Numérique et Industrie : et Un et Deux et … 4.0

Industrie 4.0 : quatre exemples concrets de transformation du secteur industriel par les nouvelles technologies

Industrie 4.0

D’où vient le terme Industrie 4.0 ?

Le terme fut évoqué pour la première fois il y à 10 ans, au salon de Hanovre. Il fait référence aux 3 vagues de la révolution industrielle qui se sont succédées depuis le XVIIIème siècle et la machine à vapeur de Denis Papin (et non pas Jean-Pierre Papin, même si vous l’avez constaté, cet article file la métaphore footballistique).

La robotisation de la production où « industrie 3.0 » était la dernière en date. Née dans les années 60, elle a connu ses heures fastes dans des industries telles que l’automobile où la robotique n’a cessé de se perfectionner et d’être de plus en plus autonome.

D’abord simple bras télescopique destinée à porter des lourdes charges sur une chaîne de production entourée d’hommes, celle-ci a su évoluer au fil du temps à travers des tâches plus complexes et précises : gros assemblages, soudures, peintures… De fil en aiguille, ce sont de nombreuses autres activités industrielles qui ont bénéficié de ces progrès.

L'intelligence artificielle redonne un coup de boost à l'Industrie 4.0

Sous l‘impulsion de l’intelligence artificielle, la robotisation a connu un nouveau coup d’accélérateur ces dernières années, notamment en aval des chaînes de production, avec l’automatisation des entrepôts logistiques.

S’inspirant grandement de l’industrie automobile, Amazon a ainsi réalisé son tournant dans la robotique par l’acquisition de la société Kiva Systems en 2012. Augmentant chaque année sa surface d’entrepôts, résultante de plus en plus de commandes en ligne, Amazon a vite compris que certaines tâches répétitives pourraient être faites de façon plus efficace par des robots et ceci de façon beaucoup plus rapide.

Mais la transformation de nos usines ne s’arrête plus à la robotisation. D’autres (r)évolutions sont en marche et sont dopées par un progrès technologique multi-facettes : c’est l’industrie 4.0 (même si on ne va pas se mentir, beaucoup d’industriels découvrent à peine le 3.0).

Mais pas que ...

L’industrie 4.0 : une quatrième révolution industrielle dopée par l'ensemble des nouvelles technologies numériques

Il y a 20 ans le monde était plus simple. Le digital c’était le web, et basta.

Aujourd’hui les progrès du numérique ont fait naître une myriade de technologies différentes. Du drone à l’Intelligence Artificielle, en passant par la blockchain et la réalité augmentée, le digital ce n’est pas moins d’une quinzaine de technologies à fort potentiel pour les industriels.

Cartographie des familles de technologies digitales pour l'industrie
Cartographie des technologies digitales à potentiel pour le secteur industriel

Certaines de ces technologies sont matures et répandues, d’autres émergentes.

On vous propose de faire une petite passe* sur quatre d’entre elles.

*métaphore footballistique, au cas où vous l’auriez ratée (pas la passe, la métaphore)

L’iphone a été inventé il y a 15 ans déjà : aujourd'hui il pénètre l’usine, il était temps !

Commençons par notre premier exemple qui figure dans la catégorie des technologies matures, mais pas encore si largement répandues : les apps mobiles professionnelles embarquées sur un smartphone ou une tablette.

Celles-ci permettent de faciliter la communication, la dématérialisation et le partage d’informations opérationnelles (le zéro papier, vous en aviez rêvé, votre iphone l’a fait).

En effet, grâce aux terminaux mobiles et à leurs fonctions embarquées – appareil photo, caméra, commande vocale, accès web – les opérationnels sur les lignes de production deviennent des « opérateurs augmentés ». Parmi ceux-ci citons les techniciens de maintenance. Grâce à leur mobile, ils savent à tout moment sur quel matériel intervenir en priorité (en curatif, sur une panne bloquant la production, ou en visite d’inspection préventive).

Leurs comptes rendus d’intervention se font en un tour de main (en fait deux pouces suffisent !) et les informations collectées alimentent à leur tour en données de nouveaux systèmes de prédiction qui permettront de réduire de nouvelles pannes futures des équipements.

Et en bout de ligne ? Un OEE au top.

