Les premières étapes vers une numérisation réussie
Publié le 12 novembre 2024 dans Industry 4.0
Pourquoi numériser la fabrication ?
En outre, les cycles de vie des produits n'ont jamais été aussi courts. Alors que le cycle de vie moyen d'un modèle de voiture était de cinq à huit ans, aujourd'hui, avec l'avènement des véhicules électriques, il est de 12 mois ou moins. Les acteurs de ce marché ne peuvent plus se permettre de consacrer un an à la mise en place et à la montée en charge d’une nouvelle chaîne de fabrication. Pour rester à la pointe de l'innovation, ils ne disposent plus que de quelques semaines, contre plusieurs mois auparavant.
La création d'un modèle virtuel d'une nouvelle machine ou d'une nouvelle chaîne permet de réduire les risques inhérents aux projets et le temps nécessaire pour construire et tester l'installation, car des erreurs potentiellement coûteuses sont commises dans le monde virtuel plutôt que dans le monde réel. Les avantages sont indéniables pour n'importe quel acteur du secteur manufacturier, et tout particulièrement pour l'industrie automobile, où la pression est énorme pour accélérer les délais de mise sur le marché et limiter le risque d'échec des nouveaux produits.
Les avantages de la numérisation ne se limitent pas à la mise en service virtuelle. Ce n'est que le début. Un jumeau virtuel reproduit le système physique en temps réel et peut être exécuté pendant toute la durée de vie d'un système ou d'un produit. Il est donc toujours possible de vérifier, dans un environnement numérique parallèle sécurisé, le comportement des nouveaux matériaux, des nouveaux ingrédients ou des nouveaux outils.
En outre, la surveillance continue de la machine ou du processus peut être canalisée à des fins de maintenance préventive, de surveillance de l'état, de gestion de l'énergie et de taux de rendement global (TRG).
La fabrication numérisée est également une condition préalable pour la fabrication de lots unitaires (Lot-size-one), qui consiste à fabriquer n'importe quel produit dans n'importe quelle variante, quelle que soit la quantité et dans n'importe quelle séquence. Cette approche devient un facteur de différenciation de plus en plus important dans l'industrie pharmaceutique, où l'essor des médicaments dédiés aux maladies orphelines et l'arrivée de diagnostics de pointe permettent aux patients d'être traités avec le meilleur médicament, à la dose optimale.
La numérisation offre un moyen de limiter les risques, d'accélérer la montée en charge de la production et d'ajouter un niveau de flexibilité sans précédent aux modèles commerciaux.
Comment numériser la fabrication ?
S'agissant d'une usine numérique, la clé est de combiner les technologies IT et OT. Pendant des années, cela a été considéré comme impossible, compte tenu de leurs grandes différences. Aussi impossible que de permettre aux Martiens et aux Vénusiens de se comprendre.
Dans une usine numérique, tout, des capteurs au système de prise de commande, doit faire partie d'un réseau à l'échelle de l'usine. Cependant, il ne suffit pas de relier toutes les fonctions : elles doivent pouvoir générer des données et les partager entre elles. Elles doivent également savoir interpréter ces données et agir en fonction. Par exemple, si le système de prise de commande indique qu'un plastique n'est pas disponible et qu'un matériau de remplacement avec des spécifications techniques légèrement différentes sera fourni à la place, la fonction de commande doit le communiquer à la chaîne de production afin que les réglages des machines puissent être ajustés en conséquence. Les systèmes cyber-physiques sont les éléments de base de ces réseaux, puisqu'ils font le lien entre les différents composants.
L'auto-apprentissage et les systèmes adaptatifs constituent un autre pilier d'une numérisation réussie. Des algorithmes d'apprentissage automatique sont exécutés pour traiter de grands volumes de données relatives aux produits, chaînes et machines. Cela permet aux fabricants d'optimiser les aspects chronophages du processus de fabrication, notamment le contrôle qualité, la maintenance des équipements et la conception des produits.
Autre facteur de réussite essentiel : permettre aux humains et aux machines de coopérer et de travailler en harmonie. En tirant parti de l'IA et de la robotique, les fabricants peuvent bénéficier des interactions entre les humains et les machines, qui posent les bases d’un nouveau principe de flexibilité et de personnalisation pour la fabrication.
Tout cela dépend fortement de collaborations intensives et à long terme. En effet, le seul moyen pour le secteur de la fabrication d'exploiter le potentiel de la numérisation est d'amener les experts de différentes spécialités à collaborer. Cela implique la création de partenariats avec des clients, des fournisseurs, des prestataires de services, des entreprises d'autres secteurs, des établissements d'enseignement, des start-ups et même des concurrents. Ces types de collaboration se traduisent par des écosystèmes d'entreprise complexes et des synergies à même de générer des solutions véritablement novatrices.
Cette approche nécessite une grande ouverture d’esprit : la plupart des constructeurs de machines refusent de divulguer les fonctionnalités internes de leurs machines, car ils craignent que cela ne dévoile ce qui les rend uniques sur le marché. Pourtant, la seule façon d'unir les mondes de l'IT et de l'OT est de créer des écosystèmes qui fonctionnent sur une base de confiance mutuelle.
Le partenaire d'OMRON en matière de conception de fabrication numérique est Dassault Systèmes. Si les capacités des deux entreprises sont superposées sur le modèle fonctionnel ISA-95, souvent considéré comme un cadre pour la conception d'usines numériques, cela crée un modèle ISA complet intégrant les compétences combinées.
La numérisation joue un rôle prépondérant pour permettre une flexibilité et une personnalisation toujours plus importantes, des cycles d'innovation plus courts et une fabrication plus durable dans de nombreux secteurs de la fabrication. Des véhicules électriques aux antibiotiques, en passant par les chocolats et les rouges à lèvres, tout devrait être produit dans des usines numériques dans un avenir proche.
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