Usines intelligentes :révolutionner la fabrication pour l'industrie 4.0

La fabrication a continuellement évolué. De nombreux changements intervenus dans l'industrie ont été progressifs et, parfois, réticents.

Aujourd’hui, les usines numériques perturbent la fabrication d’une manière que personne n’aurait pu imaginer. Au cœur de cette révolution se trouvent les plates-formes avancées de données machine qui font de l'IIoT une réalité dans l'atelier.

Ci-dessous, nous verrons comment fonctionnent les usines numériques, comment elles transforment la fabrication et comment vous pouvez démarrer votre transformation numérique.

Qu'est-ce qu'une usine numérique ?

Une usine numérique - également appelée usine intelligente - utilise la technologie pour partager automatiquement des informations sous forme numérique au sein de l'opération, y compris les données provenant des matériaux, des personnes et des machines. La fabrication numérique repose sur un système intégré composé de technologies de simulation, d'équipements connectés et d'outils de collaboration.

Aucune technologie ne permet à elle seule de transformer une usine analogique en une usine intelligente. Cependant, les usines numériques partagent de nombreuses technologies et caractéristiques communes, et les fabricants qui mélangent plusieurs technologies sont les plus susceptibles d'être considérés comme des « usines numériques ».

Les usines numériques sont le résultat d'une stratégie de transformation numérique visant à permettre l'utilisation des données des personnes, des équipements et des systèmes pour identifier et prioriser les initiatives d'amélioration continue. Les technologies que vous pourriez trouver dans une usine intelligente incluent :

Internet industriel des objets (IIoT)

Il s’agit de petits capteurs et autres matériels connectés et communiquant entre eux. Ils peuvent être utilisés pour la gestion des actifs, la réduction de la consommation d'énergie grâce à un système de CVC et d'éclairage intelligents, la collecte de données sur les machines, etc.

Mégadonnées

Lorsque les appareils IIoT collectent des données, celles-ci doivent aller quelque part. Le Big Data fait simplement référence à ces réserves massives d'informations que les fabricants peuvent exploiter, ainsi qu'aux moyens de trier et de gérer ces informations pour les utiliser avec d'autres outils et logiciels d'analyse. Vous souhaitez en savoir plus sur ce concept ? Lisez notre article complet sur « Industrial DataOps ».

Analyse prédictive et apprentissage automatique

L’apprentissage automatique et l’analyse prédictive sont essentiels pour une usine intelligente. Les données peuvent être combinées et utilisées pour alimenter des modèles d’apprentissage automatique qui offrent des informations décisionnelles à partir d’ensembles d’informations trop complexes pour que les humains puissent en tirer de la valeur. Ils peuvent être utilisés pour prévoir la demande, effectuer une maintenance prédictive et prescriptive sur les machines, repérer les ouvertures et opportunités sur le marché, et bien plus encore.

Automatisation

Dans une usine intelligente, les machines connectées offrent aux humains la possibilité de sortir de la boucle et permettent à l’automatisation d’intervenir. Dans de nombreux cas, les machines sont mieux à même d’exécuter les tâches plus rapidement et avec plus de précision que leurs homologues humains. L'automatisation industrielle permet à ces humains de se concentrer sur d'autres tâches cognitives complexes qui conviennent mieux à l'esprit humain qu'à l'esprit machine (du moins pour aujourd'hui.)

Certaines usines numériques font passer l'automatisation à un niveau supérieur en utilisant des techniques de fabrication sans éclairage, supprimant ainsi entièrement les humains du processus de fabrication. Ce type d'usine intelligente signifie la possibilité de démarrer l'usine, d'éteindre les lumières et de repartir en sachant que l'usine continuera à produire, même 24 heures sur 24, sans intervention humaine.

Technologie cloud et Edge Computing

La technologie cloud permet aux usines numériques de stocker et d'analyser de vastes pans de données à l'aide d'équipements sécurisés qu'elles partagent avec d'autres, accessibles via le Web. La technologie cloud offre aux fabricants des machines plus rapides et plus puissantes et des capacités de stockage plus importantes (avec de meilleures protections) que ce qui est habituellement possible d'acheter et de maintenir en interne.

L'Edge Computing récupère les données provenant de l'usine intelligente et les traite à proximité, supprimant ainsi le temps d'attente nécessaire pour les télécharger sur le cloud, les analyser et les redistribuer à l'usine. L'informatique de périphérie permet des analyses en temps réel et une prise de décision ultra-rapide à l'aide de données, et est parfaite pour les mécanismes de sécurité, la maintenance prédictive et les tâches informatiques tout aussi sensibles au facteur temps.

