L’industrie 4.0 et son rôle dans l’amélioration de la productivité dans la production

Les opérations de production ont considérablement changé au cours des quatre derniers siècles : la connaissance et la technologie ont fait l’objet d’une évolution et d’une transformation remarquables. Comprendre comment et pourquoi cela s’est produit peut aider à saisir ce qui se passera dans l’avenir des opérations de production.

De l’industrie 1.0 à l’industrie 4.0

Industrie 1.0

Tout a commencé au 18e siècle avec la révolution industrielle. Le passage du travail manuel à la production axée sur les machines a marqué le début de l’industrie 1.0. Bien que la puissance de la vapeur soit déjà connue, son utilisation en tant que source énergétique était une découverte révolutionnaire à l’époque. Ainsi, certains développements technologiques ont été florissants à cette époque, comme les locomotives à vapeur, le métier à tisser électrique et les navires à vapeur. Cela a entraîné une augmentation de la productivité qui a conduit à la croissance des usines et à la production de masse.

Industrie 2.0

Le développement de l’électricité et du moteur à combustion interne ont été les jalons qui ont déclenché la deuxième révolution industrielle à la fin du 19e et au début du 20e siècle. Il y a également eu le développement de nouveaux matériaux, tels que l’acier et le béton, largement utilisés dans la construction. Henry Ford a joué un rôle important dans la définition d’un standard de productivité élevé pour l’industrie automobile créée à cette époque. De plus, la productivité de l’industrie chimique a augmenté, ce qui a permis de réduire encore plus les coûts de production.

Industrie 3.0

À la fin du XXe siècle, la révolution numérique, également connue sous le nom d’industrie 3.0, débute, marquée par le développement des ordinateurs, des commandes programmables en mémoire (memory-programmable controls) et de l’internet. L’introduction de ces technologies a permis d’utiliser l’automatisation dans les processus de production qui ont commencé à être réalisés sans assistance humaine. Les robots qui exécutaient des séquences programmées sans intervention humaine étaient couramment utilisés dans les usines. En outre, l’utilisation généralisée de l’internet a été à l’origine de la création de nouveaux modèles commerciaux, tels que le commerce électronique.

Industrie 4.0

L’industrie 4.0 fait référence à la 4e révolution industrielle et correspond à la période actuelle de développement technologique. Il s’agit d’une révolution numérique marquée par l’intégration des technologies avancées d’information et de communication dans les processus industriels, telles que l’intelligence artificielle, l’apprentissage machine, l’Internet des objets (IoT) et la robotique. Cette révolution constitue la prochaine étape de l’automatisation de la production, car elle crée des « usines intelligentes » hautement automatisées, axées sur les données et entièrement connectées aux chaînes d’approvisionnement. La mise en œuvre d’une approche structurée, agile et collaborative a considérablement augmenté l’efficacité et la productivité des opérations de production.

Industrie 4.0 : défis et risques

Les outils et systèmes de l’industrie 4.0 recèlent un immense potentiel, principalement parce qu’ils éliminent les tâches sans valeur ajoutée, permettant ainsi aux équipes de consacrer du temps à des travaux créatifs et à des processus à valeur ajoutée. Néanmoins, cette révolution comporte également plusieurs risques et défis qui doivent être pris en compte par les équipes dirigeantes des entreprises et les gouvernements :

Coût élevé de la mise en œuvre des nouvelles technologies

Pour être compétitives dans un environnement de production de type Industrie 4.0, les entreprises doivent rénover entièrement leurs machines, ordinateurs et équipements technologiques, ce qui peut s’avérer difficile pour les petites entreprises et / ou les pays moins développés.

Sécurité et cyber-attaques

L’interconnexion entre différents systèmes, dispositifs et machines accroît la possibilité de failles de sécurité potentielles qui pourraient entraîner l’utilisation abusive de données personnelles sensibles, des dommages aux équipements ou des interférences avec les opérations. Par conséquent, la mise en place d’une politique de confidentialité complète et l’analyse des risques de cybersécurité doivent figurer parmi les priorités de toute stratégie de numérisation menée par les entreprises de services ou de production.

