Usines intelligentes : révolutionner la fabrication pour l'Industrie 4.0

L'industrie manufacturière a évolué en continu. Beaucoup de ces changements étaient progressifs et, parfois, réticents.

Aujourd'hui, les usines numériques bouleversent la fabrication de manière inimaginable. Au cœur de cette disruption : les plateformes avancées de données machine qui rendent l'IIoT réalité sur le terrain.

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

Qu'est-ce qu'une usine numérique ?

Une usine numérique – aussi appelée usine intelligente – utilise la technologie pour partager automatiquement l'information numériquement à travers l'opération, incluant les données des matériaux, des personnes et des machines. La fabrication numérique repose sur un système intégré de technologies de simulation, d'équipements connectés et d'outils de collaboration.

Il n'existe pas de technologie unique qui transforme une usine analogique en usine intelligente. Cependant, de nombreuses technologies et traits sont communs aux usines numériques, et les fabricants qui en combinent plusieurs sont ceux qu'on qualifie le plus souvent d'« usines numériques ».

Les usines numériques résultent d'une stratégie de transformation digitale pour exploiter les données des personnes, équipements et systèmes afin d'identifier et prioriser les initiatives d'amélioration continue. Technologies qu'on trouve dans une usine intelligente :

Internet industriel des objets (IIoT)

Il s'agit de petits capteurs et autres matériels connectés qui communiquent entre eux. Ils peuvent servir à la gestion d'actifs, la réduction d'énergie via CVC et éclairage intelligents, la collecte de données machine, et plus.

Big Data

Quand les dispositifs IIoT collectent des données, elles doivent aller quelque part. Le Big Data désigne ces immenses réserves d'information que les fabricants peuvent exploiter, ainsi que les moyens de les trier et gérer pour les utiliser avec d'autres outils et logiciels d'analytique. Intéressé ? Lisez notre article complet sur « Industrial DataOps ».

Analytique prédictive et Machine Learning

Le Machine Learning et l'analytique prédictive sont critiques pour une usine intelligente. Les données peuvent être combinées pour alimenter des modèles de ML qui offrent des insights décisionnels à partir d'ensembles d'informations trop complexes pour en tirer de la valeur manuellement. Ils servent à prévoir la demande, effectuer de la maintenance prédictive et prescriptive sur les machines, repérer des opportunités de marché, et plus.

Automatisation

Dans une usine intelligente, les machines connectées permettent aux humains de sortir de la boucle et à l'automatisation d'intervenir. Dans bien des cas, les machines gèrent les tâches plus vite et plus précisément que les humains. L'automatisation industrielle libère ces derniers pour se concentrer sur des tâches cognitives complexes mieux adaptées à l'esprit humain qu'aux machines (du moins pour aujourd'hui).

Certaines usines numériques poussent l'automatisation plus loin avec la fabrication « lights-out », retirant totalement les humains du processus. Ce type d'usine intelligente signifie la capacité à démarrer l'usine, éteindre les lumières, et partir en sachant qu'elle continuera à produire, même 24h/24, sans intervention humaine.

Technologies Cloud et Edge Computing

Le Cloud permet aux usines numériques de stocker et analyser d'immenses volumes de données sur des équipements partagés sécurisés, accessibles via le web. Il offre des machines plus rapides et puissantes et des capacités de stockage supérieures (avec meilleures protections) que ce qu'il est généralement faisable d'acheter et maintenir en interne.

L'Edge Computing traite les données issues de l'atelier à proximité, supprimant la latence d'envoi vers le cloud, d'analyse, et de redistribution. Il permet l'analytique temps réel et la prise de décision ultra-rapide, idéal pour les mécanismes de sécurité, la maintenance prédictive, et tâches critiques similaires.

