Comment l'Industrie 4.0 transforme la production allégée

À l'instar des révolutions industrielles précédentes, les nouvelles avancées technologiques sont le moteur de l'Industrie 4.0. Parmi ces nouvelles technologies, les plus pertinentes pour les entreprises pratiquant la production allégée sont les systèmes cyber-physiques (CPS) et l'Internet industriel des objets (IIoT).

La crainte de l'automatisation, ainsi que d'autres défis auxquels est confrontée la main-d'œuvre du secteur manufacturier, font qu'on a tendance à négliger l'impact culturel positif que ces technologies pourraient avoir.

Pour les entreprises qui pratiquent la production allégée, cette nouvelle technologie offre l'occasion d'atteindre les objectifs fondamentaux de cette approche : donner aux collaborateurs les moyens de mener à bien des améliorations.

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Wagner, Hermann et Thiede définissent les systèmes cyber-physiques comme « le résultat d'une boucle fermée associant Données process physiques par des capteurs, le traitement de ces données dans le cyberespace et le contrôle autonome des processus par des actionneurs, le tout connecté à Internet, à ses données et à ses services ».

En termes simples, les systèmes cyber-physiques (CPS) permettent de connecter les équipements de production et de collecter les données via un réseau – généralement le cloud. Dans un système cyber-physique, il existe trois principaux modes de collecte de données : de l'homme à la machine, de machine à machine, ainsi que l'acquisition et le traitement des données.

De l'humain à la machine

La collecte de données de l'homme vers la machine s'effectue principalement par l'intermédiaire des opérateurs via une interface numérique. Le CPS peut recueillir des informations par le biais de méthodes traditionnelles de saisie de données, telles que la saisie au clavier sur un ordinateur ou la sélection d'options sur une tablette. Les opérateurs peuvent également partager des informations grâce à des technologies de pointe. Par exemple, Vision par ordinateur collecter des données à partir de gestes ou de mouvements spécifiques auxquels une signification a été attribuée.

Le secteur grand public s'est numérisé bien plus rapidement que le secteur industriel. Bon nombre de ces méthodes de saisie d'informations sont déjà familières aux opérateurs. Les principes courants de conception UI/UX facilitent l'adaptation des utilisateurs aux nouvelles technologies d'interface homme-machine. Par exemple, l'utilisation de « boutons » numériques rouges pour les retours négatifs et de « boutons » numériques verts pour les retours positifs.

De machine à machine

Historiquement, la communication de machine à machine consistait pour une machine à transmettre des données à une autre. Ces machines étaient généralement reliées par une connexion Ethernet. Le plein potentiel de la communication M2M était limité par des technologies cloisonnées et propriétaires.

IoT la communication entre machines de deux manières significatives. Premièrement, elle implique souvent une communication bidirectionnelle, plutôt qu'un simple envoi unidirectionnel d'une machine à une autre. Deuxièmement, l'intégration du cloud ouvre de nouvelles perspectives entre les machines. Avec IoT, les acheteurs souhaitent disposer de plus d'options de connexion, ce qui entraîne une évolution de la communication point à point intégrée au matériel vers des communications ouvertes entre les appareils.

Cela offre des possibilités d'intégration pratiquement illimitées. Ces changements se traduisent par davantage d'informations et d'options pour les fabricants.

Acquisition et traitement des données

De nombreux fabricants préparent et collectent déjà des données dans d'autres systèmes logiciels. Ils utilisent des progiciels de gestion intégrée (ERP) pour gérer les achats, la planification financière, les ressources humaines et d'autres aspects de leur activité. Ils ont également recours à des systèmes d'exécution de la fabrication (MES) pour suivre et tracer les matériaux, les ressources, etc.

Ces systèmes contiennent souvent des données essentielles à la production, mais ils sont volumineux, cloisonnés et souvent difficiles d'accès ou à exploiter. Le CPS peut restituer les données ces systèmes et d'autres, ou extraire de ces systèmes les données essentielles à la production

Au final, ces données peuvent être combinées pour offrir une vision globale et interconnectée de la production.

L'intérêt de la production allégée réside dans le fait qu'elle aide les fabricants à réduire la complexité opérationnelle, à éliminer le gaspillage et à améliorer la productivité en donnant aux ouvriers en atelier les moyens d'apporter les ajustements nécessaires et continus.

La dimension humaine est un principe fondamental de la production allégée. C'est grâce à l'analyse humaine et à la flexibilité que ces principes permettent d'atteindre l'essentiel de leur efficacité.

Une boîte à outils Lean traditionnelle peut comprendre toute une série de méthodes et de principes. Les fabricants ne doivent pas nécessairement appliquer chaque outil dans toutes leurs usines. Cependant, cette boîte à outils offre des options adaptées à chaque usine. Ensemble, ces outils peuvent être combinés et mis en œuvre pour favoriser Amélioration continue.

Les technologies de l'industrie 4.0 sont des outils qui permettent aux fabricants de gagner en flexibilité, en efficacité et en rentabilité.

De simples ajustements, comme la conversion des consignes de travail papier en consignes numériques, peuvent permettre de réaliser des économies sans nécessiter, ou presque, d'adaptation culturelle. Les fabricants parviennent à améliorer leur efficacité de 10 à 15 % en intégrant le numérique et la robotique à leurs chaînes de production. Il s'agit là d'un projet autonome relevant de l'Industrie 4.0.

