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Plongée dans l’usine ultra-connectée du futur 

Christophe Dutheil

Après les habitations et les bureaux, c’est au tour des usines, truffées d’objets connectés, de rejoindre le web grâce à une nouvelle génération d’équipements et de logiciels communicants. Bienvenue dans l’usine 4.0.

Après la mécanisation, l’industrialisation et l’automatisation, l’usine intelligente symbolise la quatrième révolution industrielle. Baptisée usine « 4.0 », c’est une manufacture dans laquelle les machines et les produits communiquent entre eux. Elle est composée d’unités flexibles entièrement automatisées et connectées. Elle est intelligente grâce à l’Internet des objets (IOT) et aux systèmes cyber-physiques. Même le produit que fabrique cette usine peut communiquer avec les machines pendant qu’il est en train d’être confectionné. C’est l’ère du « produit intelligent ».

Cette nouvelle génération d’usines a pour objectif de relancer le dynamisme de l’industrie européenne. Par la modernisation de la production, l’augmentation de la compétitivité et le positionnement face aux enjeux de la mondialisation…

Plus écologique 

Grâce aux technologies qu’elle intègre, l’usine 4.0 produit de manière plus flexible, elle s’adapte à la demande en temps réel. La traçabilité permet de savoir où, quand et comment a été fabriqué le produit. Des contrôles de sécurité, tout au long de la fabrication, permettent de rappeler un produit en cas de défaillance.

Les machines connectées sont capables de contacter un spécialiste pour un dépannage à distance ou pour se mettre à jour et améliorer leurs performances. Autre avantage : la fabrication est pilotée en fonction du client, on peut personnaliser le produit, sa taille, sa couleur ou son emballage.

L’usine 4.0 est plus écologique. Elle optimise ses consommations énergétiques. La production est optimisée en fonction du coût de l’énergie et de sa disponibilité au cours d’une journée, lorsqu’elle est moins chère ou lorsque les énergies alternatives sont utilisables. Les machines sont mises hors tension si elles n’ont pas besoin de fonctionner.

La 4révolution industrielle

L’expression « industrie 4.0 » correspond à l’avènement d’une quatrième révolution industrielle. La première, au XVIIIe siècle, est caractérisée par la production mécanique avec l’utilisation du charbon et le développement de la machine à vapeur. La seconde, à la moitié du XIXe siècle, permet la production de masse avec l’arrivée de l’électricité. La troisième, au milieu du XXe siècle, permet la production automatisée, avec automates et robots.

La recherche bat son plein. « Comme il l’a fait pour la société, le numérique traverse et bouleverse l’industrie, les modes de fabrication, les organisations et les interactions en reliant les composants, les machines, les hommes, à tous les niveaux », écrivent Nathalie Julien et Éric Martin, enseignants-chercheurs et coauteurs d’un nouvel ouvrage intitulé L’Usine du futur (Dunod, 2018).

Mais contrairement à une idée reçue, l’objectif premier de l’usine du futur n’est pas d’accroître l’automatisation. Il est plutôt d’injecter « plus d’intelligence dans la mise en réseau des machines entre elles et des machines avec les hommes, générant moins de pénibilité pour les hommes ». Les emplois créés sont moins nombreux mais à forte valeur ajoutée.

Bienvenue dans la cobotique

Prenons l’usine PSA de Trémery-Metz (Moselle) qui fabrique des moteurs et des boîtes de vitesse. C’est une usine d’avant-garde : depuis 2017, le site héberge un vaste laboratoire ouvert (« open lab ») qui cherche à inventer des usines à la pointe des dernières technologies numériques. Les possibilités sont immenses.

La société d’ingénierie Altran vient par exemple de créer un double numérique d’une usine espagnole d’Airbus. Ce sosie digital va permettre aux ingénieurs et aux techniciens du groupe aéronautique de Toulouse de simuler à distance les conséquences de tel ou tel choix technologique.

D’ici 2019, la SNCF prévoit de remplacer son grand technicentre industriel d’Hellemmes, à Lille, par une usine du futur dernier cri, d’une surface de 30 000 m2. Elle y effectuera la maintenance d’une partie de ses équipements et testera des prototypes de solutions avant qu’elles soient déployées sur le réseau. La nouveauté ? Un maximum d’objets connectés pour surveiller les machines, à distance, à l’aide de capteurs.

Et aussi des drones dotés de caméras pour l’inspection, toujours à distance, des toitures des trains ou des câbles haute tension. L’usine du futur s’appuiera en outre sur de la « cobotique », c’est-à-dire des robots qui assistent les opérateurs pour faire leurs tâches.

Éco-mots

Smart data

Donnée intelligente. Il s’agit de capter la bonne donnée, de la transformer, de la contextualiser, et de s’en servir pour optimiser son procédé de fabrication. C’est le contraire de la donnée brute.

Internet of Things (IOT)

Des objets de plus en plus nombreux au domicile, sur le corps, au bureau, dans l’usine seront connectés à Internet, c’est-à-dire communiqueront à l’extérieur des données sur leur fonctionnement.

Langage partagé

Reste un enjeu de taille pour que l’usine 4.0 fonctionne vraiment : l’adoption d’un langage unique, standardisé, permettant aux machines de communiquer de manière fluide. Et sans traduction. C’est en bonne voie. Il existe déjà un langage chinois de communication inter-machines, mais il ne s’est pas imposé à l’international.

Trois grandes associations européennes de promotion de l’usine du futur (Alliance industrie du futur, pour la France, Plattform Industrie 4.0, pour l’Allemagne, et Piano Industria 4.0, pour l’Italie) viennent de se réunir à Bruxelles pour plancher sur de futurs standards communs.

Réindustrialiser la France ?

Pour les tenants de l’industrie 4.0, l’arrivée des usines du futur, et donc de la modernisation de l’appareil productif, devrait accélérer la réindustrialisation de la France, voire faire revenir sur le sol national des sociétés qui avaient choisi de délocaliser leurs usines dans des pays où les salaires sont moins élevés.

Dans une note de recherche sur « l’industrie du futur », La Fabrique de l’industrie, un laboratoire d’idées, est plus mitigée. D’après cet organisme, la modernisation des usines permettra aux industriels « de gagner en productivité ou de monter en gamme. Ils amélioreront leur volume d’affaires et leurs marges. Mais les activités concurrentielles, caractérisées par de faibles barrières à l’entrée et employant une main-d’œuvre peu qualifiée, continueront à être localisées dans des pays à bas coût ».