Autres points communs des usines numériques

• Zéro papier : comme les processus sont numérisés, plus besoin de papier. Tout est stocké sur le cloud ou localement, en format numérique.
• Stack connecté : comme mentionné, il s'agit moins d'avoir telle ou telle technologie, que d'un système de technologies intégrées. Cela peut inclure données PLC du terrain, fusionnées avec données ERP, MES, SCADA, etc. Cet échange d'information entre machines permet une prise de décision rapide, pilotée par les données, à tous les niveaux.
• Métriques temps réel : pour opérer avec l'efficacité attendue, les fabricants doivent accéder à des métriques temps réel pour s'ajuster à la volée et garantir que les objectifs de production et initiatives sont tenus – sans surprises.
• Analytique Big Data : accumuler des données ne sert à rien sans traitement et analyse. Cette analyse aide les usines numériques à prendre des décisions éclairées basées sur les chiffres, repérant tendances, opportunités, problèmes et zones d'efficacité.

Comment fonctionne une usine numérique ?

Une usine numérique utilise la technologie avancée pour automatiser les opérations de fabrication et toutes les pratiques métier de l'entreprise. Via la connectivité, une usine intelligente collecte et analyse les données temps réel des actifs machines.

Ces données sont utilisées avec une plateforme avancée de données machine cloud pour l'amélioration de processus, l'automatisation, le développement de nouvelles stratégies de maintenance, et pour fournir aux opérateurs et managers les insights nécessaires.

Les systèmes existants sont aussi connectés dans ce parcours. Cela inclut l'utilisation d'API et autres outils pour connecter les logiciels legacy dans un échange de données bidirectionnel temps réel. Les données générées par les machines connectées sont disponibles pour les logiciels.

Des dispositifs rétrofitent les équipements analogiques pour que les données de toute génération d'équipement et de tout OEM soient incluses. Cette connexion complète des actifs machines, logiciels d'entreprise et autres systèmes critiques signifie que toute l'entreprise et tous ses processus opèrent sous une version unique de la vérité.

L'analytique pilotée par l'IA et les algorithmes avancés de ML créent une visibilité complète sur le processus de production et la supply chain, et offrent l'opportunité d'automatiser et d'améliorer la performance de production.

Comment les usines numériques disruptent la fabrication

Les usines numériques positionnent l'analytique avancée à l'edge, connectant actifs physiques et ressources numériques. Cela permet l'automatisation et l'amélioration de processus à une échelle impossible avec la collecte et l'analyse manuelles.

Les usines numériques étendent aussi la puissance des plateformes de données machine à d'autres logiciels d'entreprise comme la supply chain. Cette extension est particulièrement utile pour la supply chain, où une visibilité complète des processus de production s'étend aussi à la chaîne d'approvisionnement.

Puisque tous accèdent aux mêmes données dans une usine intelligente, toutes les pratiques métier visent à fabriquer au coût le plus bas, la qualité la plus haute, et le moins de gaspillage. Les résultats sont immédiats, et des insights avancés ventes/marketing sont disponibles pour produits nouveaux et existants.

Ces améliorations et économies poussent à réexaminer d'autres processus métier. Par exemple, la technologie IIoT augmente significativement l'efficacité, la productivité et l'utilisation des équipements, et beaucoup d'entreprises peuvent réévaluer leur stratégie Capex et modifier leurs modèles de coûts grâce à la capacité débloquée.

Quels sont les avantages d'une usine numérique ?

L'un des avantages les plus évidents est un bond majeur d'efficacité. En supprimant les processus de décision humaine inefficaces – lents, biaisés ou erronés – une usine intelligente peut produire plus avec moins.

La fabrication numérique ouvre la voie à plus d'emplois nouveaux, mieux payés, que beaucoup trouvent plus engageants et épanouissants. Ces emplois attirent de jeunes talents avec de nouvelles idées pour améliorer l'usine.

Une usine intelligente est aussi un terreau d'innovation. L'agilité permise par l'analytique temps réel laisse plus de place pour expérimenter, être créatif, trouver des solutions à de nouveaux problèmes de marché, et tester des idées à grande échelle sans gaspiller de ressources.

