La situation de l’industrie française est préoccupante. Effectivement, nous accusons un retard d’investissement de l’ordre de 40 milliards d’euros, notre parc de machines a dix ans de plus que le parc allemand, trop d’usines ferment régulièrement… Face à cette analyse, Emmanuel Macron s’intéresse actuellement au projet industriel allemand, “l’Industrie 4.0”. Ce concept, qui porte la promesse d’une 4ème révolution industrielle, permettra-t-il de sauver l’industrie française ?
“L’Industrie 4.0”, un projet lancé par Allemagne
Le concept d’« Industrie 4.0 » vient d’Allemagne. Il définit une nouvelle organisation des usines, également nommées smart factories ou usines intelligentes, afin de mieux servir ses clients, grâce à une flexibilité accrue de la production et l’optimisation des ressources.
L’« Industrie 4.0 » est un projet industriel, introduit en 2010 à Hanovre lors du salon de la technologie industrielle (« CeBIT »). Puis il fut officiellement présenté et soutenu par la chancelière Angela Merkel lors du salon de 2012. Il est donc un projet clé de la stratégie des hautes technologies du gouvernement allemand, dans laquelle sont fortement mobilisées les fédérations professionnelles industrielles.
Parmi les pays européens, la France s’intéresse tardivement à ce concept. En effet, après l’Allemagne, qui a lancé en 2010 le projet Industrie 4.0, le Royaume-Uni s’est mobilisé dès 2011 dans son programme High value manufacturing catapult, suivi en 2012 par l’Italie et sa Fabbrica del futuro. Le gouvernement français a lancé le programme « Usine du futur », en septembre 2013, dans le cadre des 34 plans de la Nouvelle France industrielle, finalement rebaptisée « Industrie du futur » par François Hollande lors de son passage à FIGEAC il y a quelques semaines…
Qu’est-ce que “L’Industrie 4.0” ?
Le projet « Industrie 4.0 » vise à développer de nouvelles organisations de production sur toute la chaîne de valeur. L’Industrie 4.0 est annoncée comme la 4e révolution industrielle. La 1re révolution industrielle fut déclenchée dans les années 1780 par la création de la première usine de production mécanisée notamment grâce à l’invention de la machine à vapeur. La 2e révolution industrielle débuta en 1850, avec l’invention de l’électricité puis de la production de masse. Dans les années 1970, se déclencha la 3e révolution industrielle, l’ère de la production automatisée avec le développement de l’électronique et les débuts de l’automatisme et de l’informatique industrielle. La 4e révolution industrielle débute, avec l’internet des objets connectés et le cloud, pour fabriquer des produits grâce à des systèmes intelligents, tels que les systèmes de simulation et les capteurs…
Comment fonctionne une usine 4.0 ?
Une usine 4.0 fonctionne selon six principes clés :
- L’usine est virtualisée afin de pouvoir simuler et suivre en 3D les produits, les processus et l’environnement de production ;
- Les systèmes sont interopérables : ils ont la capacité de communiquer et d’interagir entre eux ;
- Les décisions sont décentralisées : les systèmes cyber-physiques peuvent prendre des décisions de façon autonome ;
- L’analyse et la prise de décision s’effectuent en temps réel, grâce à une communication permanente et instantanée ;
- Elle est orientée service : maintenance améliorée et offre de nouveaux services,
- Elle est modulaire : elle s’adapte rapidement à une demande changeante.
En quoi est-ce une rupture industrielle ?
Notre vie quotidienne a été bouleversée par les smartphones et par internet. Ils nous permettent notamment de communiquer et de partager de l’information avec des personnes ou avec des objets. Pourquoi ne pas adapter ces technologies pour les usines ?
C’est l’orientation prise par l’Allemagne avec son projet « Industrie 4.0 ». Constatant la concurrence accrue des pays émergents, notamment de la Chine, l’Allemagne souhaite ancrer sa suprématie, en entrant dans une nouvelle ère industrielle. Il est crucial pour la survie de son industrie que ce soit une véritable rupture, qui lui confère un avantage compétitif dans la durée.
Souvent présenté comme la numérisation de l’entreprise, il faut considérer ce concept de manière plus ambitieuse pour garantir une véritable révolution. Numériser des plans 2D pour la conception, la fabrication et la maintenance n’est aujourd’hui plus suffisant. La virtualisation implique le passage aux modèles 3D pour la conception, la modification du produit et la gestion du processus de production et de maintenance. Par ailleurs, il est essentiel d’intégrer l’utilisation des objets connectés, le cloud computing, la réalité augmentée, l’impression 3D… Le but est de connecter tous les objets « intelligents » afin qu’ils puissent interagir, en temps réel entre eux et avec les postes de travail.
L’intercommunication entre les différents acteurs et objets connectés de la ligne de production est le point central de l’usine 4.0.
Elle permet aux robots et systèmes d’accéder aux données (capteurs, commandes, simulation) en temps réel pour pouvoir réagir le plus rapidement possible à un évènement (incident, modification, non-conformité). L’information en temps réel et les systèmes robotisés vont bouleverser les modes de production et d’organisation de l’industrie manufacturière. Cela impactera tous les métiers, des ingénieurs aux opérateurs de maintenance et modifiera également l’implantation physique des usines.
