Quand l’industrie se met à l’heure d’Internet

Le concept d’industrie 4.0 (ainsi nommé car la révolution numérique est la quatrième que connaît le monde industriel depuis le XVIIIème siècle), a germé dans les années 2000. Décrit dans un rapport sorti en 2013 suite au salon industriel de Hanovre de 2011, son avènement coïncide avec l’arrivée à maturité de diverses technologies, qui rendent possible la production et la transmission de quantités phénoménales de données.

Ainsi, la révolution de l’industrie du futur peut se résumer à une sorte de fusion entre Internet et les usines : à chaque maillon des chaines de production et d’approvisionnement, les outils et postes de travail communiquent en permanence grâce à Internet et aux réseaux virtuels. Il devient dès lors possible de piloter intelligemment les systèmes de production au plus près des usages. L’entreprise est hyper-connectée, en temps réel, avec son environnement : fournisseurs, clients, personnels. En optimisant l’outil de production, les industriels espèrent produire plus rapidement, à meilleur coût et en préservant les ressources.

 

La plupart des outils numériques nécessaires à la mise en œuvre de l’usine du futur sont au cœur des recherches menées dans les laboratoires co-pilotés (et partenaires de) par Grenoble INP. C’est le cas des capteurs (LCIS, IMEP-LAHC), de la simulation (G-SCOP, LIG…), de la réalité virtuelle et augmentée (G-SCOP), de la fabrication additive (G-SCOP, SIMAP, LGP2, AIP-PRIMECA Dauphiné-Savoie), des robots autonomes (LIG, GIPSA-lab), du big data et de l’analytique (LIG…), de l’Internet des objets (LIG, LCIS), du cloud computing (LIG)… et de la cybersécurité (Verimag).

Le laboratoire G-SCOP traite en outre tous les aspects du cycle de vie du produit, de sa conception jusqu’à sa fin de vie, car la durabilité et la soutenabilité sont des aspects essentiels de la démarche de l’usine du futur.

En réorganisant complètement le mode de production et en donnant une plus grande importance aux réseaux, les nouvelles générations d’usines devraient relancer le dynamisme de l’industrie européenne.

Outre un gain de compétitivité qui permettra à l’industrie européenne de résister à la mondialisation et à l’émergence des pays à bas coûts, l’avènement de l’industrie 4.0 présente bien d’autres avantages. En étant connectées entre elles, les machines sont capables de produire de façon plus rationnelle : la production devient plus flexible, et s’adapte en temps réel à la demande du client (le client peut le plus souvent personnaliser le produit qu’il commande…). En outre, la traçabilité poussée permet de savoir où et quand a été fabriqué un produit, mais aussi comment. "A cela s’ajoutent des contrôles de sécurité tout au long de la fabrication, qui permettent de rappeler un produit en cas de défaillance, de manière ciblée et plus rapidement" indique Valérie Rocchi, chargée de mission Innovation et Industrie du futur, G-SCOP et DRIVE*. Ensuite, il est possible d’optimiser la production en fonction du coût de l’énergie et de sa disponibilité au cours d’une journée.

Enfin, la maintenance devient prédictive plus que curative : les machines sont capables de contacter un spécialiste apte à les dépanner à distance, ou de se mettre à jour et d’améliorer leurs performances grâce à Internet. Dans le cadre d’un partenariat avec ST Microelectronics, le laboratoire G-SCOP a mis au point un système de maîtrise des risques en production basé sur des AMDEC (analyses des modes de défaillances) mises à jour lors de chaque occurrence d’évènement. Le site de production de Crolles 300 présente toutes les caractéristiques d’une Industrie 4.0, avec une très forte diversité de produits et un nombre considérable d’opérations par produit. Fortement instrumentées, les machines délivrent des flux de données très importants (big data), dont l’exploitation concerne bien sûr la production, mais aussi la maintenance et plus récemment la conception des produits (DFM). La maîtrise de la qualité passe par le contrôle des paramètres machine, mais aussi par des mesures sur les produits. Les informations issues de la ligne de production permettent ainsi de passer d’une maintenance curative (réaction à incident), à une maintenance essentiellement prédictive et préventive des équipements. "Pour cela, nous utilisons les systèmes et algorithmes développés par ProbaYes, une entreprise spécialisée dans les logiciels de prise de décision fondée sur les réseaux bayésiens, que nous transférons et adaptons au contexte applicatif de ST Microelectronics pour analyser les défaillances de leurs parcs d’équipements, en dégageant des diagnostics et plans d’actions, explique Michel Tollenaere, professeur à Grenoble INP – Génie industriel (laboratoire G-SCOP). Nous avons également veillé à la bonne appropriation de ces méthodes par les équipes en place grâce à des formations".

Mais surtout, en intégrant les technologies du numérique, en numérisant ou en automatisant un certain nombre d’actions, l’industrie 4.0 fait également évoluer la relation homme-machine. "Ces usines permettront, en plus d’améliorer la sécurité et la santé au travail des collaborateurs, de valoriser l’humain en lui assignant des tâches à plus haute valeur ajoutée".

La vraie rupture viendra avec "l’intelligence" des machines, qui seront capables à terme d’interagir en temps réel et de réagir face à des situations sans que l’homme n’intervienne obligatoirement, tout en restant "dans la boucle". Ces systèmes sont actuellement émergents.


DRIVE : Direction Recherche Innovation Valorisation Europe
GIPSA-lab : Grenoble Images Parole Signal Automatique
G-SCOP : Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production
IMEP-LAHC : Institut de Microélectronique Electromagnétisme et Photonique et le Laboratoire d'Hyperfréquences et de Caractérisation
LCIS : Laboratoire de Conception et d'Intégration des Systèmes
LIG : Laboratoire d'Informatique de Grenoble
SIMAP : Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés