La réalité augmentée dans l’industrie 4.0

Dans une industrie connectée, de nombreux processus peuvent être représentés virtuellement. La réalité mixte est une solution avantageuse dans tous les domaines de la fabrication industrielle – de la planification des installations au contact avec les clients. La réalité augmentée peut être utilisée non seulement dans les secteurs des jeux, du divertissement et des télécommunications, mais aussi dans l’industrie 4.0.

Réalité mixte, réalité virtuelle et réalité augmentée

Lorsqu’on parle d’industrie 4.0, les possibilités d’applications de réalité augmentée et virtuelle sont souvent évoquées. Toutefois, par rapport à de nombreuses autres technologies, leur utilisation dans cette industrie est relativement faible.

En analysant les résultats du Deloitte Insights Readiness Report 2020, on peut voir quelles technologies sont les plus importantes pour les entreprises:.

  • L’Internet des objets (IoT), l’intelligence artificielle (AI), le cloud , le Big Data et l’analyse des données sont reconnus au niveau international comme les piliers les plus importants de l’industrie 4.0.
  • Viennent ensuite les nanotechnologies, la robotique avancée et les capteurs.
  • Selon le rapport, la réalité augmentée fait partie des technologies les moins répandues, avec l’impression 3D, l’informatique quantique et l’edge computing.

Toutefois, les outils virtuels offrent de nombreuses possibilités pour la fabrication industrielle dans son ensemble.

La réalité augmentée – qu’est-ce que c’est ?

Depuis le succès du jeu Pokémon Go, la réalité augmentée est devenue un concept bien connu. La réalité augmentée est un outil populaire qui combine le monde réel avec des informations numériques, souvent utilisé dans les jeux vidéo, les filtres photo et vidéo dans les applications de médias sociaux et les projets éducatifs.

La tâche principale de la réalité augmentée est de compléter l’environnement réel avec des éléments numériques visuels ou sonores. Il est très facile d’utiliser la réalité augmentée avec le bon équipement – des lunettes spéciales ou des appareils mobiles tels que des smartphones et des tablettes.

Les caractéristiques de la réalité augmentée comprennent :

  • La combinaison d’objets virtuels et réels dans un environnement réel
  • Opération interactive
  • Une interaction mutuel d’objets virtuels et réels en temps réel

Méthodes de visualisation utilisant la technologie de réalité augmentée

La réalité augmentée utilisent des “marqueurs” pour déterminer la position des objets par rapport au monde réel. Il existe également des méthodes qui ne nécessitent pas de marqueurs, comme le Natural Feature Tracking (NFT) ou le Simultaneous Localisation and Mapping (SLAM).

Divers systèmes sont utilisés pour la visualisation :

  • Les écrans montés sur la tête (HMD), tels que les lunettes ou les casques, sont généralement utilisés dans les applications de RV pour des environnements complètement virtuels, mais peuvent également être utilisés dans la réalité augmentée.
  • Les écrans portables, c’est-à-dire les smartphones et les tablettes, sont largement utilisés en dehors de l’environnement industriel et certaines de leurs applications ont déjà été mentionnées. Dans le secteur de la fabrication, les appareils portables permettent de cartographier facilement des produits ou des processus complexes.
  • Les systèmes de réalité augmentée spatiale (SAR ou Spatial Augmented Reality en anglais) utilisent des projecteurs. Ils projettent des éléments virtuels directement sur des objets réels.

L’informatique spatiale dans le contexte des applications de RA signifie la superposition de plusieurs couches virtuelles. Les données nécessaires peuvent être stockées, par exemple, dans un cloud de réalité augmentée. Ainsi, la représentation visuelle peut être combinée avec des données en temps réel provenant de capteurs, des données clés de production ou des informations provenant d’autres objets IoT.

L’avantage de cette forme de visualisation est qu’elle peut être utilisée en mains libres, ce qui permet d’effectuer des opérations manuelles à l’aide d’informations numériques ou de systèmes de téléassistance.

Travailler dans la réalité mixte

La réalité augmentée (RA) fait partie de la réalité mixte et consiste à combiner des éléments d’environnements réels (tels que des sols d’usine, des machines et du personnel) avec des éléments virtuels (tels que des données provenant de différentes sources).

