Usine 4.0 : maîtrise des données et révolution informationnelle

Pourquoi cette appellation usine connectée 4.0 ? Qu’on l’appelle usine digitale, usine 4.0, « usine intelligence » …

ou encore usine connectée, l’usine du futur correspond à un système de production connecté utilisant différentes technologies et une collaboration renforcée entre l’homme, le robot, l’internet industriel.

Le système de production du futur fera interagir dans le monde 4.0, l’Homme, les robots, les objets connectés et les robots et objets connectés entre eux.

L’enjeux est de taille puisqu’il s’agit de l’augmentation de la fiabilité, de la flexibilité, l’amélioration de la qualité des produits, la diminution de la pénibilité et la réduction des tâches ingrates ainsi que la personnalisation de la production dans un marché mondialisé et connecté pour créer plus de valeur ajoutée.

De l’usine connectée au système de production du futur dans le monde 4.0

Trois révolutions industrielles ont précédé la mutation actuelle de l’ensemble du secteur industriel dans le monde 4.0 :

• La première au début du 18ème : qui repose sur la production mécanique utilisant le charbon puis la machine à vapeur ;
• La seconde à la fin du 18ème : caractérisée l’électricité, la mécanique, le pétrole et la chimie ;
• La troisième au milieu du 19ème : qui trouve ses fondements dans l’électronique, les télécommunications, l’informatique, l’audiovisuel, et le nucléaire.

L’ensemble du secteur industriel est entré dans une mutation – qui se produit sous nos yeux – plus qu’une révolution affectant le système de production dans le monde 4.0, caractérisée par une fusion entre l’Internet et l’usine. Les principales briques technologiques nécessaires à la mise en œuvre d’usine connectée 4.0 existent déjà qu’ils s’agissent des automates, du big data, des capteurs, du cloud computing, des objets connectés industriels, des robots industriels ou cobots et de l’omniprésence des données.

L’usine connectée 4.0 éveille dans l’opinion la crainte de la perte d’emplois alimentée par le fait que les robots pourraient remplacer l’humain. Selon des études (1), 42% des emplois français sont automatisables à l’horizon de 20 ans.

Cette évolution inévitable ne va pas détruire les emplois. Les études ont mis en évidence le lien étroit entre taux de robotisation et taux d’emploi (2)

La croissance de la valeur ajoutée industrielle est fortement liée à la modernité des outils et du système de production industrielle.

Toutefois, la transformation numérique des systèmes de production industrielle n’est pas uniquement technologique. Elle impliquera de veiller à maintenir une interactivité forte entre les 3 composantes du système de production : l’usine connectée, le robot et les hommes. Elle implique d’adresser les questions de formation, d’augmentation du spectre de compétences des hommes ainsi que l’évolution des modes de management et de gouvernance.

De l’utilisation des données à la révolution informationnelle du système de production de l’usine connectée 4.0

Toute entreprise du secteur industriel produit des données qui sont omniprésentes et protéiformes : données industrielles, données énergétiques, données personnelles, données sociales, données bancaires, données de géolocalisation, données de sécurité. La donnée est dans le monde 4.0 l’ADN de l’usine connectée.

Pour les seules données énergétiques de l’entreprise, le volume des métadonnées et données énergétiques augmente au niveau mondial à une cadence de 60% par an et pourrait impliquer que l’unité de mesure en 2020 de ses données soit l’exaoctet (1018 octets), soit des milliards de milliards de données à créer, transmettre, stocker, confronter, analyser et restituer pour que l’entreprise bénéficie d’une gestion de l’énergie intelligente dans l’entreprise.

Dans l’usine 4.0, un compteur électrique industriel mesurant la consommation d’énergie toutes les 10 minutes génère un flux de 315.360 données par an (3)

Or, une usine peut disposer de plusieurs dizaines de compteurs, en fonction des différentes énergies.

L’exemple des données énergétiques pourrait être décliné à l’ensemble des données créés et produite au sein de l’entreprise. Demain, la généralisation des connections entre automates, de robots équipés de multitudes de capteurs et/ou d’objets connectés industriels conduiront à la redéfinition des stratégies de maîtrise de l’information et d’analyse des données à l’origine d’une véritable révolution informationnelle.

