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Les technologies de production du futur naissent aujourd'hui

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Enquête Les programmes autour de l’usine du futur s’accélèrent en France et en Europe. Un moment charnière où se définissent les technologies de production de demain.

Les technologies de production du futur naissent aujourd'hui
Les composites sont l’un des axes du plan Usine du futur. Aerolia investit massivement dans cette technologie sur son site de Méaulte (Somme).

L’usine du futur ? C’est l’un des 34 plans du programme de reconquête industrielle lancé en septembre 2013 par le ministre du Redressement productif. Arnaud Montebourg doit en dévoiler les premières mesures le 3 avril, sur le salon Industrie, à Paris. Des initiatives similaires ont déjà été lancées en Allemagne et aux États-Unis. Et l’Union européenne n’est pas en reste. Elle a alloué, l’an passé, 70 milliards d’euros au programme Horizon 2020 qui comporte plusieurs projets défendus par l’European factories of the future research association (Effra). Est-ce à dire que la France est en retard? Pas forcément. Industriels et chercheurs planchent depuis longtemps sur l’usine du futur. Le plan du gouvernement pourrait permettre de faire converger tous ces efforts.

La recherche appliquée française compte plusieurs étages. Au premier niveau, les pôles de compétitivité, qui permettent aux industriels de confronter leurs besoins et de se rapprocher des centres de recherche, afin de monter des dossiers de financement communs. Au-dessus des pôles, huit instituts de recherche technologique (IRT). Leur principe : regrouper dans un même bâtiment des industriels et des chercheurs, et générer de l’innovation qui puisse être partagée par plusieurs industriels. "Un fonctionnement unique car les industriels sont actionnaires et ce sont eux qui définissent la feuille de route", précise Stéphane Casserau, le directeur général de l’IRT Jules Verne, à Bouguenais, près de Nantes (Loire-Atlantique).

Le CEA List travaille, lui, sur des projets concrets, directement applicables, mais par un seul industriel. Quant aux Instituts Carnot, ils ont vocation à faciliter l’accès à la recherche des PME et ETI, notamment en mettant à leur disposition des plates-formes sur lesquelles elles peuvent s’initier aux nouvelles technologies (fabrication additive ou placement de fibres de carbone, par exemple). Le plan usine du futur vise à rationaliser tous ces projets de recherche appliquée, en les recentrant sur des axes communs. L’usine du futur à la française "sera une réponse à la fois technologique, environnementale et humaine aux enjeux actuels", résume Jean-Paul Papin, le vice-président de l’association des Instituts Carnot et directeur de l’agence de programmes du Centre technique des industries mécaniques (Cetim).%%HORSTEXTE:43%%

Vers des organisations plus agiles

Le but est de faciliter l’accès aux nouveaux outils numériques, d’accélérer l’adoption des techniques de fabrication avancées, d’accompagner la transition énergétique et d’améliorer les conditions de travail des opérateurs. Ce qui inclut des réflexions sur la compétitivité des entreprises et l’attractivité des métiers techniques. Le numérique, c’est le sujet que l’Allemagne a choisi de développer en priorité dans son plan Industrie 4.0. Pour Vincent Jauneau, le président de Siemens Industry France et président de Gimelec industrie, "la plupart des industriels ont déjà un outil de CAO/DAO. Les prochaines étapes consisteront à installer du PLM et des outils de recherche, à avoir des maquettes numériques de ses ateliers et de ses usines, et à aller vers de la génération automatique de code à partir de ces maquettes."

%%HORSTEXTE:40%%Bien sûr, le numérique, c’est aussi exploiter l’état de l’art en matière de logiciels de simulation, de réalité virtuelle et de réalité augmentée. De nombreux organismes travaillent sur ces sujets, en particulier le pôle de compétitivité mondial System@tic et l’IRT SystemX, situés en Île-de-France. "Tout le monde est conscient des mutations d’usages qui s’opèrent dans le monde grand public : nouvelles interfaces, instantanéité, collaboration…, remarque Éric Perrin-Pelletier, le directeur général de l’IRT SystemX. Tout ce qui fait partie de la vie courante doit être disponible à l’usine. Au sein de l’IRT, nous travaillons sur le “minority report” de la conception produit [de la réalité virtuelle immersive]."

Derrière tous ces concepts d’utilisation du numérique, il y a la notion d’agilité. "C’est primordial car si dans l’usine 3.0 l’innovation se comptait en années, dans l’usine 4.0, elle se compte en mois, voire en jours, confirme Jean-Luc Beylat, le vice-président du pôle System@tic. Il faut donc aller vers des organisations non figées, plus agiles, avec des compétences différentes. De la même manière qu’un logiciel passé sur le cloud est plus facile à mettre à jour, les industriels devront se doter de plates-formes informatiques sur lesquelles ils puissent intégrer facilement les dernières technologies." Fini le PC industriel ou l’automate qui exécute le même programme pendant quinze ans. Les systèmes informatiques de demain devront aider les industriels à s’adapter aux évolutions de leurs marchés.

