Connecter l'usine : comment l'IIoT transforme la gestion des données d'atelier

Alors que l'IIoT passe de la théorie à la réalité, la gestion des données d'atelier gagne en importance

Il fut un temps, pas si lointain, où l'Internet industriel des objets (IIoT) semblait théorique. L'idée de gérer les machines d'usine via smartphones, tablettes et autres appareils attirait beaucoup d'attention. La question était de savoir à quelle vitesse cela prendrait. Avec les avancées technologiques et les exigences métier, la réponse a été : très rapidement.

« Je suis impliqué dans la fabrication depuis plus de 40 ans », a déclaré Gregg Bigleman, responsable des solutions de gestion d'outils TMS chez Zoller Inc. (Ann Arbor, MI), qui fabrique des pré-régleurs et machines de mesure d'outils. « Quand j'ai commencé, les directeurs d'usine étaient des professionnels chevronnés. Le directeur d'usine était un dieu de la fabrication tout-voir, tout-savoir. »

Les clients dans des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale et l'énergie « exigent des réductions de coûts d'année en année », a-t-il dit. « Vous devez connaître l'information [du terrain d'usine], vous devez savoir qu'elle est exacte. On ne peut plus le faire comme avant avec le directeur d'usine se promenant avec tout dans sa tête. »

Même les petits fabricants « veulent en faire partie », a déclaré Mike Rogers, directeur de l'automatisation chez Predator Software Inc. (Beaverton, OR).

« Tout ce qu'ils entendent, c'est Industrie 4.0, IIoT et tout va être connecté », a dit Rogers.

« Les avantages de l'Industrie 4.0 — efficacité maximale, qualité supérieure, rentabilité accrue — mènent tous à fabriquer plus vite, mieux et moins cher », a déclaré Pete Tecos, vice-président exécutif de 5ME LLC (Warren, MI). « Alors maintenant que des standards ont été développés et adoptés, que les technologies ont évolué et que des bénéfices tangibles ont été atteints. »

L'aérospatiale est un exemple d'industrie adoptant l'usine connectée, a déclaré Mohamed Abuali, PDG Amériques pour Forcam Inc. (Cincinnati).

« Il faut 2,3 millions de pièces pour fabriquer un Boeing 787, avec 5 500 usines dans la chaîne d'approvisionnement et un délai de 10 ans par avion », a-t-il dit. « Cela signifie une pression significative sur la chaîne d'approvisionnement avec d'énormes arriérés. La technologie et la numérisation sont une stratégie cruciale pour atteindre des améliorations de performance significatives. »

Les entreprises impliquées dans la gestion des données d'atelier disent que les clients font leurs devoirs sur la technologie.

« Les frontières se sont considérablement estompées entre Industrie 4.0, IIoT et Fabrication Pilotée par les Données au point qu'elles sont vraiment un seul concept maintenant aux yeux du client », a déclaré David McPhail, président et CEO de Memex Inc. (Burlington, ON). Les fabricants, a-t-il dit, « compilent un compendium de bonnes informations, ce qui mène à un prospect plus éduqué. » Memex, a-t-il dit, « peut se concentrer sur la valeur créée par l'adoption de technologies de support. »

Les améliorations technologiques ont accéléré l'adoption de telles technologies.

« Les vitesses de traitement informatique ont augmenté et le matériel capable d'analyser d'énormes quantités de données est accessible à tous », a déclaré Jody Romanowski, CEO et associé chez Cimco Americas (Streamwood, IL). « De plus, je pense que les gens voient de grandes quantités de données traitées dans de nombreux aspects de leur vie. Il est raisonnable d'étendre cela à leurs processus de fabrication. »

« Si vous pouvez collecter des données et obtenir des métriques sur votre activité en portant simplement un appareil, il semble raisonnable que vous puissiez avoir des données sur exactement ce que votre machine-outil a fait toute la journée également. »

Pourtant, c'est aux préoccupations de gestion des données d'atelier de convaincre les clients. Le terme Industrie 4.0 « nous donne un moyen instantané de catégoriser ce que nous faisons », a déclaré Jim Finnerty, chef de produit chez Wintriss Controls (Acton, MA). « En ce sens, les présentations sont plus faciles. Mais cela ne semble pas nous avoir aidés à conclure plus de ventes. »

Voici un aperçu de la façon dont les entreprises s'adaptent aux changements.

« Une seule partition »

Zoller se positionne comme « une solution à partenaire unique » pour aider les clients à trier toutes les données disponibles.

Les gestionnaires « se sont retrouvés enfermés dans leur bureau à essayer de creuser dans cette inondation d'informations non triées, non filtrées, dans une tentative de découvrir ce qui était pertinent dans cette masse de données non pertinentes », a dit Bigleman. « Une vraie gestion numérique d'outils nécessite une source unique pour fonctionner efficacement ; une base de données, que toute l'opération utilise. Un orchestre de fabrication jouant sur une seule partition. »

« Ce vers quoi nous évoluons maintenant, c'est qui peut mettre cette information dans un format tel que les fabricants puissent prendre des décisions éclairées basées sur des données en temps réel », a-t-il dit.

