La fabrication intelligente (smart manufacturing, SM) est une approche technologique qui nécessite des machines connectées à l’internet pour surveiller le processus de production en temps réel. L’objectif principal de la fabrication intelligente est d’identifier les possibilités d’automatiser les opérations dans leur ensemble et utiliser l’analyse des données pour améliorer les performances.
La venue de l’internet industriel des objets (IIoT), de l’intelligence artificielle (IA) et de l’Edge computing a été un facteur important dans l’accélération de la croissance et de l’expansion de nombreuses industries manufacturières au cours des dix dernières années.
Les usines deviennent, sans aucun doute, plus intelligentes, plus efficaces et plus rentables. Il en résulte une augmentation de la capacité de production et la fourniture d’un service d’excellence aux clients.
La vision IIoT du monde est celle d’un monde où les actifs intelligents connectés (les objets) fonctionnent dans le cadre d’un système ou de systèmes de systèmes plus vastes qui constituent l’entreprise de fabrication intelligente. Les “objets” possèdent différents niveaux de fonctionnalité intelligente, allant de la simple détection et actionnement au contrôle, à l’optimisation et au fonctionnement totalement autonome.
John Conway est le vice-président de Schneider Electric chargé de la stratégie et des partenariats
Les procédés de fabrication traditionnels se sont développés lorsque la production de masse s’est concentrée sur l’économie d’échelle et l’utilisation des machines. L’idée de base était que si une machine était inactive à un moment donné, elle perdait potentiellement de l’argent, de sorte que les entreprises la faisaient fonctionner en permanence.
Afin de satisfaire les clients, ce qui était l’objectif principal de nombreuses entreprises, les entreprises de fabrication traditionnelles ont constitué des stocks importants afin de pouvoir répondre facilement à toute commande potentielle, ce qui a permis d’augmenter les bénéfices. La conséquence de ce mode de production est que ces entreprises doivent faire fonctionner leurs machines avec des réglages et des configurations spécifiques aussi longtemps que possible afin de réduire les coûts de fabrication des pièces.
Ce concept de production en série s’appuie sur une prévision de la demande, ce qui génère des stocks importants. L’approche de la fabrication en série consiste à traiter les marchandises à une étape du processus de fabrication et à les faire passer à l’étape suivante, qu’elles soient nécessaires ou non, et à attendre dans une file d’attente. Cette méthode, si elle n’est pas gérée correctement, peut provoquer des goulots d’étranglement importants à n’importe quel stade de fabrication.
Cette approche traditionnelle de fabrication n’est pas très efficace pour plusieurs raisons :
Les temps de réglage des machines sont généralement beaucoup plus longs. La mise en place d’une machine entraîne à terme un temps d’arrêt de la machine, qui se traduit par une perte de temps de production, ce qui peut avoir des conséquences énormes dans la production en série.
La qualité sera un facteur important dans tout processus de fabrication. Avec la méthode traditionnelle de production en série, les lots présentant des problèmes de qualité ne seront pas remarqués avant d’atteindre le processus suivant. Le travail doit alors être refait, ce qui nécessite des ressources supplémentaires et entraîne des coûts et des retards.
La fabrication intelligente est principalement conçue pour automatiser une grande partie de ces processus et résoudre ces problèmes dans les méthodes traditionnelles. Elle est considérée comme un moyen collaboratif d’intégrer pleinement un système de fabrication capable de réagir et d’adapter ses ressources en temps réel. Face à des conditions qui peuvent être en constante évolution et aux exigences d’une usine dans le réseau d’approvisionnement, la fabrication intelligente est la solution idéale tout en gardant le client au centre des priorités.
La fabrication intelligente a pour objectif d’améliorer le processus de fabrication à l’aide d’une approche axée sur la technologie qui associe des machines IoT pour surveiller le processus de production en temps réel. La fabrication intelligente permet aux entreprises d’identifier les possibilités d’automatisation des processus de fabrication et d’utiliser l’analyse des données pour améliorer les performances.
Avantages et inconvénients de la fabrication intelligente
La fabrication intelligente offre plusieurs avantages, tels qu’une efficacité et une productivité accrues et des économies globales. Dans une usine intelligente, la productivité est améliorée en permanence, ce qui augmente la capacité de production. Supposons qu’une machine particulière ralentisse la production ou qu’un problème de qualité se pose. Dans ce cas, les usines intelligentes mettront en évidence le problème à l’aide de systèmes logiciels d’IA et trouveront une solution pour résoudre le problème. Ces types de systèmes offrent bien plus de flexibilité que vous ne pouvez l’imaginer.
Lorsque nous parlons d’amélioration de l’efficacité, les économies initiales proviennent directement de la réduction des temps d’arrêt des machines. Les machines modernes d’une usine disposent généralement de nombreux capteurs et diagnostics qui peuvent alerter les opérateurs en cas de problème ou de problème potentiel. En combinant ces machines avec une technologie d’IA avancée, vous pouvez détecter les problèmes avant qu’ils ne surviennent et prendre les mesures appropriées. C’est ce qu’on appelle l’IA prédictive.
Le plus gros inconvénient de la fabrication intelligente est de loin l’investissement initial nécessaire pour mettre en œuvre un système intelligent. Certaines petites et moyennes entreprises ne peuvent tout simplement pas prendre le risque d’introduire cette technologie sans une croissance à long terme.