Changement de poste et requalification professionnelle

L’automatisation de nombreuses tâches peut entraîner la suppression d’emplois et la nécessité pour les collaborateurs de se former à de nouvelles compétences et de s’adapter à de nouveaux rôles. Des investissements importants seront nécessaires pour développer les compétences informatiques et technologiques pour les nouveaux rôles professionnels.

Le rôle du KAIZEN™ dans l’industrie 4.0

Ces défis doivent être pris en compte lors de l’analyse du potentiel de l’industrie 4.0 pour améliorer l’efficacité, la flexibilité et la productivité des opérations. Une approche KAIZEN™ pour l’industrie 4.0 peut aider à atténuer ces risques et à saisir tout le potentiel de cette révolution en définissant un plan de transformation numérique qui garantit des résultats, des progrès et la pérennité. À cette fin, il est essentiel de :

1.Définir les objectifs stratégiques : le point de départ doit toujours être les objectifs à moyen et long terme de l’entreprise. Il doit y avoir un processus solide pour leur définition et leur déploiement ;

2.Analyser les chaînes de valeur : analyser la situation actuelle des principales chaînes de valeur de l’entreprise et identifier les besoins de transformation (personnel, processus, technologie, modèle d’entreprise) afin d’atteindre les objectifs stratégiques ;

3.Concevoir la vision future : définir le plan de transformation qui inclut la transformation culturelle en tant que partie intégrante de la transformation numérique nécessaire à la mise en œuvre de la vision future en vue d’atteindre les objectifs stratégiques ;

4.Identifier clairement les investissements et les retours : les investissements dans la transformation numérique sont élevés. La quantification de l’impact des solutions est essentielle pour analyser le retour attendu et prendre des décisions sur la base de l’analyse de rentabilité.

Quelles sont les technologies qui soutiennent l’industrie 4.0 ?
La tendance actuelle à l’automatisation et à l’échange de données dans les opérations de production repose sur plusieurs technologies qui peuvent être utilisées dans plusieurs secteurs industriels, notamment la production, les transports, les soins de santé et les services. Toutes ces technologies permettent d’améliorer l’efficacité et la productivité en contribuant à un processus de décision plus rapide.
Nous avons dressé une liste des principales technologies qui soutiennent l’industrie 4.0 :

Intelligence artificielle (IA)

L’IA concerne la capacité des systèmes informatiques à effectuer des tâches qui requièrent habituellement l’intelligence humaine (par exemple l’apprentissage, la résolution de problèmes et la prise de décision). Dans les opérations de production, l’IA est souvent utilisée pour prévoir les pannes d’équipement, adapter les plans de maintenance en conséquence, effectuer des inspections de contrôle de la qualité et gérer les problèmes de la chaîne d’approvisionnement.

L’Internet des objets (IdO)

L’IdO repose sur l’utilisation de l’internet pour interconnecter des dispositifs physiques (tels que des capteurs et des actionneurs). Cette technologie est utilisée pour la surveillance en temps réel en collectant et en transmettant les données des équipements et des machines.

Informatique en nuage

L’informatique en nuage désigne l’utilisation de l’internet pour fournir des services informatiques et de stockage. Cela permet d’analyser de grandes quantités de données, qui peuvent être utilisées pour réduire le temps de prise de décision.

Big data et analytique

Le big data et l’analytique sont des outils permettant d’analyser de grands volumes de données collectées à partir de différents équipements, dispositifs et capteurs. Ceux-ci permettent d’identifier des tendances et des modèles dans les données, ce qui donne un meilleur aperçu d’une situation ou d’un problème spécifique. Dans les opérations de production, cette méthode est souvent utilisée, par exemple, pour identifier les corrélations entre les variables qui affectent un processus de production.

