Technologies de pointe de l'Industrie 4.0 : Innovations et applications concrètes

Qu'est-ce que la technologie de l'Industrie 4.0 ?

L'Industrie 4.0, également connue sous le nom de Quatrième Révolution Industrielle, vise à rendre les entreprises plus intelligentes et plus automatisées. Là où la Troisième Révolution Industrielle s'est concentrée sur le passage de processus mécaniques et analogiques au numérique, la Quatrième Révolution Industrielle vise à approfondir l'impact de nos technologies numériques en rendant nos machines plus autonomes, capables de « parler » entre elles et de traiter d'énormes quantités de données de manière impossible pour les humains — le tout au nom de l'efficacité et de la croissance. La technologie de l'Industrie 4.0 représente un changement fondamental dans la façon dont les entreprises opèrent, aussi fondamental que le passage de la vapeur à l'électricité lors de la Deuxième Révolution Industrielle.

Vous voulez en savoir plus ? Lisez notre guide complet sur l'Industrie 4.0.

Comment la technologie de l'Industrie 4.0 impacte-t-elle l'industrie manufacturière ?

Dans la fabrication, l'Industrie 4.0 a des répercussions généralisées. Elle est utilisée pour tirer parti de l'efficacité opérationnelle, affiner les prévisions de demande, briser les silos de données, s'engager dans la maintenance prédictive, offrir aux travailleurs des gains en sécurité et en formation virtuelle, et bien plus. L'Industrie 4.0, dans le cadre d'un concept plus large appelé transformation numérique, couvre la fabrication de la planification à la livraison, avec des solutions pour l'analytique approfondie, les capteurs de données de l'atelier, les entrepôts intelligents, la simulation de changements, ainsi que le suivi des produits et des actifs.

Pour les fabricants, les technologies de l'Industrie 4.0 aident à combler le fossé entre des processus autrefois séparés pour une vue plus transparente et visible sur l'ensemble de l'organisation, avec une multitude d'insights exploitables.

10 technologies réelles de l'Industrie 4.0 avec exemples

Voici les principales technologies de transformation numérique apportées par l'Industrie 4.0. N'hésitez pas à en sélectionner une pour accéder directement à une section particulière :

1. Big Data & Analytique
2. Robots autonomes
3. Simulation / Jumeaux numériques
4. Intégration horizontale et verticale des systèmes
5. IIoT (Internet industriel des objets)
6. Technologie de cybersécurité
7. Le Cloud
8. Fabrication additive
9. Intelligence artificielle
10. Réalité augmentée

1. Big Data & Analytique

Le Big Data est exactement ce que son nom indique : d'énormes quantités de données. Des montagnes de statistiques et de chiffres si vastes que des humains et des équipes pourraient passer des années à les trier manuellement sans en tirer beaucoup de valeur réelle. Avec les machines aux commandes, c'est une tout autre histoire. Grâce aux capacités de calcul avancées d'aujourd'hui, ces flux massifs de données brutes peuvent être transformés en insights précis et exploitables qui pilotent la prise de décision pour les dirigeants de la fabrication. Les sources de données peuvent inclure tout, des capteurs IoT sur les sols d'usine et les systèmes d'éclairage aux données de vente ou facteurs liés à la chaîne d'approvisionnement comme la météo et le climat politique.

Le Big Data sous-tend une grande partie des autres technologies de l'Industrie 4.0. Plus les données sont utilisées, plus le niveau d'efficacité est grand.

Exemple de Big Data & Analytique dans la fabrication

Imaginez : il y a un atelier quelque part dans le Wisconsin qui a un petit capteur (un capteur IoT industriel dont nous parlerons plus en détail) connecté à chaque machine de cette usine. Ce capteur enregistre et analyse constamment des informations à la fois sur le site du capteur et dans le Cloud (que nous aborderons également). Toutes les données de ce petit capteur IoT, y compris des informations comme l'utilisation de la machine, sont collectées et alimentées dans un algorithme d'apprentissage automatique.

Les données machines collectées peuvent être analysées pour prédire les défauts de qualité et prolonger la durée de vie des outils.

Cet algorithme, ou formule, produit des résultats concernant le planning de maintenance de cet équipement. Il dit : « La courroie de cette machine risque de casser dans 2 à 3 semaines. » En gardant cela à l'esprit, la maintenance est programmée pendant les heures creuses dans la semaine et la machine maintient son efficacité opérationnelle pendant toutes les heures de travail. C'est ce qu'on appelle la « maintenance prédictive » et cela ne fonctionnerait pas du tout sans le Big Data. Le Big Data aide cette usine à prendre soin de ses actifs, à réduire les coûts et à limiter le risque de temps d'arrêt.

2. Robots autonomes

Les robots autonomes sont des machines auto-suffisantes qui peuvent gérer leurs tâches intelligemment sans besoin d'opérateur humain. Ils exécutent rapidement et avec précision des tâches répétitives, même complexes, tout en nécessitant peu ou pas de temps d'arrêt, sauf pour la maintenance.

