★ À maîtriser
La première révolution industrielle, située en 1765, repose sur la vapeur et la mécanisation de l’industrie textile.
La deuxième révolution industrielle, située en 1870, repose sur l’électricité et le développement de la production en série.
La troisième révolution industrielle, située en 1960, est marquée par l’émergence de l’électronique, des ordinateurs et des technologies de l’information.
La quatrième révolution industrielle mobilise :
Compléments
Vapeur → électricité → informatique → technologies numériques
La révolution industrielle mécanise partiellement la production artisanale, tandis que la personnalisation et le savoir-faire manuel restent centraux.
L’électricité et les chaînes de montage ont favorisé le passage de la production artisanale à la production de masse, orientée vers l’efficacité et la réduction des coûts.
L’informatique et la robotisation ont permis de personnaliser partiellement les produits tout en maintenant une logique industrielle.
L’Industrie 4.0 dépasse la personnalisation de masse pour viser une personnalisation individuelle, proche de l’artisanat mais soutenue par les technologies numériques.
Grande série standardisée pour la production de masse, produit unique pour la production individualisée
★ À maîtriser
La personnalisation et la production individualisée entraînent une augmentation de la variété des produits et de la variété des composants.
La personnalisation et la production individualisée s’accompagnent de cycles de vie des produits plus courts.
La tendance générale est une complexité croissante, à la fois interne et externe à l’entreprise.
Compléments
La personnalisation et la production individualisée conduisent à des tailles de lots plus petites.
La demande devient moins stable, comme l’illustre l’évolution hebdomadaire de la demande de trois familles de produits en 2017.
Les tâches de fabrication deviennent plus complexes et le contenu du travail évolue à la hausse entre 2013 et 2017.
La complexité externe comprend :
La complexité interne comprend :
Variété et demande instable → complexité croissante
★ À maîtriser
L’Industrie 4.0 désigne la mise en réseau numérique de la production et de chaînes de valeur entières, des fournisseurs de matières premières jusqu’au consommateur, selon la définition attribuée à [Gier17].
L’usine intelligente vise à rendre gérable pour l’entreprise la complexité croissante des systèmes de production.
Compléments
L’Allemagne et le Japon sont présentés comme les leaders de la quatrième transition industrielle.
Une autre définition de l’Industrie 4.0 la caractérise par la mise en réseau des machines et l’utilisation intelligente de grandes quantités de données pour les analyser et les monétiser.
Cette définition décrit l’entrée dans la technologie de production de :
★ À maîtriser
L’usine intelligente intègre les acteurs internes, comme les employés et les services, ainsi que les partenaires externes, comme les fournisseurs et les clients.
L’usine intelligente vise une meilleure création de valeur par : de nouveaux modèles économiques, le couplage de produits et services intelligents, la mise en réseau Internet de toutes les unités de production
Compléments
Dans l’usine intelligente, les systèmes automatisent et coordonnent les processus au lieu de gérer manuellement une grande variété de produits.
La réflexion sur l’industrie du futur doit inclure les attentes et les besoins de chaque personne impliquée dans le processus industriel.
★ À maîtriser
L’interopérabilité permet aux machines, systèmes, capteurs et humains de communiquer via l’Internet des Objets (IoT) et l’Internet des Services.
La transparence de l’information repose sur la collecte, le traitement et le partage des données en temps réel pour améliorer la prise de décision.
La décentralisation et l’autonomie permettent aux systèmes cyber-physiques de prendre certaines décisions de manière autonome, notamment par auto-optimisation et auto-organisation.
Compléments
Le principe de temps réel consiste à surveiller et ajuster les processus en continu grâce à des données disponibles instantanément.
L’orientation client et la personnalisation de masse permettent une production flexible de produits personnalisés à grande échelle, selon la demande du client.
La modularité et la flexibilité permettent aux systèmes de s’adapter rapidement aux changements de volume de production ou à l’introduction de nouveaux produits.
★ À maîtriser
L’Internet des Objets (IoT) relie des objets et capteurs qui collectent des données sur les machines, les stocks et l’énergie, et permettent leur analyse décentralisée.
