidentialité et la sécurité sont devenues un objectif principal de plus en plus pour les spécialistes IT. La valeur visible accrue dans la fabrication expose le système aux cybermenaces, ce qui est une préoccupation pour les propriétaires d'IoT.

Il y a un besoin croissant de traiter les fuites de données ou les infections par malware (ou ransomware) pour transformer les usines traditionnelles en usines intelligentes et sécurisées. L'authentification est critique dans tous les domaines de l'IoT, qu'il s'agisse du cloud, du réseau ou des applications logicielles. Voici quelques façons de protéger l'écosystème IoT :

• Suivre les dispositifs IoT physiques et éviter qu'ils ne soient perdus ou volés.
• Identifier les risques et effectuer des évaluations de risques.
• Utiliser le chiffrement.

Le fait est que la sensibilisation et le processus de sécurité sont primordiaux, et cette tendance doit être ancrée dans la culture d'entreprise.

Automatisation Machine-à-Machine (M2M)

La technologie M2M a été initialement adoptée dans les environnements manufacturiers et industriels, où d'autres technologies, telles que SCADA et la surveillance à distance, aidaient à gérer et contrôler à distance les données des équipements. Le but principal de la technologie M2M est d'exploiter les données des capteurs et de les transmettre à un réseau.

L'un des meilleurs aspects à surveiller est la communication entre les appareils, et des capteurs intelligents peuvent être intégrés dans les appareils pour permettre la communication. Les systèmes IoT peuvent utiliser des capteurs pour communiquer et automatiser les décisions, y compris l'approvisionnement en matériaux, la prévision de la demande et des ventes, et la distribution sans interaction humaine.

Les fabricants qui souhaitent tirer parti de l'automatisation M2M devraient intégrer les données avec les logiciels d'entreprise. Avec l'ERP communiquant avec les produits et les machines, les techniciens peuvent surveiller de près la performance de fabrication et capturer des insights dans une seule solution. Voici quelques façons dont le M2M peut aider :

• Surveillance à distance.
• Réapprovisionnement des produits.
• Suivi et surveillance des actifs.

IoT mêlé à la VR et AR rapprochant les mondes numérique et physique

Lorsqu'il est combiné avec des données IoT, la VR et la AR peuvent apporter des avantages significatifs. Les avantages économiques incluent une amélioration des profits, une réduction des coûts, des opportunités innovantes pour les lignes de produits ou services, et plus encore.

La tendance IoT sera quelque chose à surveiller en 2022 et au-delà. Voici quelques exemples de cas d'utilisation d'applications AR/VR et IoT travaillant ensemble :

• Gestion des équipements — les données collectées par les capteurs IoT sur l'état des équipements peuvent être placées comme éléments virtuels, et aider davantage à visualiser les pannes et crashes en temps réel.
• Gestion des espaces — La AR peut aider à optimiser les emplacements d'inventaire d'usine et créer des itinéraires optimaux pour que les travailleurs naviguent en toute sécurité dans les installations.
• Formation des employés — Avec l'utilisation de données IoT, on peut créer un prototype virtuel d'équipement, de machinerie ou de produit et aider avec des simulations où les employés peuvent apprendre à les utiliser correctement.

Conclusion

L'IoT dans la fabrication présente des opportunités de croissance lucratives. Et certains acteurs majeurs explorent déjà des technologies de niche pour tirer parti de la numérisation et optimiser les avantages.

En fin de compte, cette technologie prometteuse peut tracer la voie pour l'industrie manufacturière et atteindre la prochaine génération d'excellence manufacturière.

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