Composantes de l'architecture cible Industrie 4.0

Nous pouvons trouver dans la littérature sur Industrie 4.0 une panoplie de façons pour structurer les axes de projets visant l’usine du futur. Notre vision synthèse est exprimée dans le diagramme suivant.

Les axes d'architecture sont constitués des :

  • Processus et Systèmes

  • Équipements

  • Technologies

  • Personnes et rôles

  • Réseau, sécurité et intégration

 

Axes d'architectures

 

  • ERP/BPMS/Portails : les systèmes ERP sont le prérequis de l’usine intelligente. C’est sur ces systèmes que l’ensemble des planifications et suivi de ressources s’effectuent. Les données stratégiques de l’ERP ainsi qu’une plateforme BPMS (Business Process Management System) permettent d’orchestrer l’usine intelligente. Une attention toute particulière doit être portée sur les processus et comment ils peuvent être utilisés pour interconnecter les grandes applications ERP et MES; c’est ce que nous appelons la colle entre les briques. Pour certaines organisations, les portails web clients et fournisseurs permettent aux partenaires d’affaires d’interagir avec l’usine intelligente (statut en temps réel, disponibilité, fourniture JiT, etc.).
  • MES/MOM : pour de nombreuses organisations de fabrication, les systèmes MES/MOM sont considérés comme la clé TI qui permet de tirer parti des innovations dans l’usine. Avec l’aide de ces logiciels, il est possible de voir en temps réel les indicateurs clés de performance (KPI) de faire un suivi des quantités et de rejets. De plus, ces systèmes peuvent assurer l’utilisation des bons outils sur les bonnes opérations : ceux-ci valident les procédés d’usinage, les pièces assemblées en vérifiant leur numéro. Ils peuvent valider le montage complet des outils. Ces systèmes MES (Manufacturing Execution Systems)/MOM (Manufacturing Operation Management) sont au centre de l’usine du futur. Ils regroupent la gestion des lots en temps réel, les feuilles de route (Travelers), le suivi en temps réels des lignes/postes de montage, les affichages plancher (Andon Boards), Poka Yoke (évitement d’erreurs), la traçabilité, feedback temps réel au système ERP, gestion des arrêts de ligne, approvisionnement JIT des postes de travail/eKanban, la gestion d’équipements, etc.  
  • BI/Dashboard/Visualisation : Les affichages sur le planché (par exemple systèmes Andon) sont également un axe intéressant à considérer. Ils peuvent être situés à des endroits stratégiques de l’usine et fournir des mises à jour en temps réel (à partir du MES) sur l’état de la production ainsi que des messages au personnel de maintenance. Les affichages en mode tableau de bord rapide et facile à lire donnent la rétroaction visuelle sur la performance actuelle du cycle de production et également indiquent au personnel de gestion et d’entretien où il y a un problème sur le processus de production.

Dashboard usineIl est possible également d’avoir une extension mobile pour ces systèmes : les applications pour téléphone intelligent sont un axe vraiment intéressant à considérer. Ils peuvent fournir des mises à jour en temps réel sur l’état de la production ainsi que des messages ou alarmes au personnel de maintenance et superviseur. Les intervenants peuvent recevoir une notification pour toute anomalie, donc ils peuvent répondre plus rapidement.

Mobile Dashboards

 

  • Lignes/Postes : Les postes de montages et lignes d’assemblage doivent maintenant être conçus pour être plus flexibles et répondre aux demandes des clients sur des variations de produits. Par exemple, une ligne peut être conçue avec des porte-outils intelligents équipés d’étiquettes RFID pour identifier le produit souhaité et transmettre les matériaux et processus nécessaires à la ligne. Chaque station lit ces étiquettes et affiche les informations pertinentes à l’écran à l’intention de l’opérateur, afin de réduire le temps de séjour et d’optimiser l’utilisation des ressources et d’éliminer les erreurs de manutentions. Un opérateur est souvent responsable de plusieurs postes, il est donc important de lui fournir les outils pour bien gérer ses postes. Certains logiciels permettent d’avertir l’opérateur qu’il va devoir intervenir sur un poste de montage. De plus, cela permet d’anticiper des évènements tels que bat niveau de matière première ou accumulation pour générer des appels de service.

Contrôles en mobilité

 

  • Flottes/Équipements : aujourd’hui, tous les équipements/outils/pièces mobiles peuvent être géolocalisés grâce à des puces RFID à très bas coûts. Par exemple, ceci permet le pilotage intelligent des chariots élévateurs facilitant l’enregistrement, le transport et la livraison des marchandises grâce à sa capacité à déterminer et à coordonner les positions des marchandises dans l’entrepôt.

 

  • Personnes (Ergonomie du travail) : dans l’Usine du Futur, l’Homme sera au cœur de la production. Il n’y a pas de machines sans hommes ! Les machines et les robots coopératifs aideront à optimiser le travail de l’Homme et réduiront la pénibilité de certaines tâches. Grâce aux nouvelles compétences numériques, l’Homme sera indispensable à la conception et l’intégration de nouvelles méthodes, notamment la réalité augmentée et les applications mobiles, outils de contrôle des systèmes et machines dans l’usine. Les postes de travail individuels peuvent maintenant s’adapter automatiquement aux besoins des opérateurs concernés, grâce à des étiquettes Bluetooth comportant un profil d’utilisateur. Chaque employé porte une étiquette, qui est lue par la station d’assemblage. L’éclairage de la station, la taille de la police ou encore la langue d’affichage s’adaptent ainsi en conséquence à l’écran. Même la bonne précision des informations apparaissant à l’écran s’ajuste automatiquement en fonction de la qualification de l’utilisateur. La réalité augmentée est également introduite comme technologie facilitante à l’apprentissage et à la simulation. Elle permet entre autres de visualiser des instructions de montage ou entretien en surimposition directement sur l’équipement/pièce visé. La réalité augmentée facilite la transmission du savoir industriel.

 

  • Réseau, sécurité et plateforme d’intégration : il est essentiel pour viser l’usine du futur de se doter d’un réseau fiable, flexible et assurant l’interopérabilité. Industrial Ethernet est souvent choisi comme l’épine dorsale de facto pour l’usine entière. Des protocoles d’échanges et des standards se développent autour de normes Ethernet IEEE 802 émergentes, dénommées TSN (Time Sensitive Network) ou DDS (Data Distribution Service) ou les applications sont peuvent de façon autonome et asynchrone échanger entre elles des données. Une plateforme d’intégration doit aussi être considérée : cette plateforme permet l’interopérabilité des données (formats) et l’orchestration des processus. L’intégration croissante des technologies numériques dans l’industrie offre de vraies opportunités, mais elle introduit également des menaces et des possibilités de nuisance pour des individus mal intentionnés. Ces technologies peuvent rendre les systèmes plus vulnérables aux attaques si elles ne s’accompagnent pas de mesures de sécurité proportionnelles aux risques. Or, les questions qui se posent ici sont celles à la fois du coût et de la faisabilité de telles mesures de protection, du fait à la fois de la multiplicité des points de vulnérabilité et de la nécessité de faire en sorte que les éléments de l’usine connectée ne soient ni trop onéreux ni trop contraignants à l’usage pour qu’ils conservent leur intérêt. 

 Page précédente                                               Page suivante