Les applications de RA montrent à quoi ressemble cette combinaison dans la pratique. La virtualité augmentée est une sous-catégorie de la réalité mixte. Bien que les applications et outils de virtualité augmentée, comme la réalité virtuelle, se concentrent davantage sur le niveau virtuel, ils sont toujours connectés à l’environnement réel.

Ces applications constituent un aspect important de la planification car, par exemple, les nouveaux périphériques (tels que les gants) peuvent aider à déterminer l’ergonomie et les performances dans la conception du lieu de travail. La réalité augmentée, quant à elle, est principalement utilisée dans la fabrication.

Avantages et inconvénients de la RA dans la production

La réticence des entreprises industrielles à utiliser la technologie RA dans la fabrication est due au fait que son impact n’a pas encore été évalué de manière adéquate. Un investissement initial dans l’équipement approprié est nécessaire pour la mise en œuvre des systèmes de réalité augmentée.

Projet de recherche collaboratif sur l’impact de la RA

L’impact de la RA sur la fabrication industrielle est le sujet de recherche d’une équipe de scientifiques de l’Université technique de Munich (TUM), de l’Université du Wisconsin-Madison et de l’Hôpital de Mayence (Seeing the Bigger Picture? Ramping up Production with the Use of Augmented Reality. Manufacturing & Service Operations Management 2022) dans une étude de terrain collaboratif. Le projet visait à répondre aux questions suivantes :

  • À quelle vitesse les employés apprennent-ils à exécuter de nouvelles tâches avec et sans réalité augmentée ?
  • La complexité de la tâche est-elle un facteur déterminant ?
  • Comment les applications de RA influencent-elles la capacité des employés à faire des suggestions pour optimiser les processus ?

Le plus évident est l’impact des applications de RA sur la productivité. Les chercheurs ont observé que même les tâches complexes étaient effectuées beaucoup plus rapidement avec les lunettes AR (gain de temps de 44 % en moyenne). Même les tâches simples ont pris environ 15 % de temps en moins avec l’aide de la RA.

Évaluation des avantages et des inconvénients de la RA

Un inconvénient est que l’utilisateur est moins susceptible d’apprendre par lui-même en raison de l’assistance technique fournie par la réalité augmentée. Les informations nécessaires à la réalisation de la tâche ne sont pas absorbées avec la même profondeur que dans le travail analogique. Cela affecte à son tour le potentiel d’innovation – les résultats de l’étude montrent que les suggestions d’amélioration les plus utiles provenaient du groupe qui travaillait sans la technologie de la RA.

Selon les chercheurs, les applications de réalité augmentée ont l’impact le plus positif dans les domaines où l’optimisation des processus est largement ou totalement achevée. Les solutions de RA soutiennent également les secteurs de production où des délais d’exécution courts sont nécessaires, ce qui augmente la productivité.

Cependant, de nombreuses entreprises trouvent des emplois très différents pour les technologies de RA dans la fabrication industrielle.

Domaines d’application de la technologie de RA dans l’industrie 4.0

Bien que les applications de RA soient quelque peu en retard par rapport à d’autres secteurs clés de l’industrie 4.0, de nombreux fabricants tirent déjà parti des capacités de la réalité augmentée. Les domaines d’application sont très variés et ne se limitent pas à faire en sorte que des processus de production bien coordonnés fonctionnent encore plus rapidement.

Assistance aux tâches d’assemblage complexes

Selon l’étude susmentionnée menée par une équipe de recherche dirigée par le professeur David Wuttke, la RA facilite considérablement l’exécution de tâches complexes. Il en va de même pour la ligne de montage, où les produits et les processus deviennent de plus en plus complexes.

Le défi est toujours le même, quelle que soit l’échelle du produit final – une multitude de composants doivent être assemblés avec une extrême précision et en un temps limité.

Malheureusement, les nouveaux produits rendent l’installation plus difficile et retardent les processus. Cela est dû, entre autres, aux nouvelles instructions d’installation et à la façon dont elles sont présentées. La lecture des documents PDF, qui sont souvent utilisés pour transmettre des informations essentielles, prend trop de temps.

