Ces dernières années, le commerce et l’industrie ont beaucoup investi dans la numérisation des processus de production. Néanmoins, la route vers l’industrie 4.0 est encore longue pour de nombreuses entreprises, notamment les plus petites. Cette route est parsemée de lacunes en matière de numérisation qui, tels des nids de poule, ralentissent l’efficacité. C’est donc en comblant ces lacunes que les processus de production s’en trouveront transformés.
George Westerman, chercheur au MIT dans l’état du Massachusetts, a déclaré : « Suivre correctement les processus de numérisation équivaut à voir une chenille se transformer en papillon. Si vous n’y parvenez pas, au mieux votre chenille gagnera en rapidité ». Il est vrai que chaque étape de numérisation peut apporter un gain d’efficacité et/ou de productivité. Toutefois, il n’est possible d’exploiter pleinement le potentiel de la transformation numérique qu’en numérisant l’ensemble de la chaîne de valeur.
La numérisation passe avant tout par la cohérence des données
Des analyses fondées sur des données continues permettent de contrôler l’ensemble du processus de manière efficace tout en préservant les ressources, d’anticiper la maintenance et de satisfaire des exigences de plus en plus strictes en matière de vérification. De plus, les données constituent une base de décision solide pour des investissements futurs dans certaines machines et certains équipements. La continuité nécessaire à cet effet n’est toutefois que rarement assurée, car bien qu’elle soit un objectif essentiel dans toute stratégie de numérisation, il n’est pas toujours facile de la mettre en place.
Dans les entreprises, cette continuité des données peut être obtenue par des moyens relativement simples en reliant les différents systèmes informatiques. Par exemple, l’intégration d’un SIRH dans un système ERP offre un potentiel d’optimisation considérable pour la gestion des marchandises et la gestion du personnel.
Les obstacles rencontrés par les usines de production hétérogènes
Il est toutefois plus difficile de combler les lacunes de la numérisation dans les ateliers de production. Les données qui y sont produites ont généralement une origine historique et sont composées de manière hétérogène. Pour pouvoir les analyser et les utiliser à des fins d’optimisation, elles doivent être uniformisées. Tout comme Rome ne s’est pas construite en un jour, la transformation numérique vers des usines de production autonomes selon les principes de l’industrie 4.0 ne peut pas non plus se faire du jour au lendemain. Les entreprises doivent suivre le chemin pas à pas, en élaborant une stratégie judicieuse et en déterminant à quel moment une machine peut être mise aux normes actuelles grâce à une remise à niveau et quelle machine devrait être changée. De cette manière, elles peuvent relier successivement leurs moyens de production entre eux et avec l’informatique via des réseaux modernes.
Il ne faut toutefois pas négliger les nombreux processus existants entre les différentes machines, comme le transport interne et l’emballage, ainsi que les activités essentiellement manuelles, telles que le montage. Souvent, ces processus ne sont pas numérisés ou ne sont tout simplement pas intégrés dans la numérisation de l’ensemble du processus. Pourtant, de nombreuses opérations équivalentes peuvent être intégrées dans un environnement informatique existant – moyennant des investissements raisonnables – et ainsi être reliées à des processus déjà numérisés. La création d’une usine de production autonome de bout en bout n’est donc pas nécessaire pour pouvoir combler les lacunes de la numérisation.
Intégration et complémentarité : le statu quo est essentiel
Fondamentalement, toute entreprise qui souhaite numériser ses processus devrait d’abord faire le point sur le statu quo. Cela commence par l’identification des lacunes dans les données des processus internes. Dans la production discrète, celles-ci se trouvent généralement entre les machines. Alors que les centres d’usinage modernes répondent généralement à toutes les exigences requises, les systèmes de nettoyage ou les machines à mesurer, par exemple, fonctionnent généralement encore en mode manuel. De même, le transport interne, l’assemblage et même le conditionnement et la palettisation, ne sont souvent pas connectés.
S’il s’agit de systèmes modernes, leur intégration dans le paysage informatique n’est généralement pas bien difficile à réaliser. Néanmoins, il peut arriver que tous les processus ne puissent pas être intégrées dans le flux de données. Comme pour les machines plus anciennes qui ne disposent pas d’interfaces de données, il peut donc être nécessaire d’acquérir des éléments complémentaires sous forme de capteurs et (parfois) d’actionneurs supplémentaires.
Intégration et prétraitement
En règle générale, seuls les capteurs et les actionneurs complexes et de grande taille, dotés d’une intelligence propre, peuvent être directement connectés à des systèmes de niveau supérieur. Ils n’ont pas besoin d’un méta-niveau pour pouvoir traiter et introduire les données nécessaires. L’utilisation de commandes déjà existantes pour ce niveau est généralement exclue en raison de leurs capacités. En outre, il faudrait étendre des programmes déjà existants et souvent certifiés. Or, il y a un risque d’endommager ces programmes à long terme.