Réalité augmentée (RA), réalité virtuelle (RV), et réalité mixte (RM)

La RA, la RV et la RM sont un ensemble de technologies qui font référence à la combinaison d’environnements réels et virtuels avec les interactions homme-machine générées par la technologie informatique. Cette technologie est utilisée dans les secteurs industriels pour améliorer la formation et la visualisation des processus de production ou de maintenance. Cela peut avoir un impact considérable sur la requalification des employés et contribuer de manière significative à l’exécution de tâches manuelles à distance.

Fabrication additive (impression 3D)

La fabrication additive est le processus de construction d’objets en 3D en les construisant couche par couche à partir d’un fichier numérique. Cette technologie se répandra largement dans les phases de conception des produits pour développer des prototypes ou, au stade de l’exécution, pour créer des pièces sur mesure sans avoir de gros volumes de stock.

Comment l’industrie 4.0 et la numérisation peuvent-elles améliorer la réactivité et l’efficacité de la production ?

Les transformations sociales et économiques mondiales continueront à influencer profondément les opérations de production. Comme expliqué précédemment, l’industrie 4.0 et les processus de numérisation joueront un rôle essentiel dans l’amélioration de l’efficacité, l’augmentation de la productivité et la réduction des Lead Times.
L’amélioration de la communication et de la collaboration est l’une des façons les plus pertinentes dont ces technologies peuvent stimuler les performances des opérations. Il est possible d’augmenter considérablement la réactivité en utilisant la communication en temps réel et en ayant des expériences fluides dans la coopération entre les machines, les personnes et les systèmes.

La production sera de plus en plus autonome, ce qui réduira le nombre de tâches effectuées manuellement. Il sera possible de mieux prévoir les défaillances, de réagir aux événements inattendus et d’adopter des méthodes de production plus souples. Cela aura un impact important sur la qualité, la productivité et l’efficacité.

Étant donné que les technologies de l’industrie 4.0 permettent de collecter et d’analyser de grands volumes de données provenant des processus de production, l’impact positif qu’elles auront sur le processus décisionnel est évident. En utilisant des données en temps réel pour définir des modèles et obtenir des conclusions précises, les responsables seront mieux équipés pour identifier les causes racines et prendre des décisions éclairées qui amélioreront l’efficacité globale des processus de production.

Les procédures de maintenance sont essentielles à l’efficacité des opérations de production, car elles réduisent les temps d’arrêt des machines et les micro-interruptions des travailleurs. Comme un nombre croissant de machines sont entièrement surveillées, il est possible de prévoir avec précision quand elles auront besoin de maintenance, ce qui permet de mieux planifier la charge des machines et de réduire les temps d’arrêt.
Autrement dit, l’industrie 4.0 et la numérisation se traduiront par des processus de production plus réactifs, plus productifs et plus efficaces. Cette solution permettra de produire simultanément des produits personnalisés et des produits de masse, de stimuler l’innovation et de contribuer à la compétitivité de l’industrie.

Création d’un plan de mise en œuvre pour numériser les opérations

Les outils de numérisation des opérations de production apportent une grande valeur aux entreprises, en fournissant des solutions disruptives qui transforment leurs processus. Il est néanmoins essentiel de disposer d’un plan de mise en œuvre de l’industrie 4.0 intégré à la vision stratégique et de transformation des processus de l’entreprise. L’approche KAIZEN™ commence par une analyse de bout en bout de l’ensemble de la chaîne de valeur. Cette analyse débouche sur la conception d’une solution personnalisée et sur un plan de mise en œuvre basé sur un plan KAIZEN™ de transformation des processus et des personnes ainsi que sur un plan de transformation numérique, tous deux alignés pour atteindre les mêmes objectifs. Le déploiement de la solution est exécuté par des équipes composées de fournisseurs de technologies, et de spécialistes KAIZEN™, ainsi que par des équipes internes de l’entreprise. Cela permettra de renforcer les connaissances et l’expertise internes des équipes. L’agilité est assurée par des sessions de travail intensives impliquant toutes les parties prenantes.