Qu'est-ce que les usines numériques ont d'autre en commun ?

• Pas de papier :les processus étant numérisés, aucune usine numérique n'a besoin de papier. Tout est stocké sur le cloud ou localement, au format numérique.
• Connected Stack :comme mentionné, il s'agit moins d'avoir une technologie ou une autre que d'avoir un système de technologies intégrées. Cela peut inclure des informations sur l'automate provenant de l'atelier, fusionnées avec des données ERP, fusionnées avec des données MES et SCADA, etc. Cet échange d'informations entre les machines permet une prise de décision rapide, basée sur les données et dirigée par la machine à tous les niveaux du processus de fabrication.
• Mesures en temps réel :pour fonctionner avec le type d'efficacité attendu d'une usine numérique, les fabricants doivent avoir accès à des mesures en temps réel qui leur permettent de s'ajuster à la volée pour garantir que les objectifs de production et les autres initiatives de l'entreprise continuent d'être atteints, sans surprise.
• Analyse Big Data :disposer de tonnes de données ne sert à rien si elles ne sont pas traitées et analysées. Ce type d'analyse aide les usines numériques à prendre des décisions plus éclairées, basées sur des chiffres, leur permettant ainsi d'identifier les tendances, les opportunités, les problèmes et les domaines dans lesquels accroître leur efficacité.

Comment fonctionne une usine numérique ?

Une usine numérique utilise une technologie avancée pour automatiser les opérations de fabrication et toutes les pratiques commerciales au sein d’une entreprise. Grâce à la connectivité, une usine intelligente collecte et analyse les données en temps réel des actifs des machines.

Ces données sont utilisées avec une plate-forme avancée de données machine basée sur le cloud pour l'amélioration et l'automatisation des processus, le développement de nouvelles stratégies de maintenance et la fourniture aux opérateurs et aux gestionnaires des informations nécessaires.

Les systèmes existants sont également liés dans ce voyage. Ce processus comprend l'utilisation d'API et d'autres outils pour connecter les logiciels existants dans le cadre d'un échange de données bidirectionnel en temps réel. Les données générées par les machines connectées sont disponibles pour être utilisées par le logiciel.

Les appareils sont utilisés pour moderniser des équipements et des machines analogiques afin que les données de toute génération d'équipement et de tout OEM soient incluses. Cette connexion complète des actifs machines, des logiciels d'entreprise et d'autres systèmes critiques signifie que l'ensemble de l'entreprise et tous ses processus fonctionnent sous une version unique de la vérité.

Les analyses basées sur l'IA et les algorithmes avancés d'apprentissage automatique créent une visibilité complète sur le processus de production et la chaîne d'approvisionnement et offrent la possibilité d'automatiser et d'améliorer les performances de production.

Comment les usines numériques perturbent la fabrication

Les usines numériques positionnent l’analyse avancée à la pointe, en connectant les actifs physiques aux ressources numériques. Cela permet l'automatisation et l'amélioration des processus à une échelle impossible à réaliser avec la collecte et l'analyse manuelles des données.

Les usines numériques étendent également la puissance des plateformes de données machine à d’autres logiciels d’entreprise comme la gestion de la chaîne d’approvisionnement. Cette extension est particulièrement utile pour la gestion de la chaîne d'approvisionnement, où une visibilité complète des processus de production est également obtenue tout au long de la chaîne d'approvisionnement.

Étant donné que tout le monde peut accéder aux mêmes données dans une usine intelligente, toutes les pratiques commerciales se concentrent sur la fabrication de produits au coût le plus bas, à la qualité la plus élevée et au moindre gaspillage. Les résultats sont visibles immédiatement, et des informations avancées sur les ventes et le marketing sont disponibles pour les produits nouveaux et existants.

Ces améliorations et économies conduisent au réexamen d’autres processus métier. Par exemple, la technologie IIoT augmente considérablement l'efficacité, la productivité et l'utilisation des équipements, et de nombreuses entreprises peuvent réévaluer leur stratégie d'investissement et modifier leurs modèles de coûts en raison de la capacité libérée.

Quels sont les avantages d'une usine numérique ?

L’un des avantages les plus évidents est une augmentation considérable de l’efficacité. En supprimant les processus décisionnels humains inefficaces qui sont lents, biaisés ou incorrects, une usine intelligente peut produire plus avec moins.

La fabrication numérique ouvre des opportunités pour davantage d’emplois, nouveaux et mieux rémunérés, que de nombreuses personnes trouvent plus engageants et épanouissants. Ces emplois mieux rémunérés attirent également de jeunes et nouveaux talents dans le domaine, dotés de nouvelles perspectives et de nouveaux concepts pour améliorer les installations.