Le Big Data et l’analytique exploitent de grands volumes de données pour optimiser la production, prévoir les pannes et améliorer la qualité.
Les systèmes cyber-physiques (CPS) intègrent étroitement le monde physique des machines et robots au monde virtuel des modèles numériques et jumeaux numériques.
Compléments
Le cloud computing stocke et traite les données dans le cloud afin de faciliter la collaboration et la communication entre les ressources, les fournisseurs et les clients.
La robotique avancée et les cobots font travailler des robots autonomes et collaboratifs aux côtés des opérateurs humains pour réaliser des tâches complexes.
La fabrication additive, ou impression 3D, permet de produire rapidement des prototypes et des pièces complexes sur mesure.
La réalité augmentée et la réalité virtuelle servent à assister la maintenance, à proposer des formations immersives et à visualiser les processus en 3D.
L’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique contribuent à l’optimisation des processus, à la maintenance prédictive et à la planification intelligente.
La 5G et les réseaux industriels assurent une connexion rapide, fiable et à faible latence entre les machines et les systèmes.
Les jumeaux numériques répliquent virtuellement une ligne de production pour la tester et l’optimiser avant sa mise en œuvre réelle.
Un système cyber-physique est composé du monde physique, d’interfaces et de systèmes cybernétiques.
La communication et la mise en réseau des systèmes cyber-physiques peuvent dépasser l’environnement de production et relier les parties prenantes de la chaîne de valeur, notamment les fournisseurs et les clients.
Les systèmes cyber-physiques de production (CPPS) contrôlent les actifs de production et succèdent aux systèmes MES (Manufacturing Execution Systems).
🔄 Le système de surveillance des bacs : capture des images du bac avec une caméra intégrée, détermine le niveau des composants, génère un événement lorsque la quantité minimale est atteinte, se met en réseau et communique avec son environnement
★ À maîtriser
📌 Les robots collaboratifs, ou cobots, assistent les humains à proximité immédiate en les aidant à gagner en efficacité, à réduire les erreurs et à renforcer leurs compétences.
📌 Les robots industriels peuvent fonctionner sans supervision des opérateurs et sont plus rapides que les cobots, tandis que les cobots peuvent travailler sans danger à proximité des humains.
Compléments
L’intelligence artificielle comprend : l’apprentissage, qui acquiert des informations et des règles pour les utiliser, le raisonnement, qui applique les règles pour aboutir à des conclusions approximatives ou définies, l’autocorrection
Les robots industriels sont traditionnellement utilisés lorsque la variété des produits est faible, notamment pour fabriquer des pièces de carrosserie ou des composants électroniques dans l’industrie automobile.
Chez Daimler, environ 90 % du travail d’assemblage final de la Classe S est manuel.
Les robots collaboratifs soutiennent les tâches manuelles, par exemple sur les lignes d’assemblage.
Les robots autonomes aident à gérer la complexité croissante des tâches d’assemblage.
La logistique autonome répond à la diminution de la taille des lots et à l’augmentation des efforts logistiques qui en résulte.
📌 Les robots collaboratifs sont moins coûteux que les robots industriels et plus faciles à programmer, ce qui les rend plus flexibles.
Le robot industriel travaille sans supervision ; le cobot travaille près des humains.
★ À maîtriser
La fabrication additive permet le prototypage rapide et peut réduire le délai de mise sur le marché.
La fabrication additive permet de produire rapidement de petits lots ou séries, notamment des produits personnalisés.
La fabrication additive offre notamment les possibilités suivantes :
Compléments
Les fondamentaux de la fabrication additive évoluent rapidement dans les domaines de la vitesse, de la qualité et des matériaux, notamment le métal, le plastique et le bois.
Les domaines d’application comprennent :
Dans l’industrie automobile et chez ses fournisseurs, la disponibilité des pièces doit être garantie pendant au moins 10 ans, et plus longtemps pour les voitures de luxe, ce qui entraîne notamment des coûts de stockage considérables.
