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Industrie 4.0

Découvrez comment la digitalisation change le monde dans le cadre de la quatrième révolution industrielle

Qu'est-ce que l'industrie 4.0 ?

Le terme "Industrie 4.0" est né en 2011 d'un projet de la stratégie high-tech du gouvernement allemand, axé sur les technologies de l'information et de la communication et favorisant l'informatisation de la fabrication. Le terme "Industrie 4.0" a été présenté publiquement la même année au salon de Hanovre. Il s'est ensuite transformé en un partenariat public-privé pour la fabrication du futur, auquel ont participé des sommités du monde universitaire et de l'industrie.

L'industrie 4.0 offre une vision de la manière dont les entreprises prospéreront en 2030. Dans cette vision, les technologies de l'information et de la communication telles que l'Internet industriel des objets (IIoT) permettront une fabrication automatisée à haut volume, à haute variabilité et à réponse rapide. Les matériaux, les équipements et les produits communiqueront et se coordonneront entre eux et avec les humains en temps réel. L'utilisation de machines et de matériaux intelligents pour fabriquer des produits intelligents donnera naissance à des usines intelligentes qui pourront se coordonner tout au long d'une chaîne de valeur :

Industrie 4.0 dans l'industrie électronique
Vision de l'avenir de l'industrie 4.0 : Les matériaux, machines et produits intelligents seront utilisés pour tirer parti de l'Internet des objets dans l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement interne et externe.

Qu'entend-on par révolution industrielle 4.0 ?

L'industrie 4.0 est également connue sous le nom de quatrième révolution industrielle, car elle constitue une nouvelle étape après les trois précédentes étapes de la révolution industrielle : depuis l'eau, la vapeur et la production de masse à l'électronique et à l'automatisation. Nous pouvons résumer les quatre révolutions industrielles comme suit :

  1. La première révolution industrielle (1760-1840) a été caractérisée par l'utilisation de l'énergie hydraulique, de l'énergie à vapeur, des outils mécaniques et la naissance des usines. Une étape clé de cette révolution a été franchie en 1775 lorsque James Watt et Matthew Boulton ont breveté la machine à vapeur de Watt, la première technologie mondiale permettant d'accroître la productivité.
  2. La deuxième révolution industrielle (1840-1914) se caractérise par la production de masse, les chaînes de montage, la division du travail et l'électrification. Une étape clé de cette révolution a été franchie en 1867 lorsque le quartier des abattoirs de Chicago, l'Union Stock Yards, a commencé à utiliser la première chaîne de montage mobile du monde. Une autre étape importante a été franchie en 1913 lorsque Henry Ford a commencé à utiliser sa chaîne de montage mobile chez Ford Motor Company, réduisant ainsi le temps de montage de près de 90 %.
  3. La troisième révolution industrielle (1947-2010) se caractérise par l'introduction des systèmes informatiques. Au cours de cette période, la technologie numérique supplante la technologie analogique et mécanique. Une étape clé de cette révolution a été franchie en 1958 lorsque Siemens a reçu le brevet pour SIMATIC, marquant le début de la production automatisée, puis en 1996 lorsque la même entreprise a lancé "Totally Integrated Automation", permettant l'interaction de tous les composants d'automatisation.
  4. La quatrième révolution industrielle (de 2010 à aujourd'hui) est arrivée. Elle se caractérise par la production automatisée, les usines intelligentes, l'internet des objets et les systèmes cyber-physiques. Après le lancement en 2011 de l'initiative d'industrie 4.0 par le gouvernement allemand, on peut considérer qu'une étape clé de cette révolution a eu lieu en 2015, lorsque la chancelière allemande Angela Merkel a visité l'usine de l'entreprise digitale Siemens d'Amberg, qui affiche un taux de perfection de 99,99885 % et où les produits contrôlent leur propre assemblage et communiquent les exigences et les étapes de production aux machines.
L'industrie 4.0 dans l'industrie électronique
Les quatre révolutions industrielles

Approfondissement

La digitalisation dans la production

La digitalisation de la fabrication est l'essence même de l'industrie 4.0. Qu'est-ce que cela signifie ?

Les analystes prévoient que les prochaines années d'innovation, de productivité et de croissance des entreprises seront portées par la demande de personnalisation de masse et par la convergence des avancées technologiques pour les infrastructures de fabrication de nouvelle génération. C'est ce qu'ils appellent le "Smart Manufacturing".

Le smart manufacturing consiste à intégrer l'intelligence dans tous les aspects du processus de fabrication et englobe ce que vous avez entendu dire de l'"Internet des objets (IoT)", de l'"Internet industriel des objets (IIoT)" et de l'"Industrie 4.0".

Le smart manufacturing est l'intégration de l'intelligence dans les machines, les pièces, les matériaux, les produits, les bâtiments et la chaîne d'approvisionnement réels, et l'application de cette intelligence au sein d'un processus et d'une infrastructure connectés et ouverts de bout en bout. Avec la fabrication intelligente, les données sont le maître, et non plus le système.

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

La technologie est un élément clé de l'industrie 4.0, comme de toute autre révolution industrielle du passé. Dans l'industrie 4.0, la technologie la plus importante est le logiciel et les dispositifs connus sous le nom d'Internet industriel des objets (IIoT), qui permettent aux applications logicielles de collecter des données et de les transformer en intelligence.