Une usine intelligente est aussi un vivier d’innovation. L'agilité obtenue grâce à l'analyse en temps réel signifie qu'il y a plus de place pour expérimenter, faire preuve de créativité, trouver des solutions aux nouveaux problèmes du marché et tester des idées à grande échelle sans dépenser de ressources inutiles.

Les usines numériques constatent même une augmentation de la satisfaction des clients, car les coûts et les délais d'expédition peuvent diminuer, tout en augmentant la qualité et la cohérence.

Comment mettre en œuvre une usine numérique

Voici plusieurs façons de démarrer votre transformation numérique et de mettre en œuvre un modèle opérationnel d'usine numérique :

Connecter

La première étape consiste à connecter les actifs de la machine. Les plates-formes de données machine utilisant la technologie IIoT permettent aux entreprises de connecter des machines de différents OEM et de différentes générations du même OEM, y compris les équipements numériques et analogiques existants.

Évaluer la fabrication actuelle

Les entreprises doivent évaluer minutieusement où elles en sont et à quel rythme elles envisagent de créer une usine numérique. Les changements seront-ils progressifs ou « tout compris » ? Comment l'adhésion sera-t-elle obtenue ?

Il faut répondre à ces questions et comparer les performances actuelles pour comprendre où en est une entreprise et comment arriver là où elle veut aller.

Choisissez le bon fournisseur de solutions

De nombreuses entreprises entament leur parcours numérique vers une usine intelligente avec des solutions ad hoc. Mais cela peut entraîner des problèmes d'interopérabilité entre certains appareils, plates-formes et appareils périphériques.

Une plate-forme de données machine complète et basée sur l'IA comme MachineMetrics offre une opportunité clé en main de procéder. Il comprend des analyses de plate-forme, des appareils de pointe et un support client solide sur l'ensemble du système.

Créer une culture d'usine numérique

À mesure que les équipes des usines numériques progressent et que l’impact des données machine en temps réel devient évident, la création d’une culture numérique devient plus gérable. Dans une culture numérique, la communication et la collaboration reposent sur des informations basées sur les données. L'amélioration des processus devient plus facile à réaliser et peut être identifiée par tout employé ayant accès aux données.

Défis et solutions dans la mise en œuvre d'usines numériques

Voici quelques-uns des défis liés à la mise en œuvre d'une usine numérique et comment vous pouvez les surmonter :

Compétences informatiques

De nombreuses petites et moyennes entreprises manquent de compétences informatiques avancées, ce qui augmente le coût de mise en œuvre. Alors, sélectionnez un fournisseur de solutions de confiance avec une expérience en matière de service client. Des fournisseurs comme MachineMetrics proposent un système avec une installation intuitive qui peut être opérationnel en quelques minutes.

Manque de planification

Il est facile de démarrer une transformation numérique vers une usine intelligente sans bien comprendre ce que cela signifie et ce que vous voulez qu’elle fasse. La solution consiste à s'engager dès le début et en profondeur dans les processus pour comprendre où vous en êtes et quels fournisseurs de solutions correspondent le mieux à votre organisation.

Les dirigeants peuvent craindre le coût

De nombreuses solutions coûtent cher. Mais avec une planification et une sélection appropriées, le bon fournisseur de solutions fournira un système dépassant de loin les attentes en matière de retour sur investissement. Un programme pilote peut rapidement convaincre les dirigeants sceptiques.

Logiciel d'usine numérique

MachineMetrics soutient les initiatives d'usine numérique à chaque niveau de mise en œuvre. De nos connecteurs de données à haut débit qui collectent les données de la machine directement à partir de la source à 1 kHz (1 000 fois plus rapide que le 1 Hz disponible sur la plupart des capteurs industriels) à notre logiciel de standardisation des données qui garantit que les informations que vous collectez fonctionnent bien ensemble et peuvent vous fournir des résultats immédiats.

Nos capacités de cloud computing et de edge computing prennent en charge à la fois l'analyse approfondie et le stockage à long terme sur le cloud, ainsi que l'analyse quasi instantanée en temps réel pour alimenter une prise de décision rapide en périphérie.

Nos tableaux de bord personnalisables offrent plusieurs vues de vos données et chacun peut accéder aux informations dont il a besoin quand il en a besoin dans un format simple à comprendre et à code couleur. Pour les employés d'atelier, nous proposons des tablettes directement sur les machines afin qu'ils puissent superposer le contexte humain aux données que nous collectons. Tout cela, ajouté à une sécurité de niveau industriel, permet à nos clients de constater un retour sur investissement en cinq jours seulement.