Cependant, grâce aux solutions de RA, l’accès à ces informations est facile et très clair. L’utilisation de la RA avec la commande vocale permet également d’accélérer les processus – les employés ne doivent pas interrompre leur travail pour obtenir les informations dont ils ont besoin.

Cette façon d’utiliser la RA n’est pas nouvelle, cependant, les progrès technologiques ont rendu l’équipement nécessaire et les logiciels associés beaucoup moins chers qu’il y a 20 ans. Par conséquent, ces applications de RA sont désormais plus largement utilisées. Citons par exemple la technologie aérospatiale, où l’assemblage s’effectue dans des espaces beaucoup plus vastes et où des projecteurs sont utilisés pour montrer la position exacte des différentes pièces.

Simplifier les processus de maintenance

D’un point de vue économique, la maintenance des usines de production est un facteur critique. L’objectif de l’industrie 4.0 est de réduire les arrêts de production imprévus en automatisant les équipements de production et en programmant la maintenance.

Que l’entretien des machines soit largement ou entièrement automatisé, le temps joue un rôle crucial. Si les résultats et les objectifs de maintenance doivent être reportés dans des documents écrits, les processus sont retardés et prennent plus de temps que nécessaire.

Grâce à la technologie de RA, la comparaison des objectifs et des résultats peut se faire en parallèle sur un écran de RA. La commande vocale permet également de rapporter des résultats tout en gardant les mains libres.

La technologie HoloLens combine la maintenance, les modèles virtuels et les canaux de communication modernes. Ainsi, les techniciens de maintenance ont accès à toutes les informations pertinentes (telles que les données techniques, etc.), et peuvent les comparer avec les modèles virtuels et effectuer la maintenance en ayant les mains libres.

Le personnel d’assistance technique n’a même pas besoin d’être sur place : toutes les activités d’inspection nécessaires peuvent être confiées au technicien sur place via HoloLens. Les lunettes de réalité augmentée fonctionnent de manière bidirectionnelle :

  • Le technicien sur place voit sur l’écran des instructions précises pour effectuer un entretien professionnel et reçoit des instructions précises étape par étape.
  • Un membre du personnel d’assistance au siège peut observer directement la situation à travers les lunettes et effectuer la maintenance à distance.

Sur la base des données des modèles, ces interventions peuvent être planifiées à l’avance et exécutées beaucoup plus rapidement.

Promouvoir la coopération

L’application HoloLens anticipe une autre possibilité pour les applications de RA : l’amélioration des solutions collaboratives et un accès plus facile aux connaissances des experts. Cela facilite la coordination et la réalisation des travaux de maintenance et d’entretien, même dans des contextes de production plus importants.

La technologie de RA devrait permettre de combler un manque de personnel qui existe dans de nombreuses entreprises en raison d’un manque de travailleurs qualifiés. Grâce aux applications de RA, il est possible de faire appel à des experts de n’importe où sans qu’ils aient à se rendre sur place. Il n’est donc plus nécessaire de disposer de l’expertise requise en interne.

Grâce à la téléprésence et à la transmission de la situation, les employés peuvent recevoir des conseils d’experts. Cette forme de collaboration peut utilisé dans tous les départements, divisions et usines. Ce transfert de connaissances peut même être utilisé à des fins de formation – comme une sorte “d’apprentissage par la pratique” sous la supervision directe d’un personnel technique qualifié.

Améliorer les relations avec les clients

Les fabricants peuvent également utiliser les applications de RA pour fournir une assistance à leurs clients. En particulier lorsqu’il s’agit de conseils que les fabricants de machines et d’installations doivent fournir pour des produits complexes.

L’utilisation de la RA permet une visualisation nettement améliorée – à la fois des produits eux-mêmes, des composants individuels et de l’intégration des machines et des systèmes dans le processus opérationnel. Ainsi, les clients ont non seulement un aperçu du fonctionnement du produit, mais aussi de ses dimensions spatiales dans le lieu ciblé.

En outre, il est possible de discuter des modifications directement avec le client et de les transférer dans des modèles virtuels.