Le logiciel central de l'industrie 4.0 est le MES (Manufacturing Execution System), qui fait partie d'une plateforme appelée MOM (Manufacturing Operation Management). Cette plateforme englobe de nombreuses applications différentes, que nous avons résumées ci-dessous.

Planification de la qualité

quality planningLa planification avancée de la qualité des produits (APQP) est une tâche formelle et documentée visant à garantir que les entrepreneurs intègrent la qualité dans la conception du programme, du produit et du processus. Les étapes formelles de définition, de vérification et de validation sont capturées et rapportées dans un logiciel.

Planification et programmation de la fabrication

Manufacturing planning and schedulingPour créer des plannings réalistes et réalisables pour chaque usine de production, les entreprises ont généralement besoin d'un logiciel qui prend en compte la capacité limitée de chaque ligne, machine et ressource, y compris les personnes, l'outillage et les matériaux, pour générer un planning détaillé.

Exécution de la production

Manufacturing execution

Ces fonctions - généralement décrites comme la base du MES – offrent une visibilité, un suivi et traçabilité complets des opérations de production au fur et à mesure qu’elles se produisent.  Ces systèmes permettent également de répartir les matériaux et les tâches, d'allouer les ressources, de collecter des données, de faire respecter les étapes du processus et la certification des opérateurs, de fournir des instructions de travail, d'imprimer des étiquettes et de permettre des ateliers indépendants des documents papier.

Gestion de la qualité

Quality managementPendant la fabrication, ces fonctions garantissent des niveaux de qualité acceptables (AQL) grâce au contrôle statistique des processus (SPC), à la gestion des non-conformités et des événements, aux actions correctives et préventives (CAPA), à la qualité de matériel entrant, à l'échantillonnage et aux tests. Elles comprennent également des fonctions analytiques pour soutenir l'analyse des causes profondes ainsi que les efforts en matière de lean et de Six Sigma.

Gestion de la conformité

Compliance management

Sont inclus les approbations électroniques à plusieurs niveaux, la traçabilité et l’application des processus pour s’assurer que les matériaux sont manipulés conformément aux procédures d’exploitation standard afin de satisfaire à la conformité réglementaire et client. Les enregistrements automatiques détaillés avec signatures rationalisent les rapports et les audits réglementaires.

Entretien des équipements

Equipment maintenance

Le suivi de l’utilisation de l’équipement est généralement inhérent au MES, et dans certains systèmes, des fonctionnalités supplémentaires pour les mesures préventives et correctives visant à maintenir l’équipement opérationnel sont incluses. Dans une définition large de MOM, toutes les activités de maintenance telles que la gestion des matériaux et des pièces de rechange peuvent également être incluses.

Intelligence de la fabrication

Manufacturing IntelligenceLes tableaux de bord des indicateurs clés de performance (KPI) de l'usine, ainsi que l'état et les performances par ligne, opérateur ou produit, offrent une vue d'ensemble de l'usine. Les pistes d'audit de fabrication, l'analyse des causes premières, la surveillance des exceptions et les alarmes, ainsi que l'agrégation de plusieurs usines pour des vues d'entreprise sont toutes possibles.

Industrie 4.0 et entreprise digitale

L'industrie 4.0 ne peut être adoptée ou déploiée sans repenser radicalement toutes les méthodes et tous les processus commerciaux. En d'autres termes, sans devenir une entreprise digitale.

Les données produites sont plus nombreuses que jamais. Cachées dans cette mine d'or numérique se trouvent des idées qui mèneront à la prochaine grande idée, des idées pour optimiser les opérations de production, ou même des idées sur la façon dont les produits et les usines peuvent être utilisés pour de nouvelles opportunités commerciales.

Les usines intelligentes, dotées de robots plus intelligents, plus rapides et moins coûteux, et les processus de fabrication additive perturbent et transforment l'industrie manufacturière. Dans cette économie mondiale en expansion, ces produits et usines intelligents sont connectés via l'Internet des objets (IoT) et entraînent la croissance explosive des big data qui augmentent la valeur de la délivrance des bonnes données au bon moment, de la prise des bonnes décisions commerciales et de la délivrance du bon niveau de personnalisation au bon consommateur.

Les fabricants doivent repenser tous les aspects de leurs activités et adopter la digitalisation pleinement. Seul un modèle d'entreprise entièrement digitalisée avec un fil numérique cohérent a le pouvoir et la flexibilité nécessaires pour accélérer les processus et optimiser les opérations de production.

Découvrez ce que signifie entreprise digitale :

White Paper

MOM will play a critical role in Industry 4.0

Le rôle essentiel des MES (Manufacturing Execution Systems) et MOM (Manufacturing Operation Management) dans l'industrie 4.0. Le guide de l'innovateur sur les systèmes de fabrication dans les usines du futur.

Outils logiciels pour l'industrie 4.0

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Alessandro Balboni

Alessandro
Balboni

Product Manager

Alessandro Balboni is the Smart Manufacturing Product Manager. He has more than 20 years of experience in Electronics Design Automation and Professional Services Management working for large corporations. He joined Cadlog Group in 2013 and holds a significant record of deployments of Smart Manufacturing projects across Europe.




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