Et dans les ateliers de l’usine du futur, les machines devront parler un langage commun. "Comme les équipements informatiques sont plug & play, les machines devront être plug & produce pour s’insérer facilement sur les lignes", explique Jean-Marc Alexandre, adjoint au directeur de la stratégie et des programmes du CEA List. Ces lignes de production devront pouvoir être modifiées rapidement en fonction de la demande. "Cela exige des efforts en matière d’organisation, mais, heureusement, de plus en plus d’équipements deviennent intelligents, commente Serge Catherineau, le directeur marketing utilisateurs finaux et intégrateurs chez Schneider Electric. Hier, les automates et les robots ne savaient faire que ce pour quoi ils étaient programmés. Aujourd’hui, ils montrent de réelles capacités d’adaptation."

Même constat pour les capteurs. Auparavant, ils se contentaient de délivrer de l’information brute en continu. Ils sont désormais capables de compter des événements, de stocker et d’échanger des données. On l’aura compris, la donnée est le nerf de la guerre. "Tous les systèmes qui nous entourent génèrent des quantités incroyables de données, et celles-ci permettent de produire plus vite, avec une meilleure qualité et à moindre coût, c’est ce que nous appelons le big analog data, précise Tom Bradicich, "fellow" chargé de la prospective chez National Instruments. En collectant des données sur la production et sur les produits, on peut générer des tableaux de bord plus pertinents et on peut même corriger le process en cas de dérive."

Les procédés de fabrication avancés, ou "advanced manufacturing", c’est le credo de l’IRT Jules Verne. Moins de deux ans après sa création, l’Institut compte déjà 32 projets dans trois domaines en lien direct avec l’usine du futur : conception et simulation de fabrication, matériaux et procédés innovants, systèmes de production flexibles et intelligents. Parmi ces projets, Azimov, un robot collaboratif développé en partenariat avec Airbus, BA Systèmes et le CEA. "Il sera capable de maintenir les pièces en place pendant qu’un opérateur effectuera du perçage ou du soudage", indique Patrice Rabaté, qui anime l’équipe robotique chez Airbus Group Innovations. Autre projet : Robofin, un bras robot capable de faire de l’usinage précis sur des pièces de grandes dimensions. Chez STX, on imagine déjà les bénéfices que l’on pourra en tirer. "Surtout, nous n’aurions pas pu investir seuls dans une telle technologie. Le principe de l’IRT fait que d’autres entreprises y auront accès", confirme Stéphane Klein, le directeur de la recherche, du développement et de l’innovation chez le constructeur naval.%%HORSTEXTE:44%%

Des usines plus humaines

L’usine du futur ne sera pas une usine sans hommes. "Elle est faite avant tout pour recréer de l’emploi, souligne Jean-Paul Papin. Ressources humaines rationalisées, interfaces intuitives, tâches adaptées aux seniors ou encore e-learning sont autant de sujets à étudier de près." Mais prendre en compte les aspects humains, ce n’est pas seulement faciliter le travail des opérateurs. "C’est aussi optimiser les relations avec les fournisseurs, en ouvrant son système de planification par exemple, et impliquer davantage le client via des systèmes de design collaboratif", complète Jean-Marc Alexandre. La prise en compte de l’humain est une vraie spécificité de ce plan sur l’usine du futur. Quasiment absente du programme Industrie 4.0 allemand, focalisé sur la technologie, elle pourrait permettre à la France de se distinguer sur le plan international. De vendre à l’étranger le concept d’usines plus humaines.

"C’est bien en allant à l’export que nos entreprises pourront croître. Les grands groupes n’auront pas de mal à vendre ces concepts à l’étranger. Le risque est qu’ils y aillent avec des partenaires étrangers, estime Vincent Jauneau. Le challenge, c’est donc que les PME, notamment les constructeurs de machines, maîtrisent tous ces aspects de l’usine du futur." Le plan du gouvernement devrait inclure des actions de financement afin d’accompagner la montée en compétences des PME. "Nous sommes à un moment charnière, juge Jean-Luc Beylat. Avec la création récente des IRT, qui permettent aux pôles de travailler davantage sur du concret, avec le lancement du programme européen Horizon 2020 et aujourd’hui ce plan de reconquête industrielle, il y a de vraies opportunités de voir émerger l’usine du futur."

Ce n’est peut-être qu’un début. Dans le cadre de la nouvelle stratégie nationale de recherche, le ministère de l’Enseignement supérieur et de la recherche devrait annoncer dans les mois à venir un plan portant sur le thème de l’usine du futur. Pour la première fois, la question de la compétitivité de l’industrie pourrait faire l’objet de sujets de recherche fondamentale. À l’heure où se précisent les réflexions sur l’usine de demain, la France se donnerait les moyens de réfléchir à l’usine d’après-demain.

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