Exemple de robots autonomes dans la fabrication

Les robots autonomes sont utilisés dans la fabrication pour tenir et déplacer des objets lourds sur une ligne de production. Cela aide à prévenir les blessures humaines pour le soudage, l'assemblage et la palettisation. Les robots autonomes peuvent également aider à la préparation de commandes au niveau de l'entrepôt car ils ont la capacité d'analyser rapidement et de choisir l'itinéraire le plus efficace pour prélever des articles — même pour plusieurs commandes. Ils peuvent également être utilisés pour une production continue, car ils n'ont pas nécessairement besoin de pauses.

3. Simulation / Jumeaux numériques

Un jumeau numérique, malgré son nom qui semble sorti d'un film de science-fiction, est la technologie bien réelle derrière la création d'une simulation d'un objet, concept ou zone du monde réel dans un espace numérique. Il peut inclure une représentation 3D de tous les actifs physiques, systèmes opérationnels et structures au sein d'une installation entière. Les cas d'utilisation des systèmes de jumeaux numériques sont extrêmement vastes.

Un jumeau numérique d'une machine CNC, une sorte de modèle 3D « sous stéroïdes ».

Exemple de Simulation / Jumeaux numériques dans la fabrication

En utilisant des capteurs IoT industriels, une entreprise de fabrication peut « voir » tout son atelier dans un espace virtuel. Elle peut visualiser l'emplacement de chaque actif, son temps de fonctionnement et ses besoins de maintenance (même ceux qui ne se sont pas encore produits). Elle peut même « regarder » à l'intérieur de machines qui seraient dangereuses ou coûteuses à ouvrir dans la vie réelle.

En utilisant ce jumeau numérique et l'apprentissage automatique, les dirigeants de la fabrication peuvent prédire les tâches de maintenance et trouver des moments pour mieux utiliser l'équipement afin de réduire les goulets d'étranglement. Ils peuvent former les employés à une distance sécuritaire avant de les présenter aux machines non simulées sur le terrain et tester des idées de changements opérationnels avant de dépenser de l'argent, du temps et de l'énergie pour les implémenter.

4. Intégration horizontale et verticale des systèmes

L'intégration horizontale et verticale a été qualifiée de « colonne vertébrale de l'Industrie 4.0 ». Le principe de l'intégration horizontale et verticale des systèmes est la connectivité et la visibilité. Cela peut signifier soit au sein d'une seule organisation, soit à l'extérieur avec des partenaires industriels. Les machines et les entreprises communiquent et partagent constamment des données, aidant à atteindre des opportunités d'analyse plus profondes, une plus grande transparence et une efficacité accrue pour tous.

Exemple d'intégration horizontale et verticale dans la fabrication

Si une entreprise possède plusieurs installations de production, l'intégration horizontale peut assurer un partage fluide des données sur des problèmes tels que les niveaux de stock et les retards. L'intégration verticale dans la fabrication peut inclure la rupture des silos inter-départementaux pour que toute l'organisation fonctionne comme une unité — de la R&D à l'approvisionnement, de la fabrication aux ventes et au-delà. Tout le monde partage les données, tout le monde en bénéficie et tout le monde opère de manière dynamique.

5. IIoT (Internet industriel des objets)

L'IIoT fait référence au déploiement de petits capteurs, parfois dotés de capacités de calcul, qui collectent et surveillent les données en temps réel dans les entreprises. Les capteurs IoT peuvent être déployés en conjonction avec à peu près n'importe quoi, de l'éclairage au CVC (chauffage, ventilation, climatisation) en passant par les machines de l'atelier. L'IIoT est une technologie fondamentale de l'Industrie 4.0. Les avantages des équipements connectés sont considérables, car ils fournissent des insights pour une meilleure prise de décision à de nombreux niveaux de l'organisation.

Une opération industrielle entièrement connectée tire parti de la technologie de l'Industrie 4.0, y compris l'IoT, pour obtenir des insights plus profonds sur la performance.

Exemple d'IIoT dans la fabrication

Nous avons déjà discuté du rôle de l'IIoT dans la maintenance prédictive. Un autre exemple de l'IIoT dans la fabrication consiste à briser les goulets d'étranglement et à générer des augmentations massives du débit de production. Si chaque machine sur un sol de production a un dispositif IoT connecté qui surveille l'efficacité de production, l'utilisation, le temps de fonctionnement, etc., alors ces données peuvent être utilisées conjointement avec un algorithme d'apprentissage automatique. Cela détermine quelle machine représente le goulet d'étranglement de la plus haute priorité ainsi que la façon de le corriger. La machine a-t-elle besoin d'une mise à niveau ? A-t-elle simplement besoin d'être utilisée à plus de moments dans la journée ?

