Industrie 4.0 expliquée : ce que cela signifie pour la fabrication intelligente

Industrie 4.0 et fabrication intelligente. Que signifient ces termes ? Peuvent-ils être utilisés de manière interchangeable ou non ?

Il est presque impossible aujourd'hui d'évoluer dans l'industrie manufacturière ou l'automatisation industrielle sans avoir entendu ces termes à la mode sous une forme ou une autre. Ils semblent omniprésents, activement discutés par les leaders d'opinion, les experts du secteur, les stratèges et les dirigeants d'entreprise. Ils figurent dans les déclarations de mission et font même partie des objectifs annuels de nombreuses entreprises, ce qui donne l'impression que tout le monde sait exactement ce qu'ils sont. Mais si l'on creuse un peu et que l'on commence à demander aux gens ce qu'ils signifient, on découvre qu'ils seront soit honnêtes et diront « j'ai une idée, mais je ne sais pas vraiment », soit ils donneront une réponse totalement différente de la personne suivante. Et si c'est le cas, cela rendrait l'utilisation ou la réalisation de quoi que ce soit lié à ces concepts difficile, n'est-ce pas ?

Le but de cet article est d'aider à clarifier ces concepts, en les définissant, en expliquant leur relation mutuelle et avec votre organisation, et surtout, en répondant à la question : pourquoi sont-ils si importants en ce moment ?

Pour ce faire, nous devons aborder la raison pour laquelle les gens ont du mal à définir ces termes. La réponse simple est : il n'existe pas de définition universelle que l'on puisse consulter.

La naissance de l'Industrie 4.0

L'Industrie 4.0 (également connue sous le nom d'Industrie 4.0 en Europe), en tant que terme et concept, a vu le jour en 2011 au salon de Hanovre, où Bosch a décrit l'intégration généralisée des technologies de l'information et de la communication dans la production industrielle. L'ensemble de l'industrie, ainsi que le gouvernement allemand, se sont intéressés à cette idée. Un groupe de travail sur l'Industrie 4.0 a été formé, dirigé par Siegfried Dais, dirigeant de Bosch, et Henning Kagermann, ancien président et CEO de SAP et président de l'Académie nationale allemande des sciences et de l'ingénierie (acatech). En 2013, ce groupe de travail a présenté un ensemble de recommandations pour la mise en œuvre de l'Industrie 4.0 au gouvernement fédéral allemand. À partir de ce moment, la quatrième révolution industrielle est née, et les membres du groupe de travail sont devenus reconnus comme les pères fondateurs et la force motrice derrière l'Industrie 4.0.

Le document de 85 pages développé par le groupe de travail sur l'Industrie 4.0 commence par expliquer comment nous entrons dans la quatrième révolution industrielle, d'où la référence au « 4 » dans « Industrie 4.0 ». Pour aider à comprendre la quatrième révolution industrielle, il est utile de rappeler les trois premières, et comment nous en sommes arrivés là.

Histoire des révolutions industrielles

• La première révolution industrielle, souvent appelée « LA » Révolution industrielle, est en fait seulement la première des quatre révolutions à ce jour. Elle est passée du manuel au mécanique en exploitant la vapeur et la force hydraulique, remplaçant la force musculaire brute.
• La deuxième révolution a tiré parti de l'électricité et de la chaîne de montage pour générer la production de masse.
• La troisième révolution a décollé grâce à l'électronique et aux logiciels, l'exemple le plus emblématique de cette convergence étant l'ordinateur — et l'automate programmable (API) dans le contexte industriel. Cela a donné naissance à une ère d'automatisation de haut niveau.
• La quatrième révolution est celle qui se produit actuellement, selon cette étude. Le monde physique, le monde numérique et le monde virtuel entrent en collision, créant des produits, des procédures et des processus intelligents, et des usines intelligentes. L'étude décrit cette révolution comme étant apportée principalement par les systèmes cyber-physiques et l'Internet des objets pour créer un écosystème de fabrication hautement intelligent, intégré et automatisé qui s'étend bien au-delà du « plancher d'usine » traditionnel.

Diagramme représentant les quatre révolutions industrielles, avec l'aimable autorisation de l'auteur

Quand je parle de systèmes cyber-physiques, je fais référence à l'intégration de processus physiques, de calcul et de mise en réseau. Selon cyberphysicalsystems.org, des ordinateurs embarqués et des réseaux surveillent et contrôlent les processus physiques avec des boucles de rétroaction, où les processus physiques affectent les calculs et vice versa.

L'Internet des objets (IoT) fait référence à un réseau interconnecté de communication appareil-à-appareil qui n'a pas besoin d'interface humaine ou informatique, tirant généralement parti d'Internet. Pour autant que je sache, l'expression « Internet des objets » remonte surprenamment à 1999. Un employé de Procter & Gamble l'a utilisée pour décrire l'identification par radiofréquence, et depuis, l'expression n'a cessé de s'étendre et d'évoluer pour inclure beaucoup de choses. Cela pourrait facilement être un sujet de discussion à part entière.