La conception 3D des outils ou des pièces peut être archivée puis reproduite par impression 3D afin de réduire les coûts de livraison et de transport grâce à une production décentralisée.
★ À maîtriser
Compléments
La réalité augmentée et la réalité virtuelle peuvent améliorer :
Les systèmes pick-to-light sont utilisés pour le prélèvement de pièces en assemblage et en logistique.
Les systèmes d’assistance peuvent réduire les erreurs d’assemblage et les temps de réglage, accroître la productivité et améliorer la flexibilité.
Le module lumineux indique l’emplacement, l’écran la quantité, puis l’opérateur prélève et confirme.
★ À maîtriser
📌 L’intégration horizontale relie tout ou partie de la chaîne de valeur du produit au-delà des frontières de l’entreprise, notamment avec les fournisseurs et les clients, tandis que l’intégration verticale relie les différents niveaux hiérarchiques de l’entreprise, des capteurs et systèmes de commande aux systèmes de gestion et de planification.
Compléments
Les paradigmes associés comprennent :
La fabrication lean utilise des outils pour repérer et éliminer les formes de gaspillage dans le système de fabrication, tandis que la fabrication flexible repose sur des modules intégrés de machines et d’équipements de manutention contrôlés par ordinateur pour produire selon des processus et des volumes variables.
La fabrication durable vise à concevoir des produits à impact environnemental minimal tout en préservant l’énergie et les ressources naturelles et en améliorant la sécurité humaine, tandis que la fabrication cloud est une production décentralisée en réseau fondée sur l’informatique en nuage et une architecture orientée services.
L’usine numérique utilise les technologies numériques pendant tout le cycle de vie du produit pour améliorer les processus liés au produit et les performances de l’entreprise tout en réduisant les délais et les coûts de fabrication.
La fabrication holonique fait intervenir des agents dans un processus décentralisé et dynamique, permettant des changements continus, tandis que la fabrication agile mobilise processus, outils et formation pour répondre rapidement aux besoins des clients et aux évolutions du marché en maîtrisant les coûts et en maintenant la qualité.
La caractéristique distinctive de l’usine numérique est sa capacité à combiner l’intégration horizontale et l’intégration verticale afin d’obtenir une intelligence intégrée.
★ À maîtriser
Les avantages de l’architecture cloud comprennent :
Les modèles de déploiement du cloud sont : le cloud public, accessible librement par Internet, le cloud privé, réservé aux employés d’une organisation et exploité par un fournisseur interne ou externe, le cloud hybride, qui combine les formes publique et privée, le cloud communautaire, souvent utilisé dans des projets interentreprises
Compléments
L’ERP transmet notamment au MES le programme de production, les commandes clients, les nomenclatures et les procédures ; le MES fournit ensuite au terrain les charges machines, les ordres de fabrication et le plan d’affectation.
Le terrain transmet au MES et à l’ERP les niveaux de stock, l’état des commandes, les volumes de production et les données de qualité.
L’architecture cloud permet un contrôle connecté et flexible de l’usine au moyen d’une structure comprenant des composants virtualisés et des systèmes comme ERP, MES, PLC et SCADA.
★ À maîtriser
📌 Une production fortement automatisée se caractérise par un volume de production élevé, une faible flexibilité, une forte standardisation et un recours important aux robots, tandis qu’une production comportant beaucoup de tâches manuelles associe peu de robots, des activités récurrentes pour les employés, une forte flexibilité, des coûts de personnel élevés et de faibles coûts de machines.
Les sujets Industrie 4.0 pertinents pour une production fortement automatisée comprennent : la maintenance prédictive, le Big Data, la communication M2M
Les trois premières révolutions industrielles se sont concentrées sur les machines, à travers la mécanisation, l’électrification et l’automatisation, tandis que l’Industrie 4.0 place l’humain au rôle de chef d’orchestre et vise à augmenter ses capacités plutôt qu’à le remplacer.