Qu’est-ce que l’OEE ?

OEE ou Overall Equipment Effectiveness (Taux de Rendement Global en français) est un indicateur clé en milieu industriel.

Il permet de mesurer et suivre dans le temps le taux de disponibilité d’une ligne de production. Avec pour principal bénéfice la réduction de son temps d’arrêt (généralement exprimé en heures sur une année).

Et les enjeux peuvent se révéler colossaux. Dans certaines industries, augmenter l’OEE d’un point peut se chiffrer en centaines de milliers d’euros de gains !

En savoir plus : OEE sur wikipedia

Capteurs et objets connectés, une nouvelle manne au service de l’intelligence des données

L'IoT : la deuxième technologie qui a le vent en poupe dans notre usine du futur

Les capteurs et objets connectés. Nos amis anglo-saxons ont un terme consacré : l’IoT (Internet of Things). En fait, l’IoT revêt également une myriade de technologies différentes. Tout d’abord les capteurs, qui à eux seuls peuvent se décliner en dizaines de familles différentes selon le type de données qu’ils permettent de collecter.

En milieu industriel on pensera aux capteurs de température, de pression ou encore de vibration, voire de fréquences sonores !

Ces données permettront entre autres de détecter des anomalies sur certains matériels (et oui, c’est comme pour votre chaudière, quand elle fait un bruit bizarre, c’est qu’elle va peut-être bientôt tomber en panne !) ou encore de mesurer les rendements de votre processus de production (ex : mesure de la quantité de matières brutes en entrée vs. quantité de produits finis en sortie).

Types de capteurs iiot (industrial IoT)
Typologie des capteurs pour l'Industrial IoT (source : eetimes.eu

La technologie RFID est une autre forme de capteur qui investit le shopfloor et les entrepôts. Non seulement pas sa versatilité d’usage mais aussi par le fait qu’elle est désormais très abordable (quelques centimes l’étiquette RFID).

Le lancement récent de l’Apple tag est un autre signe de cet intérêt pour ce type de technologie. Dans l’industrie, les cas d’usages sont nombreux et connus (inventaires automatiques, préparation de commande, localisation et affectation des équipement et matériels, …).

Et les capteurs jadis voués à être posés sur des machines, le sont maintenant sur … les hommes. Enfin, pas directement. Mais dans les équipements de protection individuels (EPI) : entendez par là chaussures, parkas, ceintures, casques, … Avec à la clé un renforcement de la sécurité individuelle, une priorité du quotidien chez les opérateurs industriels dont l’environnement de travail expose à de nombreuses situations à risque.

A titre d’exemple, l’EPI connecté permet de renforcer la sécurité de manière importante : alerte en cas d’entrée dans une zone interdite ou à risque, envoi d’alerte « homme à terre » grâce à des capteurs de position reliés au smartphone, …

Pour aller plus loin : Nouvelles technologies contre nouveaux risques, un bel article à lire sur le blog de Léonard, le lab d’innovation du groupe Vinci.

Réalité virtuelle et réalité augmentée : du rêve à … la réalité (justement)

Passons à notre troisième exemple.

Parmi les technologies en phase d’adoption rapide nous avons la Réalité Virtuelle (RV) et la Réalité Augmentée (RA). Nous constatons depuis quelques mois chez nos clients une explosion du nombre d’expérimentations sur ces deux technologies …

Arkema formation risques industriels realite virtuelle
La formation en réalité virtuelle pour prévenir les accidents en milieu industriel

Pour démarrer, un rappel rapide sur la différence entre ces deux technologies, souvent considérées comme interchangeables, à tort.

Tout s’abord, la réalité virtuelle propose une immersion totale dans un monde virtuel au travers d’un casque « couvrant » qui vous isole totalement du monde réel. Vous vivez alors une expérience de type « cinéma 360° » avec, dans certains cas, la possibilité d’interagir avec le monde virtuel grâce à des manettes (pas loin des joysticks des jeux vidéo : les amateurs de FIFA 21* comprendront !).

La réalité virtuelle est bien adaptée pour de la formation aux risques opérationnels dans le monde industriel. Par exemple, les simulations de chutes de hauteur sont particulièrement impactantes car le virtuel permet de véritablement ressentir la sensation de chute.