Assistance en matière d’assurance qualité

Les modèles virtuels de produits et de composants peuvent également être utilisés dans l’assurance qualité avec des dispositifs de RA. Il est possible d’utiliser des écrans pour comparer l’original et le modèle par superposition. S’il existe des différences par rapport aux spécifications du fabricant, celles-ci peuvent être marquées directement sur la superposition.

Cela s’applique également aux grands projets. Chez Airbus, par exemple, les applications de réalité mixte sont utilisées pour fournir aux techniciens des modèles numériques complets et des croquis, afin qu’ils puissent vérifier les supports structurels pendant la production. Cela permet de réduire considérablement les temps d’inspection pour un maximum de 80 000 supports.

Planification améliorée des zones de production

Grâce à la technologie de la RA, des modèles de zones de production ou d’usines de fabrication entières peuvent être projetés sur l’environnement réel. Il est ainsi possible de vérifier la disposition des machines, des zones de stockage, des voies de transport, de déplacement et d’évacuation avant la mise en service et de les optimiser si des améliorations ultérieures sont nécessaires.

Applications de RA : aspects pratiques

Les domaines d’application de la technologie RA décrits ci-dessus ne sont plus des notions théoriques dans de nombreuses entreprises. En effet, ils sont déjà considérés comme une partie intégrante de la vie professionnelle quotidienne.

Installation de nouvelles lignes de production chez Toyota Motor Corporation

Toyota Motor Corporation utilise des applications de RA pour simplifier la maintenance et l’installation de lignes de production et de bâtiments d’usine nouveaux et existants sur ses sites à travers le monde. Cette technologie est utile à plusieurs niveaux.

Défis

  • Présence d’experts : Contrôler le travail, résoudre des problèmes potentiellement dangereux, effectuer des travaux complexes tels que le réglage de grandes machines – nombre de ces processus nécessitent généralement la présence d’experts et/ou de techniciens agréés qui doivent se rendre sur les sites internationaux spécifiquement à cette fin.
  • Des règles strictes s’appliquent au traitement des données confidentielles dans toutes les opérations de Toyota, du siège social aux succursales locales. Il en va de même pour les logiciels, les caméras et autres dispositifs finaux qui pourraient constituer des vulnérabilités potentielles. Cela rend la communication entre les sites éloignés difficile.

Solutions

  • Équipements sécurisés: Pour améliorer la communication et le flux d’informations, Toyota s’appuie sur des outils sécurisés. Il s’agit, par exemple, de Vuforia Chalk (de PTC) pour l’assistance à distance.

L’outil est doté d’une série de fonctionnalités telles que le streaming vidéo et audio en direct, ainsi que la possibilité d’ajouter des notes numériques à l’aperçu en temps réel. Pour garantir la sécurité, l’outil a été personnalisé pour Toyota et préinstallé sur les appareils mobiles qui peuvent être prêtés dans les entreprises.

  • Experts à distance via la RA : L’utilisation de la technologie de la RA par Toyota est un exemple classique de la façon dont l’expertise sur un problème spécifique peut être partagée à distance grâce à la RA. Toutes les étapes de travail lors de l’installation et de la maintenance peuvent ainsi être guidés directement à distance via un téléphone mobile ou une tablette. Le technicien sur place est assisté par des instructions précises.

Cette solution réduit non seulement la nécessité de se déplacer, mais aussi le temps qui serait autrement nécessaire pour les mesures de la machine. Cette procédure permet également d’éviter les erreurs de mise en œuvre.

La réalité augmentée à des fins de formation au sein du groupe BMW

Contrairement aux résultats de l’étude de la TUM sur l’utilisation de la RA, le groupe BMW a trouvé un moyen d’utiliser cette technologie pour former ses employés. En fait, à part la coordination des opérations de prélèvement dans la logistique et l’assurance qualité (comme dans l’atelier de peinture), c’est l’utilisation la plus importante des applications de RA.

À l’aide de vidéos et d’instructions superposées à l’environnement réel de l’atelier, les nombreuses étapes de l’assemblage sont transmises. Les vidéos peuvent être adaptées aux besoins de chaque employé et peuvent être avancées et rembobinées à volonté.