Les initiatives de numérisation autonomes permettent en moyenne de réduire les coûts d'exploitation de 10 à 15 %. Toutefois, ces projets doivent être correctement conçus et mis en œuvre pour permettre ces gains d'efficacité. De plus, ils peuvent s'avérer difficiles à modifier s'ils sont fortement personnalisés.

Si les fabricants adoptent à la fois une méthodologie Lean et les outils de l'industrie 4.0, ils peuvent obtenir de meilleurs résultats que s'ils mettaient en œuvre ces initiatives séparément. Les systèmes CPS et IoT permettre d'optimiser véritablement le fonctionnement d'un atelier de production . Les données en temps réel et la communication entre les personnes, les machines et les systèmes offrent une vision globale de la production et permettent aux opérateurs de terrain d'effectuer des ajustements en temps réel.

Selon le BCG, les entreprises qui associent le lean et l'industrie 4.0 peuvent réduire leurs coûts de 40 %. Cela signifie que la combinaison du lean et de l'industrie 4.0 permet de multiplier par deux les économies réalisées par rapport à l'application séparée de chacune de ces approches.

C'est mieux avec un cas d'utilisation

Malgré les meilleures intentions, 84 % des transformation numérique échouent. Les causes sont diverses, mais elles comprennent notamment des phases de validation de principe trop longues, des coûts de mise en œuvre élevés et un manque général de clarté concernant les performances avant le projet et les objectifs d'amélioration.

Compte tenu de ces chiffres, les fabricants devraient se montrer prudents face aux projets de numérisation complète. Ils peuvent réduire les risques liés à ce processus en commençant par une application spécifique de la technologie, qui présente un objectif commercial clair et un délai de rentabilisation court.

Transformer un processus analogique en processus numérique peut s'avérer contre-productif.

L'intégration de nouvelles technologies peut augmenter les coûts d'exploitation d'une chaîne de production. L'ajout de logiciels sur mesure peut nécessiter une reconversion professionnelle. Cela peut également impliquer le recrutement de nouveaux collaborateurs possédant une expertise technique plus poussée.

Il s'agit là d'une préoccupation majeure pour les industriels, car nombre d'entre eux peinent à recruter du personnel qualifié dans les domaines des sciences, de la technologie, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM). Les industriels doivent en effet rivaliser avec d'autres entreprises technologiques pour attirer les mêmes talents, qui se font rares. S'ils ne parviennent pas à recruter en interne, ils devront faire appel à des experts externes pour assurer la maintenance de ces systèmes. Ces deux options entraînent des coûts élevés.

Les fabricants qui souhaitent adopter le Lean 4.0 devraient commencer modestement. Il faut reconnaître que les ingénieurs, les directeurs d'usine et les dirigeants ne savent pas ce qu'ils ignorent – mais ce n'est pas grave !

Conçu pour apprendre

La première étape consiste à concevoir un processus numérique permettant de collecter des données. Dans le cadre du Lean 4.0, ce processus de conception est continu. L'analyse comparative des données visant à mieux cerner la situation actuelle peut mettre en évidence des lacunes dans le processus existant.

C'est pourquoi le développement flexible revêt une importance particulière pour les fabricants. Outre une approche claire et fondée sur les données, les fabricants devraient commencer par cas d'utilisation les avantages clairement identifiés. Cette approche permet de déterminer de manière quantifiable si la mise en œuvre est un succès ou non.

Effectuer des tests et collecter des données

Mettez le test initial en production. Comme pour tout test, essayez de contrôler les variables autant que possible. Veillez à collecter des données qui vous permettent de déterminer quels éléments doivent être ajustés pour que le test soit couronné de succès. Par exemple, identifiez les défis d'ordre culturel et contextuel. Si les opérateurs ont du mal à s'adapter à la nouvelle technologie, cherchez à comprendre pourquoi et s'il s'agit d'un défi à court ou à long terme. Pour mettre en lumière ce défi, vous devrez suivre la productivité de l'opérateur au cours d'un processus.

Itérer et adapter

Avec Lean 4.0, les essais ne s'arrêtent jamais. Cette technologie permet Amélioration continue, mais c'est l'itération qui rend le processus véritablement continu. Appliquez les enseignements tirés des essais à d'autres lignes de production, et mettez à profit les enseignements conceptuels dans d'autres domaines afin d'étendre les essais à l'usine pilote.

Une mise en œuvre progressive, cas d'utilisation et fondée sur les données, qui démontre sa valeur ajoutée tout au long du processus, facilitera l'adhésion tant des opérateurs que des autres parties prenantes internes. Cette adhésion réduit le risque d'échec de la mise en œuvre.

Dans le cadre de l'Industrie 4.0, c'est en exploitant le potentiel analytique du plus grand atout des fabricants, à savoir leur personnel, que l'on obtient les meilleurs résultats.

Améliorer les résultats et l'implication du personnel de terrain

N'oubliez pas que la production allégée est un cadre culturel centré sur l'humain. L'intégration des outils de l'Industrie 4.0 peut permettre à vos collaborateurs d'atteindre des niveaux d'efficacité et de créativité jusqu'alors insoupçonnés sur le terrain, en leur fournissant des données en temps réel et une visibilité sur les machines, les processus et les personnes impliquées dans la production.

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