Si l’utilisation d’un API est inévitable, il est recommandé de recourir à des contrôleurs monocarte ou à des cartes de développement. Comme le démontre une étude menée par reichelt elektronik, 77 % des entreprises manufacturières en Europe utilisent déjà des ordinateurs monocarte, notamment pour combler les lacunes de la numérisation. Ces SBC sont pratiques, faciles à programmer et ne représentent plus un facteur de coût important en termes d’acquisition et de consommation d’énergie.
L‘alimentation en électricité, un élément essentiel à prendre en compte
Il est important de s’intéresser à ce point particulier, puisqu’en cas d’ajouts de nouveaux composants, il faut toujours prévoir comment ces derniers seront alimentés en électricité. Une co-alimentation à partir de machines et de composants issus d’équipements existants échoue généralement en raison du dimensionnement économique de leurs propres dispositifs d’alimentation électrique.
En outre, une numérisation continue des processus de production n’augmente la flexibilité et la réactivité que si les données peuvent circuler librement. C’est pourquoi les données sont souvent stockées temporairement au niveau local afin de pouvoir les récupérer en cas de panne de connexion et de les transmettre ultérieurement. C’est pourquoi il convient de s’assurer que les machines principales sont protégées contre une panne de courant à la fois grâce à un onduleur ou à un groupe électrogène de secours, mais aussi grâce à une technique de sauvegarde des données à petite échelle qui se trouve entre elles.
L’équipement complémentaire des unités mobiles ne peut fonctionner que sur batterie et nécessite d’être chargé. Les chargeurs font partie de l’équipement standard des appareils portables destinés à une utilisation mobile. Néanmoins, il peut être utile de vérifier une nouvelle fois tous les composants mobiles pour détecter un éventuel risque de panne dû à un chargement insuffisant, afin d’éviter que des pannes inattendues surviennent.
Intégrer le travail manuel de manière pertinente
Tous les processus de production n’ont pas besoin d’être entièrement automatisés puisque dans certains domaines, le travail manuel reste irremplaçable. Néanmoins, l’intégration informatique des données des postes de travail manuels constitue également une étape importante sur la voie de la numérisation complète. Les instructions et les fonctions d’aide réduisent la probabilité d’erreurs et atténuent ainsi les conséquences de la pénurie de main-d’œuvre qualifiée. En outre, l’enregistrement des différents processus permet de répondre à des critères d’évaluation et de vérification de plus en plus strictes.
Il existe à cet effet une large gamme de terminaux qui fonctionnent de manière autonome et qui peuvent échanger directement avec des systèmes informatiques supérieurs via le WLAN.
Repenser les dimensions de la technologie de réseau
Pour réussir la numérisation des processus manuels, une mise en réseau complète de ces étapes de travail est indispensable. Les centres d’usinage et les robots sont généralement déjà connectés au réseau interne de l’entreprise, par lequel ils reçoivent leurs programmes. Afin d’inclure des participants qui n’ont pas encore été intégrés dans le réseau – tels que des machines fonctionnant jusqu’à présent hors ligne ou des postes de travail manuels et des équipements de transport -, il est nécessaire de vérifier si le LAN peut être étendu et, le cas échéant, avec quelle facilité. Les éléments complémentaires sans fil se prêtent particulièrement bien à leur intégration. Par exemple, des routeurs WLAN situés dans l’atelier peuvent offrir une meilleure couverture et permettent, en outre, d’étendre le réseau aux appareils mobiles.
Leur intégration au moyen du WLAN ou de technologies similaires est généralement beaucoup plus économique que l’utilisation de normes de téléphonie mobile très performantes. Même si l’on parle actuellement beaucoup de la 5G pour une utilisation industrielle, l’exploitation réalisée via des réseaux mobiles est un facteur de coût à ne pas sous-estimer. Même pour l’intégration de capteurs ou d’actionneurs individuels situés à l’extérieur de bâtiments d’usine fermés, il existe des alternatives beaucoup plus économiques sous la forme d’architectures de réseaux étendus, telles que la technologie LoRaWAN.
Une simplicité surprenante
Une chaîne de production et de création de valeur automatisée sans faille n’est désormais plus une utopie. Cependant, il est souvent possible d’obtenir des améliorations étonnantes à frais réduits, même avec un équipement partiel. Les PME en particulier peuvent élargir leur propre base de données à moindre coût grâce à des technologies telles que la RFID, afin de combler les lacunes de la numérisation et d’améliorer considérablement la rentabilité de leur chaîne de valeur. Mais même les grandes entreprises ont souvent un potentiel encore inexploité dans leurs processus. Seules celles qui comprennent comment l’exploiter peuvent alors passer à l’industrie 4.0 sur le long terme.
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