Industrie du futur : qu'est-ce qu'une usine 4.0 ?

Le monde industriel a déjà connu plusieurs révolutions au cours des derniers siècles. Aujourd’hui, nous parlons de la quatrième révolution industrielle et de l’industrie 4.0. Avec l’apparition des nouvelles technologies, nous voyons se développer de plus en plus d’usines connectées. Le digital et le physique se rapprochent de plus en plus et donnent naissance à des usines 4.0 interconnectées, où opérateurs et machines collaborent de très près. Voyons ensemble comment les nouvelles technologies ont révolutionné une nouvelle fois le monde de l’industrie.

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L’évolution industrielle au cours des siècles

La première révolution industrielle remonte à l’époque de James Watt et de l’élaboration de la machine à vapeur. Le mode de fabrication fut modifié grâce à l'exploitation du charbon, l’artisanat et le travail manuel se sont peu à peu effacés face à la production mécanique. Les ateliers artisanaux et les manufactures ont été doucement remplacés par les usines. La machine à vapeur a permis de produire plus rapidement et de réaliser des séries de produits.

La seconde révolution industrielle au XIXe siècle, a été marquée par l’apparition de l'électricité et l’utilisation du pétrole. Les usines ont connu une modernisation de leurs moyens de production et ont commencé à utiliser les machines électriques. Certaines industries comme l’industrie chimique et automobile ont d’ailleurs su tirer un grand avantage de ce progrès. Si durant la première ère industrielle les séries produites étaient courtes, dorénavant, il est possible de produire en importante  quantité.

L’apparition de la troisième révolution industrielle est apparue, selon les différentes écoles, au XXe ou au XXIe siècle. Si l’on considère que le début était au XXe siècle, c’est l’informatique, l’électronique, la robotique et les télécommunications qui marqueraient son apparition. C’est à cette même période qu’est apparue l’automatisation de certaines tâches. Si l’on part du principe que l’ère a débuté au XXIe siècle, ce serait plutôt la transition énergétique et les technologies numériques qui seraient à l’origine de cette nouvelle révolution. Le fait est que l’un des principaux caractères de cette révolution est la mobilité des biens et des personnes.

Après toutes ces évolutions, nous voici à présent dans une nouvelle ère : l’industrie 4.0.

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Les spécificités de l’industrie 4.0

À l’heure actuelle, les moyens de production qui produisent à la chaîne ne sont plus privilégiés. Il n’est plus question de produire des milliers de produits identiques, mais plutôt de personnaliser les produits. Les habitudes de consommations sont différentes, et les méthodes de production doivent s'adapter à ce nouveau type de consommation. Le désir est dorénavant à l’exclusivité. Le défi de l’industrie 4.0 est donc de maintenir des coûts de production équivalents aux précédents, tout en réalisant des produits uniques et personnalisés, soit des volumes plus faibles.

L’industrie d’aujourd’hui doit connecter la source de production au besoin du client. Pour ce faire, l’industrie 4.0 n’a d’autre choix que de faire évoluer les usines à travers une transformation digitale : utiliser les nouvelles technologies de l’information, des logiciels, des matériaux adéquats, etc.

Jusqu’à présent, les ouvriers aussi appelés collaborateurs, ont enduré les changements au cours des révolutions industrielles. En effet, l’importance du savoir-faire artisanal s'était amoindrie et le nombre d’emplois avait diminué face à l’augmentation du nombre de machines. Aujourd’hui les collaborateurs ont un temps d’avance sur les entreprises, car ils sont quotidiennement connectés. Ils font partie du moteur qui permet aux usines d’évoluer et ne comprennent pas que les entreprises ne soient pas aussi connectées qu’ils le sont eux-mêmes.

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Les nouvelles technologies de l’industrie 4.0 :

La réalité augmentée

La réalité augmentée est l’une des technologies utilisées au sein des usines connectées. Elle est à dissocier de la réalité virtuelle qui permet l’immersion totale dans un environnement virtuel. La réalité augmentée est un système qui permet d'insérer des informations dans le champ visuel réel d’un opérateur. Toutes les informations issues de l’outil de réalité augmentée sont représentées à travers des visuels en 3D. Ces visuels s’ajoutent à la vision du monde réel en se juxtaposant les uns aux autres. La réalité du terrain et le numérique sont en synergie.

Cette nouvelle technologie permet de faciliter l'apprentissage des opérateurs, de renforcer la sécurité, de diminuer les temps de mises à jour, d’améliorer la qualité, de gagner en productivité, etc.

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La fabrication additive

La fabrication additive est anciennement connue comme l’impression 3D est l’un des outils de l’industrie 4.0. Elle permet de fabriquer des séries de composants rapidement et remplace la fabrication des pièces de façon traditionnelle. Les pièces issues de ces machines peuvent être complexes et personnalisables. L’un de ses grands atouts est sa rapidité de production.

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L'intelligence artificielle

L’intelligence artificielle est la solution aux données stockées et non utilisées. Elle permet d’exploiter, de trier et d’analyser des masses d’informations avant de les soumettre à un opérateur. Les opérateurs peuvent anticiper les modifications à réaliser sur certains dispositifs et équipements.

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Le cobot

L’association du collaboratif et du robot forme à présent le Cobot. Les Cobots sont des robots qui réalisent diverses tâches dites non-complexes aux côtés des opérateurs. Ces robots industriels ne sont ni plus ni moins que la reproduction de bras humains et sont souvent utilisés au sein de l’industrie 4.0.

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La maquette numérique

La maquette numérique, ou jumeau numérique, est une reconstitution digitale en 3d qui peut représenter une usine avec l’ensemble de ses machines par exemple. Toutes les représentations sont réalisées dans les mêmes conditions que le réel. Le but ici est d’être en mesure de faire des modifications et des simulations virtuelles et réelles. Les maquettes numériques peuvent être modifiées à plus ou moins grande échelle en fonction des besoins. Ce Digital Twin permet la réalisation de simulation d’implantation, d’équipement, de flux, de commissioning, etc.

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Le Cloud

Le cloud fait partie intégrante d’une plateforme connectée. C’est un serveur qui permet d’améliorer la connectivité ainsi que le contrôle de plusieurs processus industriels. Grâce au Cloud, les informations disponibles sur un serveur interne sont également accessibles à distance.

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Le Big Data

Le Big Data a fait son apparition pour prendre le relais des outils traditionnels de gestion de base de données qui ne sont plus en mesure d’analyser certaines données. Il permet la structuration de ces données qui ont atteint une volumétrie colossale. Ainsi, la data science concède également la possibilité pour les entreprises d’analyser ces données.

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L’internet des objets (et des services) : Internet of things (IoT)

L’internet des objets est l’extension de l’internet aux objets physiques. En d’autres termes, les objets physiques sont connectés à Internet. Ce concept est très utilisé au sein de l’industrie 4.0. Il utilise des systèmes qui créent et transmettent des données pour créer de la valeur ou des systèmes évolués. La solution IoT est organisée autour de 5 éléments : les objets, le réseau, les informations, les données et les applications d’exploitation.

La nouvelle révolution industrielle qu’est l’industrie 4.0 fait évoluer le secteur secondaire par la transformation de l’industrie et des systèmes de production. L’introduction des nouvelles technologies permet de créer des usines intelligentes pour s’adapter facilement aux nécessités et aux processus industriels. Nous faisons face à l’émergence d’usines du futur et à la digitalisation du monde industriel.

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