Zoller était traditionnellement connu comme fabricant d'équipements de pré-réglage et de dispositifs de mesure. Il se positionne maintenant comme une entreprise de « solutions », son équipement étant capable d'aider les clients à développer des plans pour qu'ils n'aient pas besoin d'autant d'inventaire pour les machines-outils tout en minimisant les temps d'arrêt.

« Tout dans le système de fabrication peut être contrôlé via la base de données Zoller », a dit Bigleman.

L'entreprise propose une gamme de machines de pré-réglage, d'équipements d'inspection pour outils de coupe, de logiciels, de solutions de distribution automatique et d'outils de transfert de données.

Zoller n'a pas supprimé d'emplois pendant la récession de 2007 et 2008, a dit le dirigeant. Au lieu de cela, l'entreprise planifiait la transition vers les « solutions ».

La société mère de Zoller en Allemagne est dirigée par Eberhard Zoller, membre de la deuxième génération de la famille fondatrice. Zoller Inc. est supervisée par Alexander Zoller, membre de la troisième génération. « Sa vision est d'être en avance sur les clients », a dit Bigleman. « Il est toujours focalisé sur une approche basée sur les solutions. »

Zoller Inc. embauche des programmeurs informatiques et d'autres employés. Elle construit un siège social plus grand, également à Ann Arbor.

La direction des usines « peut avoir des informations véritablement pertinentes dans un format compréhensible à portée de main, tout en se promenant dans l'opération », a dit Bigleman.

« Structure de l'entreprise »

La gamme de Predator inclut son logiciel Tracker qui surveille « tous les outillages », y compris les jauges et fixations, sur un terrain d'usine, a dit Rogers. D'autres produits incluent Predator MDC pour la collecte automatique de données, Predator RCM pour la fabrication de cellules robotiques et Predator Virtual CNC pour la simulation 3D de machines, selon le site web de l'entreprise.

Predator facture aux clients des frais de maintenance annuels. « Si vous êtes à jour avec nous sur les frais de maintenance, vous aurez accès » aux mises à jour logicielles, a-t-il dit. Les clients « hériteront de toutes les nouvelles fonctionnalités que nous développons… Ils savent qu'ils auront le dernier cri. »

Predator adapte ses offres logicielles aux grands et petits fabricants. « Tout dépend de la structure de l'entreprise », a dit Rogers. « Si vous avez 100 ou 200 personnes faisant tourner ces machines manuellement, nous allons créer plus de chaos en essayant de leur fourrer tout ce que Predator fait dans la gorge. Nous allons apprendre ce qui fonctionne pour votre atelier. »

L'entreprise logicielle cherche l'avis des opérateurs machines chez ses clients. « Nous devons savoir s'il est temps de remplacer la machine. La plupart des gens veulent travailler et être rentables pour l'entreprise. »

Selon Rogers, Predator cherche également des informations plus détaillées sur les postes de travail. « Cela aide à identifier les goulots d'étranglement cachés », a-t-il dit.

Intérêt aérospatial

Chez Forcam, de nombreux clients « poussent pour établir leurs initiatives numériques internes afin de repositionner leurs usines pour la croissance », a dit Abuali.

Forcam a lancé son Smart Factory Starter Kit en 2016. L'idée est « de prouver que la fabrication intelligente n'a pas besoin d'être coûteuse, un processus long sans accès aux données et avec peu de retour », a-t-il dit. « Nous avons prouvé qu'en trois mois d'essai, les entreprises peuvent atteindre au moins 10 % d'amélioration de productivité sur leurs trois machines sélectionnées. »

L'entreprise prévoit d'offrir une mise à jour du package cette année.

L'entreprise a également lancé la Forcam Academy l'an dernier pour fournir aux clients information et formation afin de maximiser les bénéfices du logiciel Forcam Force. Après formation par la Forcam Academy, les clients ont pu faire leurs propres mises à jour logicielles, selon l'entreprise.

L'aérospatiale a été un domaine en croissance pour Forcam. Un client, GKN Aerospace, « a pu réduire le temps de cycle des pièces de plus de 20 % en moins de six mois », a dit Abuali.

Forcam vise également les grands et petits clients.

« Forcam croit que l'Usine Intelligente consiste à connecter plusieurs points », a dit Abuali. « Si l'équation est correctement équilibrée, elle mènera à une adoption significative par les grands et petits ateliers. »

Abuali a dit qu'un client Forcam, Richards Industries, a 150 employés et 30 machines. « Richards Industries collectait manuellement les données sur le terrain d'usine jusqu'à ce qu'ils choisissent Forcam » pour la gestion des données d'atelier. « Ils ont amélioré la productivité de plus de 40 % en six mois » avec un retour sur investissement de 250 %.