Tenter de définir l'Industrie 4.0

En rassemblant tout cela, l'Industrie 4.0 n'est pas simplement une question de connecter des machines et des produits via Internet. C'est un changement de paradigme dans la façon dont nous organisons, gérons et abordons les affaires. En tant que société, nous commençons déjà à ressentir les impacts de l'Industrie 4.0. Non seulement les entreprises investissent, mais les gouvernements du monde entier y injectent beaucoup d'argent comme la voie de l'avenir.

Le groupe de travail a caractérisé l'Industrie 4.0 comme un concept axé sur la création de produits, procédures, processus et usines intelligents. Mais cette déclaration est si grandiose et vague qu'elle n'apporte presque aucune aide. Avec tout ce discours visionnaire, on peut facilement s'enthousiasmer et s'énergiser, mais nous n'avons toujours pas de définition. Le groupe de travail sur l'Industrie 4.0 n'en a pas vraiment fourni — et l'absence de définition est ce qui rend ce concept si abstrait et confus.

Depuis la réunion du groupe de travail, des gens du monde entier se sont emparés du concept d'Industrie 4.0. Chaque pays a tenté de le définir dans son contexte comme il l'entendait, ce qui signifie bien sûr des idées différentes partout.

À son niveau le plus basique, l'Industrie 4.0 est un terme large qui englobe différentes perspectives, industries, fonctions d'entreprise, technologies et domaines. Ce que j'ai constaté, c'est que la plupart des experts du domaine considèrent sa base conceptuelle holistique comme l'une de ses forces clés. La focalisation et la compréhension de l'Industrie 4.0 évoluent constamment en raison du niveau élevé d'activité et du développement continu de nouvelles approches, concepts et solutions de la part des fournisseurs de solutions, fabricants de matériel, entreprises, institutions de recherche et même agences gouvernementales.

Quelle est la différence entre Industrie 4.0, transformation digitale et fabrication intelligente ?

Comme déjà mentionné, il n'y a pas de définition formelle acceptée pour l'Industrie 4.0. Il en va de même pour la transformation digitale et la fabrication intelligente. De nombreuses organisations et organismes de normalisation ont travaillé à tenter de définir ce nouvel espace, sans succès pour l'instant. Le Groupe de travail conjoint 21 entre l'IEC et l'ISO est probablement le plus avancé, et ils ont encore sans doute des années devant eux. Actuellement, ils ont choisi de se concentrer sur l'expression « fabrication intelligente » comme moyen de prendre un morceau de l'Industrie 4.0 et de restreindre le champ. Jusqu'à présent, leur définition actuelle (toujours à l'état de projet) pour la fabrication intelligente est : « Fabrication qui améliore ses aspects de performance grâce à une utilisation intégrée et intelligente des processus et ressources dans les sphères cyber, physique et humaine pour créer et fournir des produits et services, qui collabore également avec d'autres domaines au sein des chaînes de valeur des entreprises. »

Le National Institute of Standards and Technology (NIST), pour sa part, définit les systèmes de fabrication intelligente comme « des systèmes de fabrication entièrement intégrés et collaboratifs qui réagissent en temps réel pour répondre aux demandes et conditions changeantes dans l'usine, dans le réseau d'approvisionnement et dans les besoins des clients. »

Il existe d'innombrables autres groupes qui tentent de définir ces concepts et de planter leur drapeau avec un terme spécifique. À l'International Society of Automation (ISA), nous reconnaissons que ces termes et leurs concepts associés évoluent et continueront de changer. Ainsi, nous avons décidé (pour l'instant) de nous concentrer sur le concept de « fabrication intelligente » et de le considérer comme un écosystème qui permet aux usines, entrepôts, chaînes d'approvisionnement, etc. d'être entièrement intégrés et agiles pour répondre à la demande des clients en matière de livraison de produits ou services. Bien que des arguments puissent être avancés pour différencier d'autres grands mots à la mode comme « Industrie 4.0 » et « transformation digitale », ils sont souvent utilisés de manière interchangeable.

Quelle que soit la sémantique, ces concepts se résument à collecter et exploiter une quantité massive de données pour prendre de meilleures décisions, indiquant aux dirigeants d'entreprise quoi faire et quand le faire. L'objectif de la plupart des initiatives de fabrication intelligente est donc d'identifier les opportunités d'automatisation des opérations et d'utiliser l'analyse de données pour favoriser une meilleure agilité, augmenter l'efficacité, améliorer la qualité et réduire le time-to-market de l'entreprise. Ce qui rend tout cela possible, c'est l'application collective de différentes technologies de pointe qui rendent la fabrication plus connectée, plus intelligente et plus dynamique.

Mon conseil : que signifie tout cela ?

Choisissez un terme et foncez. « Industrie 4.0 » et « fabrication intelligente » peuvent être considérés comme des visions ou des parcours, plutôt que comme des destinations aux frontières claires. Cela signifie que ces concepts sont vraiment dans l'œil de celui qui regarde. Ils peuvent, et voudront, signifier des choses différentes pour différentes personnes et différentes entreprises. Et c'est très bien ! Donc, au lieu d'attendre une définition formelle de l'industrie, vous devriez déterminer ce que cela signifie pour votre entreprise. Établissez une vision en utilisant les concepts discutés et communiquez cette vision à l'ensemble de l'organisation.