Un formateur accompagne les exercices en conditions réelles. Ils peuvent répondre à des questions spécifiques qui vont au-delà de la vidéo et du contenu pédagogique. La technologie RA permet de former plusieurs employés en même temps.

Selon l’entreprise, ce mode de formation est bien accueilli. En général, les vidéos de formation permettent d’atteindre plus rapidement les objectifs d’apprentissage souhaités. Cependant, le groupe BMW ne voit pas d’avantages à utiliser les applications de RA dans l’assemblage, bien qu’il existe certainement des opportunités. Toutefois, les processus allégés sont également mis en avant dans ce domaine.

Projet pilote HoloLens chez Škoda

Un projet pilote a été lancé chez Škoda en 2021 pour tester les différentes applications possibles des lunettes de réalité augmentée. Les domaines d’application comprennent :

  • Optimiser la maintenance grâce à la présentation immédiate des instructions d’utilisation, des listes de contrôle de maintenance et des documents similaires, alors que l’opérateur a les mains libres ;
  • Des cours de formation qui peuvent être complétés par des vidéoconférences parallèles, par exemple.

Les objectifs du projet de RA sont également différents. Il s’agit notamment d’accroître la sécurité du travail (par exemple en réduisant les taux d’erreur), d’améliorer la communication entre les départements et les unités commerciales, et de raccourcir le processus de maintenance.

Les éléments de gamification sont également destinés à encourager les jeunes travailleurs et à faciliter l’accès aux professions techniques.

La RA favorise la rétention des employés chez Volvo Group

Comme Toyota Motor Corporation, le groupe Volvo utilise l’outil Vuforia de PTC pour ses applications de RA. Cette technologie est utilisée dans divers secteurs de l’entreprise. Un objectif important est de présenter Volvo comme un employeur attrayant et innovant.

La réalité augmentée joue ici un rôle important car, selon l’entreprise, elle permet d’atteindre différents groupes d’employés et de candidats :

  • Les employés actuels sont activement impliqués dans les nouveaux processus et contribuent ainsi au transfert de connaissances. En particulier dans le domaine du contrôle et de l’assurance de la qualité des moteurs, cela permet de mettre en commun le savoir-faire d’experts de longue date et de le transmettre de manière moderne au personnel junior.
  • Les nouveaux candidats sont généralement très intéressés par les technologies AR. En utilisant les bons outils, le Groupe Volvo en tire un double avantage.

D’une part, ils renforcent la marque en tant qu’entreprise de technologie moderne et donc son attractivité en tant qu’employeur. D’autre part, les applications de RA facilitent et raccourcissent considérablement la formation nécessaire des nouveaux employés.

En somme, la réalité augmentée vise à réduire la charge cognitive des employés tout en favorisant leur capacité d’apprentissage. Les technologies de RA sont donc de plus en plus utilisées dans des domaines qui ne peuvent pas être automatisés et qui dépendent des compétences et de l’analyse humaines.

Atelier de production polyvalent

Les technologies de RA sont utilisées dans de nombreux secteurs d’activité et de production. Ils sont utilisés comme support pour obtenir des améliorations en termes de qualité, de coûts et de délais.

Pour ce faire, il est toutefois nécessaire d’adapter les applications aux exigences respectives des différents domaines. Il convient de noter ici que la réalité augmentée ne peut pas fournir l’optimisation souhaitée de chaque processus de production.

Néanmoins, les études de cas confirment la puissance des applications de réalité augmentée, notamment pour la maintenance, l’entretien, l’assemblage, le contrôle de la qualité et la formation. En outre, il existe des avantages primordiaux tels que l’amélioration de la communication au sein des entreprises et avec les clients et partenaires du monde entier, 24 heures sur 24. La RA offre donc un large éventail d’applications possibles qui apportent une valeur ajoutée à la production industrielle.

Total
0
Shares
Publication précédente

Industrie 5.0 : la prochaine étape dans le développement de la fabrication industrielle ?

Publication suivante

Découvrez les cordons de brassage de haute qualité de RND

Publications similaire