La réalité augmentée propose une expérience et des usages assez différents. Elle consiste à surimposer des informations virtuelles sur des images réelles. Imaginez des sous-titres ou des informations cliquables dans une vidéo vue au travers de lunettes ou d’un casque connecté. Là-aussi, vous avez la possibilité d’interagir avec ce monde mi-réel mi-virtuel en utilisant votre voix ou des mouvements pré-définis avec vos doigts.

Parmi les usages les plus puissants de la RA : la possibilité d’accéder à une documentation virtuelle ou à des informations techniques, directement dans la visière de votre casque. Elle est particulièrement utile pour des opérateurs industriels devant suivre une procédure technique complexe tout en gardant les mains libres.

Ce type de technologie permet également de partager « en live » les images filmées au travers de la caméra embarquée sur le casque, y compris avec un expert technique situé à des kilomètres de distance.

Des images valant mieux qu’un long discours, voyez dans la vidéo ci-dessus comment l’un de nos clients utilise cette technologie pour les dépannages à distance de matériels ou d’équipements techniques complexes.

Et au bout du rêve, le graal de l'industrie 4.0 : l’intelligence artificielle au service de processus de production moins gourmands en matières premières et en énergie

Last but not least, notre quatrième et dernier tour de piste explore le potentiel de l’IA pour l’usine du futur.

Soyons honnêtes : personne ne comprend vraiment très bien ce qui se cache derrière cet acronyme de deux lettres. D’ailleurs nous-mêmes continuons à la classer dans les technologies « émergentes ».

Pourtant, c’est sans doute là que se cache la future « nouvelle frontière », ce nouvel eldorado industriel que n’aurait pas renié Charlie Chaplin, ni dans Les temps modernes, ni dans La ruée vers l’or.

Là encore, les technologies liées à l’IA sont protéiformes.

Il y a tout d’abord les algorithmes prédictifs, qui une fois nourris par une (très) grande quantité de données (certaines fournies par l’IoT !), permettent de faire des simulations de production extrêmement savantes, dignes d’un Nostradamus du 21ème siècle.

Et qui dit production performante dit moins de gaspillage : l’IA vous aide à trouver les paramètres de votre processus de production qui minimisent le besoin en énergie et maximisent les rendements (moins de matières premières utilisées pour plus de produits transformés en sortie).

Bon pour le business et bon pour la planète ? Là, je dis « j’achète » !

Allez voir ce que propose une startup comme Metron, qui tient sa promesse : réduire votre facture énergétique à coup de centaines de milliers d’euros annuels, grâce à ses algorithmes d’IA.

En plus ils sont français. Allez les bleus* ! (encore une et on arrête, promis)

Metron Lab l'IA au services des économies d'énergie

L’IA c’est également la reconnaissance d’images, déjà utilisée par de nombreux industriels dans le contrôle qualité : la caméra filme les produits en sortie de chaîne et vous alerte sur d’éventuels produits défectueux* (ça marche aussi bien pour des portières de voiture que pour des pains de colle professionnelle !).

*une forme d’arbitrage vidéo, mais plus intelligent encore, puisque l’on n’a même plus besoin de l’arbitre ! (là c’était la dernière, « juré craché »)

Là encore, deux cas d’usages expérimentés chez nos clients.

Et pour terminer sur une note plus exploratoire, parlons d’une autre forme d’IA : le Natural Language Processing (NLP pour les intimes).

Le NLP, encore peu fiable hier, est en test chez de nombreux acteurs, y compris dans le domaine industriel. Imaginez un robot capable de lire des centaines de rapports techniques à votre place, de les résumer ou d’y identifier des problèmes récurrents voire des risques industriels ?

Ce n’est pas un hasard si Elon Musk et Microsoft investissent massivement dans des projets tels que GPT-3, le plus gros modèle de langage naturel jamais entraîné avec 175 milliards de paramètres. La technologie qui demain vous dira tout ce que vous vouliez savoir sur votre usine … sans avoir jamais osé le demander!

Pour aller plus loin : GPT-3 : prête-moi ta plume, pour écrire un mot!, un bel article à lire sur notre blog traitant des promesses de l’IA sémantique.

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