La plateforme IIoT MachineMetrics

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6. Technologie de cybersécurité

On ne peut pas avoir beaucoup de technologie impliquée à tous les niveaux de son entreprise sans une certaine forme de protection en place pour garder les pirates et autres agents néfastes hors de ses systèmes. La technologie de cybersécurité est tout ce qui protège vos systèmes numériques des vecteurs d'attaque internes et externes. La cybersécurité moderne implique des technologies telles que la blockchain ou l'intelligence artificielle et peut protéger de nouvelles technologies telles que les dispositifs IoT industriels.

Exemple de technologie de cybersécurité dans la fabrication

Avec des systèmes numérisés et intelligents en place, les fabricants sans cybersécurité suffisante sont exposés à la menace de vol de propriété intellectuelle, d'équipements de fabrication détournés par des saboteurs pour créer des produits défectueux, de ransomware, de vol d'identité, et plus encore. Cependant, les fabricants peuvent atténuer les menaces de sécurité en créant un plan en cas de violation, ainsi qu'en activant des mesures de cybersécurité protectrices qui sauvegardent leurs données et équipements, y compris leurs systèmes IoT.

7. Le Cloud

Le Cloud est un terme nébuleux qui fait référence à un large éventail de systèmes connectés sur internet. Habituellement, cela signifie un serveur situé hors site de votre entreprise. Le « Cloud » peut être utilisé pour des logiciels et des données stockés quelque part sur internet (par exemple, sur le serveur de quelqu'un d'autre) au lieu d'une machine locale.

Dans une architecture IoT complète, les fabricants peuvent tirer parti à la fois du cloud et de l'edge pour offrir une prise de décision rapide avec une puissance de traitement profonde et une évolutivité.

Exemple du Cloud dans la fabrication

Le Cloud offre de nombreux avantages aux fabricants. Il peut contenir d'énormes quantités de données de capteurs de manière sécurisée avec des redondances déjà en place. Il peut stocker en toute sécurité les données clients. Il peut être utilisé pour le calcul. Les tâches intensives en calcul telles que la modélisation des risques utilisant l'apprentissage automatique peuvent être effectuées sur le Cloud pour réduire les coûts d'infrastructure pour les machines puissantes. Ces dernières années, il a également été utilisé pour la « fabrication dans le cloud » qui peut désigner des logiciels ou une véritable fabrication distribuée à travers des emplacements géographiques disparates.

8. Fabrication additive

La fabrication additive signifie créer des objets couche par couche, en ajoutant du nouveau matériau plutôt qu'en le soustrayant. Cela est comparé à l'ancienne façon de fabriquer (fabrication soustractive), qui couvre des tâches comme la découpe et la sculpture du bois, etc.

Exemple de fabrication additive dans l'industrie manufacturière

L'impression 3D est une forme de fabrication additive. Les adopteurs grand public incluent Adidas qui imprime en 3D des chaussures, dont les designs ont été créés sur la base du Big Data.

9. Intelligence artificielle et apprentissage automatique

L'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique font référence aux machines qui utilisent des algorithmes pour traiter des données et parvenir à des conclusions qui n'ont pas été programmées par des développeurs humains. Ces machines apprennent des données pour générer des prédictions de plus en plus précises.

Exemple d'intelligence artificielle dans la fabrication

L'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique sont largement utilisés dans la fabrication pour la prévision de la demande et la maintenance prédictive. Parce que l'IA peut prendre en compte de vastes ensembles de données provenant de capteurs et d'autres sources, elle est un candidat idéal pour anticiper des situations volatiles, complexes et dynamiques en temps quasi réel, d'une manière que les humains ne peuvent pas. L'IA fonctionne bien pour prévoir et prédire les changements de marché pour les fabricants.

10. Réalité augmentée

La réalité augmentée inclut une entrée sensorielle supplémentaire, généralement visuelle, superposée au monde réel. Les exemples courants incluent Google Glass et le jeu Pokémon Go.

Exemple de réalité augmentée dans la fabrication

Dans la fabrication, la réalité augmentée peut être utilisée pour la formation des travailleurs et la maintenance. Les nouveaux employés peuvent apprendre à utiliser des machines qui pourraient être dangereuses dans un environnement virtuel sécurisé avant d'entrer sur le terrain. La RA peut également être bénéfique pendant les tâches de maintenance en offrant des info-bulles, des manuels de réparation et d'autres annotations qui deviennent facilement visibles sur site, dans le champ de vision du technicien. La réalité augmentée permet également aux techniciens de voir à l'intérieur de machines dangereuses et complexes avant de les ouvrir, afin qu'ils sachent exactement ce qu'ils cherchent et quoi faire avant de commencer.

MachineMetrics accélère les transformations d'usines numériques en fournissant une plateforme IIoT industrielle intuitive et flexible pour collecter et transformer facilement les données de n'importe quel équipement de fabrication en applications puissantes et exploitables.

Actuellement, des centaines de fabricants ont connecté des milliers de machines à MachineMetrics dans des usines du monde entier pour réduire les temps d'arrêt des machines, optimiser la capacité et augmenter le débit et la rentabilité de leurs opérations de fabrication.