Les usines numériques voient même une hausse de la satisfaction client, car les coûts baissent, les délais d'expédition raccourcissent, tandis que qualité et constance augmentent.

Comment implémenter une usine numérique

Voici plusieurs façons de démarrer votre transformation digitale et d'implémenter un modèle d'exploitation d'usine numérique :

Connecter

Première étape : connecter les actifs machines. Les plateformes de données machine utilisant l'IIoT permettent de connecter des machines de différents OEM et générations, incluant équipements numériques et analogiques legacy.

Évaluer la fabrication actuelle

Les entreprises doivent évaluer où elles en sont et le rythme visé pour atteindre l'usine numérique. Changements progressifs ou « all-in » ? Comment obtenir l'adhésion ?

Ces questions doivent être répondues, et la performance actuelle doit être benchmarkée pour comprendre où l'entreprise se situe et comment aller où elle veut.

Choisir le bon fournisseur de solution

Beaucoup d'entreprises commencent le parcours vers l'usine intelligente avec des solutions ad hoc. Mais cela peut causer des problèmes d'interopérabilité entre certains dispositifs, plateformes et équipements edge.

Une plateforme de données machine complète, pilotée par l'IA, comme MachineMetrics, offre une opportunité clé en main. Elle inclut analytique de plateforme, dispositifs edge, et support client fort sur l'ensemble du système.

Créer une culture d'usine numérique

À mesure que les équipes avancent et que l'impact des données machine temps réel devient apparent, créer une culture digitale devient plus gérable. Dans une culture digitale, communication et collaboration reposent sur des insights data-driven. L'amélioration de processus devient plus facile à accomplir et peut être identifiée par tout employé ayant accès aux données.

Défis et solutions dans l'implémentation d'usines numériques

Voici quelques défis de l'implémentation d'une usine numérique et comment les surmonter :

Compétences IT

Beaucoup de PME manquent de compétences IT avancées, ajoutant au coût d'implémentation. Il faut choisir un fournisseur de confiance avec un historique de service client. Des fournisseurs comme MachineMetrics offrent un système à l'installation intuitive, opérationnel en minutes.

Manque de planification

Il est facile de démarrer une transformation digitale sans comprendre pleinement ce que cela implique et ce qu'on en attend. La solution : s'engager tôt et plonger dans les processus pour comprendre où on est et quels fournisseurs correspondent le mieux à l'organisation.

Les dirigeants peuvent craindre le coût

Beaucoup de solutions sont coûteuses. Mais avec une bonne planification et le bon choix, le bon fournisseur livrera un système dépassant largement les attentes de ROI. Un programme pilote peut vite convaincre des dirigeants sceptiques.

Logiciel d'usine numérique

MachineMetrics soutient les initiatives d'usine numérique à tous les niveaux d'implémentation. De nos connecteurs de données haute vitesse qui collectent les données machine directement à la source à 1 kHz (1000x plus vite que le 1 Hz disponible sur la plupart des capteurs industriels) à notre logiciel de standardisation de données qui assure que l'information collectée fonctionne ensemble et donne des résultats immédiats.

Nos capacités cloud et edge supportent à la fois l'analytique profonde et le stockage long terme sur le cloud, ainsi que l'analyse quasi instantanée en temps réel pour alimenter la prise de décision rapide à l'edge.

Nos tableaux de bord personnalisables offrent multiples vues sur vos données et chacun peut accéder à l'information dont il a besoin quand il en a besoin, dans un format simple, coloré et compréhensible. Pour les opérateurs de terrain, nous offrons des tablettes directement sur les machines pour qu'ils puissent superposer le contexte humain aux données que nous collectons. Tout cela plus une sécurité de niveau industriel a nos clients voyant un ROI en aussi peu que cinq jours.