Dans l’usine Industrie 4.0, l’humain exerce les rôles suivants :
Compléments
Les sujets Industrie 4.0 pertinents pour une production à forte composante manuelle comprennent : les robots collaboratifs, les systèmes d’assistance, la réalité augmentée
Les thèmes Industrie 4.0 présentés pour la production automatisée comprennent : les unités de transport autonomes, l’analyse du Big Data, l’intégration horizontale et verticale, la communication entre ressources, la transparence de la production grâce à la RFID, le cloud
Dans l’usine Industrie 4.0, la technologie libère les personnes des tâches pénibles et répétitives afin qu’elles puissent se concentrer sur l’analyse, l’innovation et la création de valeur.
La collaboration humain-machine s’appuie notamment sur :
Production automatisée : standardisation et faible flexibilité ; production manuelle : flexibilité et coûts de personnel élevés.
★ À maîtriser
Les avancées de l’Industrie 4.0 dans l’emboutissage comprennent :
Les avancées de l’Industrie 4.0 dans l’assemblage de carrosserie comprennent :
Les avancées de l’Industrie 4.0 dans le montage final comprennent : des postes connectés avec instructions en réalité augmentée ou virtuelle, des exosquelettes pour réduire la fatigue, des systèmes Pick-to-Light et Pick-by-Voice pour réduire les erreurs de montage, des AMR qui livrent les pièces juste à temps, la traçabilité de chaque véhicule en temps réel jusqu’à la livraison
Compléments
Les avancées de l’Industrie 4.0 dans la peinture comprennent :
Les bénéfices de l’usine automobile Industrie 4.0 sont : la production flexible de plusieurs modèles sur une même ligne, la détection précoce des défauts, une productivité accrue grâce à moins d’arrêts et à une meilleure utilisation des ressources, la réduction de l’énergie, de la peinture et des émissions, l’adaptation rapide aux commandes des clients
★ À maîtriser
Compléments
Pour planifier son usine de San Jose Chiapa au Mexique, Audi a utilisé un modèle virtuel de l’installation afin de repérer tôt les erreurs en comparant les avancées de la construction au modèle 3D, puis de planifier les réseaux, les mouvements des robots, l’alimentation en matériaux et les déplacements ergonomiques des travailleurs.
Audi a installé un ordinateur massivement parallèle de 11 520 cœurs pour la planification de son usine.
Chez Audi, les ingénieurs de planification utilisent des lunettes 3D pour préparer l’assemblage final, l’impression 3D est utilisée pour construire des prototypes depuis la fin des années 1990, les travailleurs reçoivent leurs instructions sur des écrans dans l’usine sans papier, des systèmes Pick-to-Light sont employés et des robots collaboratifs aident à déplacer des pièces lourdes ou encombrantes.
Dans l’usine BMW de Leipzig, 74 véhicules à guidage automatique assurent diverses tâches d’approvisionnement, dont la livraison à la ligne de production de pièces JIS (Just-In-Sequence).
BMW utilise des montres connectées qui vibrent pour avertir les employés de l’arrivée imminente d’un véhicule présentant une complexité élevée ou des exigences inhabituelles.
À Stuttgart, Mercedes produit environ 10 000 culasses par jour et enregistre quelque 500 caractéristiques automatisées à travers les étapes de fabrication, notamment les dimensions, les durées, les températures et les outils utilisés.
Teste tes connaissances sur Industrie 4.0 et usine intelligente avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Quelle combinaison caractérise la première révolution industrielle, située en 1765 ?
2. Une usine modernisée en 2010 déploie l’intelligence artificielle, automatise des opérations et connecte ses équipements à l’Internet des objets. À quelle révolution industrielle ces technologies correspondent-elles ?
Mémorisez les concepts clés de Industrie 4.0 et usine intelligente avec 10 flashcards interactives.
En quelle année se situe la première révolution industrielle ?
En 1765.
Sur quelles technologies repose la deuxième révolution industrielle ?
Sur l’électricité et la production en série.
Comment la production artisanale est-elle réalisée ?
Manuellement ou semi-mécaniquement, en faible volume, avec une forte compétence humaine.
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