Technologie « évolutive »

5ME fait également partie des entreprises adaptant leurs produits à la taille et aux conditions des clients.

« C'est pourquoi nous aimons en apprendre le plus possible sur les opérations d'un client », a dit Tecos de 5ME. « Plus nous en savons, plus nous pouvons aider à ajuster l'information bénéfique et fournir la vraie valeur qui peut transformer une entreprise… Nous obtenons plus de retours et de demandes de fonctionnalités supplémentaires et de fonctionnalités améliorées. »

« Cette technologie est évolutive », a dit Tecos. « Les ateliers peuvent commencer avec la surveillance d'une seule machine — peut-être une bête de somme qui génère beaucoup de revenus — et puis s'étendre au fur et à mesure que cela a du sens… Le coût de mise en œuvre des solutions Industrie 4.0 ne devrait pas être un obstacle pour les petits ateliers. »

5ME a lancé Freedom 4.0, destiné à compléter les systèmes Industrie 4.0. L'application est accessible depuis n'importe quel appareil avec un navigateur. Elle prend également en charge le standard MTConnect de l'Association for Manufacturing Technology.

De nombreux clients 5ME donnent à l'entreprise accès à leurs installations Freedom 4.0. 5ME déploie des mises à jour ou upgrades à distance à des moments convenus mutuellement.

Aussi, « Nous sommes engagés dans des projets impliquant la santé machine, la santé processus, la maintenance prédictive et l'interfaçage avec une variété de systèmes métier dans l'environnement de fabrication », a dit Tecos.

Adopteurs précoces

Chez Memex, « Nous ne menons plus avec le "comment faire", mais plutôt les bénéfices métier et résultats concernant l'adoption de ces concepts et technologies », a dit McPhail. « Nous appelons cette approche l'approche "pourquoi devrais-je le faire", qui établit la valeur métier dès le départ. »

Les clients cibles de l'entreprise « sont encore dans la phase d'adoption précoce, mais ceux qui comprennent demandent rapidement de nouvelles façons innovantes de consommer et d'afficher les données collectées », a-t-il dit.

En conséquence, cela « nous oblige à innover continuellement pour répondre à la demande », a dit McPhail. « L'innovation constante mène à la différenciation, et la différenciation est ce pour quoi nous nous efforçons. »

Un des produits de Memex est Merlin Tempus, qui, selon l'entreprise, fournit des métriques et capacités analytiques pour réduire les temps d'arrêt et augmenter la production. Tempus a reçu le prix Frost & Sullivan 2016 pour le leadership mondial en surveillance machine.

« Tempus est notre nouvelle plateforme IIoT du futur et est l'aboutissement de trois ans d'efforts et de plusieurs millions de dollars d'investissement », a dit McPhail.

« Maintenant grand public »

« Les grands et petits ateliers adoptent cette technologie rapidement et je pense qu'il y a une pression sur tous les ateliers pour implémenter ce type de technologie », a dit Romanowski de Cimco. « Je pense que ces types de systèmes sont maintenant grand public. »

Selon Romanowski, « Nous voyons plus de machines avec MTConnect ou un autre standard pour la collecte de données bien que ces protocoles soient disponibles depuis de nombreuses années. Les clients savent maintenant qu'ils doivent s'assurer que leurs machines sont livrées avec les protocoles de collecte de données installés. »

L'entreprise a lancé Cimco V8 l'an dernier.

« Les points forts de cette version MDC-MAX V8 incluent l'optimisation de base de données, une mise à jour d'interface et un traitement de données plus efficace », a dit Romanowski. « La plupart des clients continueront à ajouter des fonctionnalités à leurs systèmes MDC et nécessitent souvent notre aide pour ajouter des façons supplémentaires d'analyser l'information collectée par notre système. »

Implémentation

« Nous sommes spécialisés dans les logiciels de suivi des temps d'arrêt et d'efficacité », a dit Finnerty de Wintriss. « La chose particulière avec ce type de logiciel est que si nous faisons bien notre travail, nous nous rendons obsolètes. »

« Une fois les temps d'arrêt réduits au minimum et l'efficacité élevée au maximum, la simple tâche d'utiliser et maintenir le système de suivi des temps d'arrêt devient une source mesurable d'inefficacité. »

Finnerty a également dit que les petits ateliers peuvent être plus rapides à adopter les systèmes Industrie 4.0.

« Une fois qu'un petit atelier détermine que c'est bénéfique, l'implémentation est plus rapide », a-t-il dit. « Faire investir une grande entreprise dans quelque chose de nouveau, c'est comme faire un demi-tour avec un cuirassé. »