L’usine 4.0 permettra une communication totale, aussi bien entre ses différents composants internes de l’usine qu’avec l’extérieur, qu’il s’agisse de fournisseurs ou de clients. L’usine 4.0 connait donc à tout moment ce qu’on attend d’elle et peut optimiser en permanence ses ressources en machines, en énergie, en matières premières, et bien sûr en temps des hommes qui la pilotent. L’ensemble des données de l’usine 4.0 sera en effet disponible en temps réel.

Le risque majeur dans l’usine connectée 4.0 réside dans la protection et la sécurisation des données. Un autre risque réside dans la difficulté à pouvoir traiter des masses volumineuses de données et à leur donner du sens.

Dans l’usine 4.0, pour ne pas se noyer parmi des masses de données parfois contradictoires, il faudra non seulement savoir traiter et exploiter des masses de données mais aussi contextualiser les informations afin de pouvoir leur donner
du sens.

L’usine connectée 4.0 aura plusieurs conséquences :

• L’usine connectée 4.0 a pour conséquence la disponibilité de flux d’information en temps réel.
• La maîtrise des flux d’informations est au cœur de l’usine connectée 4.0.
• La protection de l’information et des métadonnées produite par l’usine connectée est le risque majeur de l’usine connectée 4.0.
• Tout industriel doit prendre en compte la cybersécurité.
• Les technologies et le numérique ainsi que la robotisation ; les objets connectés modifient le rapport de l’homme au travail et au système de production. Plus les entreprises seront transformer leur système de production au monde 4.0 est plus elles bénéficieront d’un cercle vertueux proche du « time to market ».

De la place du facteur humain dans la bouche du système de production et technologies et de l’omniprésence des données, ADN de l’usine connectée.

Le progrès technologique n’a de sens que s’il améliore la condition de l’homme. L’usine 4.0 adresse la problématique de la cohabitation homme-robot. La cohabitation homme-robot questionne la place du facteur humain dans la boucle du système de production. En effet, l’introduction de la numérisation et de la robotisation à tous les stades du système de production va nécessairement impliquer une évolution et un accompagnement de l’humain, afin que celui-ci puisse être en interaction avec l’environnement connecté et robotisé de production.

L’usine connectée 4.0 est une usine faisant appel massivement aux technologies interconnectées et aux données : big data et cloud, informatique décisionnelle, objets connectés, robotique, intelligence artificielle. Dans l’usine connectée, les données sont omniprésentes et multiformes compte tenu de la transformation du processus de production en un vaste « flux de données » permettant de rendre le processus de décision plus rapide et flexible. La sécurisation ainsi que la question de la propriété des données sont les enjeux majeurs de l’usine connectée.

Le retour d’expérience de la robotisation dans le monde militaire place l’homme au cœur du système. « L’arrivée des drones, systèmes technologiques de pointe, a profondément transformé le métier des opérateurs, qui ont pu craindre cette mutation, mais qui, désormais soustraits aux contingences physiques, sont passés du métier de pilote d’avion à celui de manager d’opérations aériennes » (4).

Le choix a été fait de concevoir le drone comme le prolongement de l’intelligence du pilote plutôt que comme une réduction robotisée.

Les différents composants du système de production du monde 4.0 sont les smart products, les unités de production virtualisées, les places de marché mondiales, les opérateurs augmentés, les objets connectés industriels.

Trois conditions sont nécessaires pour pouvoir réussir la mutation vers l’usine connectée 4.0 : une condition culturelle, une condition technologique, une condition organisationnelle.

L’usine connectée est le moyen de mettre en œuvre une stratégie industrielle différenciatrice et de pouvoir se réinventer compte tenu de l’exploitation des flux d’information en temps réel. Le risque est celui d’être noyé par l’information disponible.

Didier Gazagne
Lexing Droit Intelligence économique

(1) Rapport RolandBerger – Tendances technologiques ayant un impact sur l’emploi. Maturité numériques des entreprises françaises.
(2) En France, le taux de robotisation dans l’industrie est 5 fois inférieur à celui de l’Allemagne et 2 fois inférieur à celui de l’Italie.
(3) http://www.energiency.com/les-limites-de-la-gestion-denergie-sur-tableur/
(4) Propos du Général d’armée aérienne Denis Mercier, Chef d’état-major de l’Armée de l’air, sur la problématique de la collaboration homme-robot dans le monde militaire.