En conséquence, « l’Industrie 4.0 » constitue une vraie rupture sur trois grandes innovations technologique :
- la robotique collaborative,
- l’auto-adaptation des systèmes de production (grâce aux capteurs intelligents et connectés)
- et le recours à la réalité augmentée.
Cela se réduit-il à une rupture technologique ?
Réduire « l’Industrie 4.0 » à une rupture technologique serait une erreur. Le projet allemand ne s’y trompe pas, en y associant les fédérations professionnelles et les syndicats. Les impacts sur l’organisation du travail, les compétences et les métiers sont très significatifs. En voici quelques illustrations :
- Les processus de fabrication sont simulés dès la phase de conception du produit. Les actes techniques de fabrication et de maintenance à réaliser par les opérateurs sont simulés. En conséquence, l’ergonomie est fortement améliorée. Soit par transfert des actes difficiles sur des robots, soit par modification de l’environnement de travail.
- Les opérateurs sont équipés d’objets connectés, tels que des tablettes ou des lunettes qui permettent la réalité augmentée. Ces objets facilitent les opérations de maintenance et le contrôle qualité, par exemple. Le métier d’opérateur comporte de plus en plus de pilotage et de contrôle… Et de moins en moins de travail manuel.
- Le rôle du management est renforcé. La prise de décision est décentralisée sur la ligne de production, les outils d’aide au pilotage se développent.
- La coexistence entre les hommes et les machines au sein de l’usine impacte les comportements. Dans un environnement où les robots et les systèmes sont de plus en plus présents, le rôle du manager dans la mise en œuvre et le maintien d’un esprit d’équipe et d’une bonne communication devient essentiel.
- Les compétences évoluent en conséquence : passage du 2D à la 3D, utilisation d’objets connectés, prise de décision. Ces évolutions s’accompagnent de plans de formation et de création de communautés d’expertises, afin d’échanger sur les meilleures pratiques.
L’entreprise bénéficie également de cette révolution, en interne, par une meilleure communication et coordination entre les métiers.
Le système logistique peut anticiper, par exemple, une demande de pièces à partir de capteurs mesurant le niveau de stock et l’avancement de la production. La gestion des données en temps réel accélère la prise de décision des opérateurs mais également des machines ; qui déclenchent d’elles-mêmes des actions en fonction de leurs informations, et de celles communiquées par les autres machines.
Les employés sont positivement impactés par l’amélioration de leurs conditions de travail.
La robotisation a déjà libéré partiellement l’homme des tâches répétitives et pénibles. L’ergonomie sera encore améliorée grâce à des systèmes de préhension et de positionnement automatiques dans l’atelier qui utilisent les données de la maquette numérique. Il faut cependant voir plus loin et placer les robots et autres automatismes comme des outils au service de l’homme. L’introduction des objets connectés devra s’accompagner de la montée en compétences des opérateurs qui seront plus polyvalents et plus disponibles pour des tâches de monitoring, et de retours d’expérience qui assureront l’amélioration continue des processus.
Enfin, l’impact financier pour l’entreprise est significatif, en raison d’un investissement conséquent, mais également en regard des gains attendus. AIRBUS, par exemple, envisage une réduction de ses coûts de production de 50%.
Comment le mettre en œuvre ?
Pour être sur la ligne de départ de cette révolution, il est essentiel de disposer d’un modèle virtuel 3D produit / processus complet et cohérent. Et il doit être entièrement numérisé et partagé entre tous les métiers, les partenaires et les fournisseurs. Ce modèle virtuel gère l’ensemble des informations, sur tout le cycle de vie du produit. Il permet la simulation du comportement produit, du système de production, de sa maintenance et des services associés.
Au cœur de ce modèle se situent :
- le PLM (Product Lifecycle Management) ; qui assure la définition, la gestion et l’accessibilité des informations produits et processus en support de la conception,
- le MES (Manufacturing Execution System) ; qui garantit la descente et la remontée d’informations en temps réel en support de la production
- et la Réalité Augmentée ; qui permet une assistance pour le contrôle qualité, la maintenance, la réparation ou la formation.
L’intégration des solutions PLM / MES / Réalité Augmentée est un prérequis pour la continuité des modèles virtuels de la conception à la production.
La mise en œuvre d’une usine 4.0 est un projet qui commence par la définition de la stratégie d’entreprise et le partage de celle-ci avec tous les métiers. Un tel projet nécessite en effet un effort collectif significatif qui passe par une vision partagée des enjeux et de la transformation.
Pour aborder cette transformation et assurer le changement, une réflexion approfondie en amont qui prenne en compte toutes les dimensions technologiques, organisationnelles, humaines et financières est nécessaire. L’usine 4.0 a besoin d’outils et d’innovations technologiques. Mais également d’ergonomie pour proposer aux différents acteurs internes et externes, un environnement enviable.
Pour être un modèle compétitif et attractif, au-delà de l’aspect technologique, c’est l’aspect humain qu’il ne faut pas négliger.