L’évolution vers l’industrie 5.0

L’industrie 4.0 et l’industrie 5.0 reposent toutes deux sur l’utilisation de technologies avancées pour renforcer l’efficacité, la productivité et la réactivité des opérations. L’industrie 5.0 repose sur les principes de l’industrie 4.0 et comprend quelques outils supplémentaires, comme l’informatique quantique et la robotique avancée. Cet ensemble de technologies vise à créer un environnement de travail plus agile et plus flexible. Pour cette raison, elle est considérée comme une mise à niveau de l’industrie 4.0, car elle inclut des aspects sociaux et éthiques liés à l’utilisation étendue de la collaboration homme-machine et de l’intelligence artificielle.

Bien que l’industrie 5.0 soit encore en cours de développement, voici quelques différences qui peuvent aider à distinguer l’industrie 4.0 de l’industrie 5.0 :

• Les équipements et systèmes de l’industrie 5.0 auront un système de prise de décision plus décentralisé, ce qui signifie qu’ils ne dépendront pas d’une autorité centrale.
• L’industrie 5.0 aura une approche plus centrée sur le client, en se concentrant sur la production sur demande et sur la personnalisation.
• L’industrie 5.0 utilisera largement l’apprentissage machine, l’analytique prédictive et l’analytique avancée pour améliorer l’efficacité des processus et anticiper les événements inattendus.

Pour mettre en œuvre une transformation numérique de l’industrie 5.0, il est essentiel de commencer par l’analyse de la situation actuelle : quels processus pourraient bénéficier de l’automatisation, quels capteurs et dispositifs IdO pourraient être installés pour surveiller la production, et quels sont les besoins en algorithmes d’apprentissage machine et d’intelligence artificielle. Ensuite, une vision future est conçue en utilisant les principes KAIZEN™ et en s’assurant que la macro architecture des solutions est définie. Dans ce processus de transformation, il est essentiel de ne pas oublier de prendre en compte la formation des employés pour qu’ils puissent utiliser et maintenir toutes les nouvelles technologies implémentées.

Avez-vous encore des questions sur l’industrie 4.0 ?

Qu’est-ce que l’automatisation des processus industriels ?

L’automatisation des processus industriels consiste à utiliser la technologie de contrôle pour surveiller les processus industriels en temps réel. Elle contribue à améliorer l’efficacité et la précision, ainsi qu’à réduire le temps de prise de décision.

Qu’est-ce qu’une usine intelligente ?

Une usine intelligente est une installation de production dont les opérations reposent sur les technologies et les outils de l’industrie 4.0, tels que l’analyse des données, l’Internet des objets (IdO), l’intelligence artificielle et l’automatisation.

Qu’est-ce que la transformation numérique ?

La transformation numérique désigne l’utilisation des technologies numériques pour modifier les opérations et la fourniture de services ou de produits d’une entreprise dans tous les domaines d’activité. Elle vise à transformer la manière dont une entreprise fonctionne et apporte de la valeur à ses clients en adoptant des outils tels que le big data et l’analytique, l’informatique en nuage, l’automatisation ou l’intelligence artificielle.

Qu’est-ce que l’internet des objets ?

L’internet des objets (IoT) définit la connexion d’appareils autres que les ordinateurs et les smartphones traditionnels à l’internet pour envoyer et recevoir des données. Ces types d’équipements comprennent les thermostats, les appareils, les voitures et les dispositifs médicaux. Cette technologie peut contribuer de manière significative à l’automatisation de certaines tâches, améliorant ainsi l’efficacité et la réactivité.

Est-ce que l’industrie 4.0 et l’IdO sont identiques ?

Ces deux concepts sont liés, mais ils ne sont pas synonymes. L’IdO est l’un des outils/technologies qui peuvent être utilisés dans l’industrie 4.0. L’IdO est utilisée par les entreprises industrielles pour exploiter l’internet afin d’interconnecter et de surveiller des équipements. Cette technologie permet de collecter et d’échanger des données entre les appareils connectés.