L’Industrie du futur 4.0

Les origines de l’Industrie 4.0 L’Industrie 4.0 possède quelques prérequis techniques. Avant de passer à l’Industrie 4.0, il faut déjà avoir la maîtrise de l’industrie 3.0 [Chr17]. Comme il était indispensable d’avoir l’électrisation pour utiliser la robotique, il est indispensable d’utiliser l’automatisation et les NTIC pour commencer à mettre en œuvre l’Industrie 4.0. L’autre prérequis concerne l’Internet des Objets (Internet of Things, IoT). L’IoT est un domaine qui est apparu durant la dernière décennie. Il repose surtout sur les capteurs et les terminaux de faible puissance connectés à Internet. L’Industrie 4.0 repose aussi sur les systèmes cyber‐physiques. Un système cyber‐physique est un système où des éléments informatiques contrôlent les éléments physiques. Un distributeur de billet de banque est un exemple de système cyber‐physique car c’est un système connecté à un réseau informatique et manipulant des objets (les billets de banque). L’Internet des objets adapté à l’industrie et les systèmes cyber‐ physiques sont considérés comme des éléments fondamentaux de l’Industrie 4.0 [ZLZ15]. Les origines de l’Industrie 4.0 sont relativement simples. Le concept d’Industrie 4.0 est développé dans une étude sponsorisée par le ministère fédéral allemand de l’enseignement et de la recherche. Il a été demandé à un comité composé de chercheurs académiques et industriels de se pencher sur la question « comment sécuriser l’avenir de l’industrie manufacturière allemande» [Kag13]. La réponse de ce comité est un rapport d’environ 80 pages publié en 2013. Il fait rapidement un état des lieux de l’industrie au niveau mondial et propose un ensemble de recommandations pour mettre en place l’Industrie 4.0. L’industrie allemande fait partie des leaders mondiaux. Néanmoins, elle est menacée par l’industrie chinoise et étasunienne. L’industrie chinoise est capable de produire des biens en grande quantité et à faible coût grâce à sa capacité de production importante et ses coûts salariaux plus faibles. Ce n’est pas le cas de l’industrie allemande. Elle doit donc trou‐ ver un moyen de rester compétitive, voire se démarquer des autres industries. Un autre élément vient handicaper l’industrie allemande. Le nombre de personnes hautement qualifiées est insuffisant pour satisfaire la demande. Le déficit tend même à se creuser dans les prochaines années. À défaut de pouvoir recruter, l’industrie allemande doit soit garder ses employés plus longtemps actifs, soit les faire évoluer en interne. Il existe une initiative française nommée «Nouvelle France Industrielle» (NFI) depuis 2015 [Bel15]. Elle s’appuie aussi sur l’industrie du futur. Elle définit neuf secteurs clés : l’économie des données, les objets intelligents, la confiance numérique, l’alimentation intelligente, les nouvelles ressources, la ville durable, la mobilité écologique, les transports de demain et la médecine du futur. Enfin, ce projet précise 10 solutions dont l’usine du futur, les objets intelligents et la confiance numérique

Les ambitions de l’Industrie 4.0

L’objectif principal de l’Industrie 4.0 est de créer de la valeur ajoutée dans l’industrie manufacturière, indépendamment des coûts salariaux [Kag13]. Il est possible de découper cet objectif en plusieurs sous‐objectifs : l’optimisation des ressources et des moyens, une flexibilité accrue, une standardisation des technologies déployées et la sécurité informatique.

Une optimisation des moyens et des ressources

Le premier point est d’optimiser le processus de fabrication. Pour cela, il faut que les équipements de production soient le plus polyvalent possible. L’objectif est de pouvoir remplacer une Page 15  machine par une autre en cas de besoin. Par exemple, en cas de maintenance ou en cas de change‐ ment du bien à produire, l’usine ne doit pas être dépendante d’une machine. De plus, la chaîne de production doit être flexible. Elle doit pouvoir s’adapter rapidement au processus de production. Une chaîne de production capable de s’adapter rapidement permet d’éviter les temps morts. Ce n’est qu’un élément pour optimiser les coûts. D’autres éléments comme la gestion des matières premières sont aussi importants. La nouveauté de l’Industrie 4.0 est la possibilité de simuler le niveau des stocks, le transport et la logistique. Cela permettra de mieux anticiper les approvisionnements par exemple. Les matières premières ne sont pas les seules ressources utilisées par l’industrie, il y a aussi l’énergie. La gestion de l’énergie peut être améliorée notamment pendant les week‐ends et les périodes de vacances. L’idée de Siemens repris dans [Kag13] est de pouvoir passer l’usine en «mode veille» à la manière d’un simple ordinateur ou du cloud computing. L’efficacité et l’efficience des ressources utilisées est un point clé pour réduire le coût des produits. 

Vers plus de flexibilité

La flexibilité des processus de fabrication est un élément clé de l’Industrie 4.0. L’Industrie 4.0 permet la création de valeur par la personnalisation du bien par le client. L’objectif est que chaque client puisse demander un produit sur‐mesure. Pour cela, il faut donc pouvoir adapter le processus de fabrication en fonction des besoins. Les équipements doivent être reconfigurables «à la volée». Selon Grier [Gri17], l’idée est que les usines deviennent reconfigurables rapidement et à très faible coût à la manière du cloud computing. Ce qui implique le développement de solutions équivalentes à celles présentes dans le cloud computing. Nous retrouvons ce lien avec le cloud computing dans le nom de certains modèles [Xu12]. Par exemple, un modèle d’implémentation de l’Industrie 4.0 porte le nom de cloud manufacturing. Comme le cloud computing, l’Industrie 4.0 doit supporter l’intégration de bout‐en‐bout de la chaîne de valeur. C’est‐à‐dire qu’il faut que tous les éléments de la chaîne, des fournisseurs aux clients finaux en passant par le fabricant doivent être vus comme un en‐ semble, et plus comme des maillons indépendants. L’Industrie 4.0 doit aussi permettre l’intégration verticale. L’intégration verticale consiste à augmenter la capacité des éléments existants. L’intégra‐ tion verticale d’une usine consiste à pouvoir ajouter une ligne de production sans construire une autre usine, par exemple. L’intégration horizontale consisterait à construire une usine supplémentaire de capacité comparable. Par analogie avec le cloud computing, l’intégration verticale consiste à augmenter la capacité d’un/des serveur(s). En intégration horizontale, un serveur supplémentaire est ajouté au groupe de serveurs.