Si les entreprises peuvent surmonter le coût initial, le plus grand obstacle à la mise en œuvre de cette technologie dans la fabrication est son installation. Ces systèmes peuvent être très complexes et doivent être adaptés aux besoins de la fabrication. Si le système est mal géré ou nécessite des ajustements constants, cela peut potentiellement réduire les bénéfices.
Entreprise de fabrication intelligente
Bien que l’impact à long terme de l’IIoT soit parfois difficile à prévoir, trois environnements opérationnels distincts vont préparer le terrain pour l’émergence de l’entreprise de fabrication intelligente.
Contrôle intelligent des entreprises – Les technologies IIoT permettront une intégration étroite des machines connectées intelligentes et des actifs de fabrication connectés intelligents avec l’entreprise au sens large. Cela facilitera une fabrication plus souple et plus efficace, et donc plus rentable. Le contrôle intelligent des entreprises peut être considéré comme une tendance à moyen et long terme. Il est complexe à mettre en œuvre et nécessitera de nouvelles normes pour permettre la convergence des systèmes informatiques et OT.
Gestion des performances des actifs – Le déploiement de capteurs sans fil rentables, une connectivité facile au cloud (y compris le WAN) et l’analyse des données amélioreront les performances des actifs. Ces outils permettent de recueillir facilement des données sur le terrain et de les convertir en informations exploitables en temps réel. Il en résultera de meilleures décisions commerciales et des processus décisionnels tournés vers l’avenir.
Opérateurs augmentés – Les employés de demain utiliseront des appareils mobiles, l’analyse des données, la réalité augmentée et une connectivité transparente pour accroître leur productivité. Étant donné que les travailleurs spécialisés sont de moins en moins nombreux à s’occuper des opérations de base en raison de l’augmentation rapide du nombre de départs à la retraite des baby-boomers, les jeunes travailleurs des usines de remplacement auront besoin d’informations à portée de main. Ces informations leur seront fournies en temps réel dans un format qui leur est familier. Ainsi, l’usine évolue pour être davantage centrée sur l’utilisateur et moins sur la machine.
Cybersécurité
L’arrivée de l’IIoT accélère le besoin de cybersécurité dans les systèmes industriels, plus encore lorsqu’il y a des données sensibles. En raison de la complexité de l’IIoT, cela signifie que la sécurité doit être une fonctionnalité qui ne se situe pas seulement au niveau du logiciel, mais qui est intégrée au matériel et aux composants qui constituent les systèmes de contrôle intelligents.
L’approbation des normes de sécurité avec certification sera également essentielle à la croissance de l’IIoT. Cela permettra de s’assurer que la sécurité ne concerne pas seulement des pièces individuelles mais qu’elle est intégrée dans un système beaucoup plus vaste.
L’adoption de la certification signifie que certains éléments d’un système seront finalement des composants critiques. Les composants seront combinés de manière sécurisée par des experts en sécurité et fonctionneront dans un système sécurisé.
Composants technologiques en tête de la transformation IIoT
L’IIoT atténue les frontières entre les composants physiques et virtuels. Cela permet des modèles plus flexibles d’accès aux processus et aux données des machines – en contournant les architectures d’automatisation traditionnelles et en accédant à des systèmes plus conviviaux et mobiles basés sur les normes IoT.
Si la collecte de données est un aspect essentiel de l’IIoT, ce seul aspect ne permettra pas aux fabricants d’atteindre le plein potentiel de l’IIoT. D’autres composantes de l’IIoT doivent également être prises en compte :
- L’Edge Computing pour collecter les données, afficher les informations pertinentes et transmettre les données au cloud pour des analyses plus avancées
- Application et services pour l’analyse des données
- Des normes ouvertes pour permettre une approche plus uniforme des appareils connectés de différents fabricants
- Les appareils intelligents qui sont prêts pour l’IIoT seront dotés d’un système de détection avancé qui peut créer des données au premier point d’analyse des données, réduisant ainsi la surcharge de calcul plus loin dans la chaîne.
La conception de dispositifs connectés intelligents pour l’IIoT nécessite l’intégration de technologies Internet telles que le Wi-Fi, l’Ethernet et les services Web. Sans ces technologies intégrées dans les spécifications de base des appareils intelligents, le secteur ne pourrait pas se développer.
Une passerelle Edge collectera des données provenant de diverses sources et fournira des informations en temps réel aux bonnes personnes et au bon moment. L’Edge Computing est essentielle dans un système IIoT. Il peut fournir et traiter les données en temps réel à l’utilisateur dans l’usine avant de les envoyer au système Cloud pour une analyse plus approfondie.
Il facilite également les services à valeur ajoutée indépendants du système de contrôle. La passerelle edge garantit un haut niveau de performance et de connectivité pour répondre aux besoins critiques de la plateforme IIoT.
Les applications et services numériques sont essentiels pour que les utilisateurs finaux atteignent les performances commerciales promises par l’IIoT. La simple collecte de données doit être étendue à l’analyse qui fournit des informations commerciales précieuses. Voici quelques exemples de ces applications et services :
- Optimisation de l’installation.
- Gestion et protection des actifs.
- Surveillance basée sur l’état.
- Applications de réalité augmentée et calcul du taux de rendement global.
produits recommandés
Contrôleurs logiques programmables, TM22, Schneider Electric
Modules d’E/S, TM22, Schneider Electric
Sources:
