Economie

L'usine sous contrôle

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Dossier « L'Usine Nouvelle » dresse le portrait de l'usine de demain. Une machine à produire bourrée d'intelligence.

L'usine sous contrôle

 

De moins en moins de présence humaine dans les ateliers, mais de plus en plus d'automates, de capteurs, d'écrans, de logiciels en tout genre. L'usine de demain sera intelligente et hyper réactive, et vouée à la satisfaction de son client ultime. Grâce à la modélisation et à l'informatisation de la plupart des savoir-faire industriels, celui-ci pourra peut-être un jour transmettre directement les ordres de fabrication. Une voiture par exemple, qu'il définira depuis chez lui, sur son ordinateur, en prenant bien soin qu'elle ne ressemble à aucun modèle de ses voisins ou amis. Une flexibilité extrême qui s'appuiera sur une débauche de technologies, dont on commence à percevoir les contours. Tous à base de technologies numériques : logiciels de contrôle, maquettes numériques , capteurs intelligents, simulation...

« L'usine de demain, c'est la communication tous azimuts, résume Jean-Claude Boehm, conseil en conception de systèmes automatisés au Cetim de Saint-Etienne. En témoigne la percée fulgurante des communications sans fil de machine à machine (M2M). » Un pas de géant dans l'automatisation, ouvrant la voie à des dialogues directs entre robots, à une reprogrammation ultrarapide des contrôleurs logiques ou encore à la collecte de données de capteurs au moyen de simples consoles portables.
Des capteurs toujours plus volubiles, même sur fils, grâce notamment à des systèmes de communication bidirectionnels comme IO-Link, standard ouvert, qui vient d'être lancé par Siemens, Schneider et de nombreux autres industriels comme l'allemand Sick. Au départ simples détecteurs de présence, les capteurs sont ainsi appelés à prendre en compte des données complexes, en matière de contrôle qualité ou de traçabilité par exemple.


Doper les performances de l'atelier

Ces « vigies » vont jouer un rôle croissant avec la montée en puissance des MES (Manufacturing Execution Systems), ces progiciels de pilotage de la production au plus près du terrain. En complément des méthodes d'amélioration continue (Six Sigma et autres), les MES ont pour vocation de doper les performances de l'atelier grâce à leur vision en temps réel. Si les progiciels ERP (Enterprise Resource Planning), aujourd'hui presque courants, traitent et centralisent les informations de gestion (comptabilité, achats, ventes, production, stock...), les MES s'attaquent pour leur part aux informations liées à l'exécution de la production. Et cela de bout en bout : de l'approvisionnement jusqu'au stockage des produits finis. Une petite révolution à venir dans le pilotage de l'usine, qui suscite une multiplication des rachats - Citect par Schneider Electric ; Datasweep par Rockwell Automation ; Orsy, Complex et Indx par Siemens -, ainsi que l'intérêt des grands éditeurs tels Oracle, SAP ou UGS.

Ordonnancement, cheminement des produits et des lots, analyse des performances, qualité, gestion des ressources matérielles, humaines... rien n'échappe aux MES. A condition bien sûr de faire remonter un maximum d'informations depuis le terrain, autrement dit... des capteurs. L'usine est alors totalement sous contrôle. En cas de défaillance d'un poste, le reste de la chaîne est en mesure de s'adapter. Automatiquement. De même que le responsable qualité peut facilement remonter à la source d'un problème, jusqu'aux matières premières le cas échéant. Et décider au plus vite des actions à mener. D'un clic de souris, le responsable commercial sera, de son côté, capable de rassurer un client véhément. Et de se rassurer par la même occasion.


"La flexibilité avant tout"

Pierre Beuzit, ingénieur de Centrale Lyon et docteur ès sciences physiques

Pierre Beuzit a été directeur de la recherche du groupe Renault jusqu'en 2006, date où il a pris sa retraite. Il a dirigé les avantprojets Twingo, Clio, Mégane et Scénic. Il est aujourd'hui notamment président d'Alphea, centre de compétence sur l'hydrogène, basé en Lorraine.
Quels défis devra relever l'usine du futur ?
J'en vois trois : améliorer la qualité de fabrication, réduire les temps de cycle et enfin adapter les moyens de production aux souhaits toujours plus divers des consommateurs. Le modèle classique donneur d'ordres/sous-traitants a clairement atteint ses limites. Il a certes permis aux constructeurs de se décharger d'une grande partie de leurs problèmes pour mieux se concentrer sur quelques tâches clés. Mais dans un dispositif où les fournisseurs de rang 1 s'appuient sur des fournisseurs de rang 2, lesquels n'ont déjà plus de contact avec le donneur d'ordres, qui maîtrise la qualité, les délais et les conséquences d'une modification sur le produit final ? Selon moi, l'usine devra jouer un rôle plus central et plus important à l'avenir.

Comment y parviendra-t-elle ?
En reprenant la main sur ses fournisseurs grâce à un pilotage intelligent qui associera intimement développement et fabrication. Aujourd'hui, la boucle de l'un à l'autre est tellement longue que la flexibilité est très faible. Demain, tel un automate, le système d'information de l'usine sera capable de calculer instantanément les répercutions du moindre changement de design - assimilable à une perturbation - et d'en informer tous les partenaires reliés au même réseau de communication.

Sur quelles briques technologiques cette flexibilité s'appuiera-t-elle ?
Sur le concept de communication « machine to machine » notamment. Avec ou sans fil, les technologies M2M permettront de reprogrammer un automate rapidement et sans aucune intervention humaine. De même qu'elles faciliteront les optimisations de production, en cas de dérive par exemple, en faisait remonter une information d'une machine aval vers une autre machine. Cela dit, la flexibilité doit avant tout passer par la conception. C'est elle qui doit permettre des changements faciles et peu onéreux, pas les machines.

Quels industriels citeriez-vous en exemple de ce qu'il faut faire à l'avenir ?
Je pense au constructeur informatique Dell, qui a bien su gérer l'évolution de produits plus en plus complexes. C'est aussi l'un des industriels qui a le plus fait progresser les techniques de fabrication. Je pense aussi à Smart, qui n'a certes pas rencontré le succès commercial, mais est allé très loin dans le processus d'intégration des fournisseurs à son process.

Propos recueillis par Jean-Charles Guézel




Concevoir, visualiser, simuler, optimiser...

Requérant un sérieux travail d'analyse des besoins, avant même l'installation de suites logicielles et des outils d'acquisition de données, le déploiement d'un MES est coûteux (plusieurs dizaines ou centaines de milliers d'euros), mais doit permettre, si ses promesses sont tenues, de répondre à beaucoup des questions qu'un industriel se pose quant au contrôle de sa production.
Avant même cela, l'industriel pourra demain, ou après- demain, se faire une idée très précise de son usine et de ses performances. Comment ? Grâce à l'approche dite « usine numérique » qui permet de concevoir, de visualiser, de simuler, d'optimiser et de valider à l'avance l'ensemble d'un processus de production. En allant jusqu'à montrer le comportement réel des automates programmables ou des machines-outils. Une version très « pro » des jeux de simulation favoris de nos ados.

Objectif : anticiper les problèmes et planifier au mieux les moyens de production. Autrement dit faire bien, du premier coup, avec le bon niveau de qualité et à la cadence prévue. Une approche audacieuse portée par quelques éditeurs spécialisés (Dassault Systèmes, UGS...) et creusée plus en amont au sein du pôle de compétitivité francilien System@tic et du projet européen RI-Macs (Radiccaly Innovative Mechatronics et Advanced Control Systems). L'un des précurseurs en la matière, BMW, a fait bénéficier la nouvelle chaîne de montage américaine de ses modèles X5 et X4 d'une simulation comportementale qui lui a évité grand nombre de modifications de dernière minute.

Autre facteur de progrès, toujours en conception, mais au niveau des produits cette fois, le passage croissant à la maquette numérique 3D offre la possibilité de créer de véritables prototypes virtuels sur lesquels les designers peuvent détecter au plus vite les erreurs. Alors que la compréhension des plans 2D nécessitait de bonnes bases en dessin industriel, celle des représentations 3D, beaucoup réalistes, sera aussi nettement plus aisée. En principe en tout cas, comme l'ont montré les déboires d'Airbus dont le retard du programme A380 est en grande partie liée à une mauvaise maîtrise de la compatibilité de ces outils.
Pour approcher la perfection, l'usine du futur devra aussi pouvoir compter sur un approvisionnement électrique sans faille. Un défi de taille à l'heure où les perturbations et coupures se multiplient sur les réseaux de distribution. Et où les ateliers, gorgés d'alimentations à découpage et de variateurs de vitesse, créent leurs propres perturbations électriques. Une leçon à retenir. Chaque avancée technologique génère sa propre complexité. Et ses propres dysfonctionnements. L'usine de demain n'y échappera pas.




Jean-Charles Guézel

 

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