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Fabrication intelligente : Adaptez votre réponse aux conditions changeantes

Résultats

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  • La fabrication intelligente mise en place grâce à des systèmes cyber-physiques accroît la flexibilité et l’efficacité opérationnelles tout en favorisant l’innovation.

  • Pour réussir la mise en place de la fabrication intelligente, il faut assurer la continuité dans l’ensemble de l’entreprise, dans la chaîne d’approvisionnement et parmi la clientèle.

  • Une plateforme de fabrication intelligente augmente de manière significative les données devant être intégrées avec exactitude, gérées et partagées rapidement et distribuées.

Information

« Pourquoi envoyer des atomes quand on peut transmettre des bits? »

Nicholas Negroponte, cofondateur du MIT Media Lab et premier investisseur du magazine WIRED, posait cette question dans son best-seller de 1995, Being Digital. À cette époque, Blockbuster louait des bandes vidéos (atomes) dans ses 9 100 magasins à travers le monde. Aujourd’hui, l’entreprise a disparu et Netflix, qui à sa naissance postait des CD à sa clientèle, s’est adaptée à la numérisation du marché et diffuse maintenant des flux de bits; sa valeur atteint 223 milliards $.

Bien que la probabilité que votre secteur d’activités connaisse le même sort que les bandes vidéo soit faible, la pandémie a démontré que des changements majeurs dans la demande pour vos produits se produisent en tout temps. Ces changements exigent un mélange flexible de capacités numériques et physiques, une condition nécessaire à la réussite.

Peu importe ce que vous fabriquez, tout ce qui peut devenir numérique dans votre entreprise doit le devenir. C’est seulement ainsi que vous pouvez transmettre des bits à l’interne et à l’externe grâce à des systèmes cyber-physiques pour convertir les bits en atomes au bon moment, au bon endroit et selon les quantités nécessaires.

Selon le National Institute for Standards and Technology (NIST), les « systèmes cyber-physiques (SCP) comportent l’interaction d’éléments numériques, analogues, physiques et humains conçus pour fonctionner dans des contextes physiques et logiques intégrés. Ces systèmes constituent la fondation de notre infrastructure fondamentale, forment la base des services intelligents émergents et futurs et améliorent la qualité de vie dans différents secteurs. »1 À son tour, la technologie industrielle, les techniques d’exploitation et la technologie de l’information forment la fondation des SCP.

  • La technologie industrielle assure la conception, la fabrication ou l’achat d’équipement et de systèmes utilisés dans vos usines.

  • Le matériel et les logiciels des techniques d’exploitation décèlent ou causent des ajustements à la fabrication grâce à une surveillance ou à un contrôle direct de l’équipement, des processus et des événements

  • Les logiciels de la technologie de l’information intègrent les données générées par les systèmes de production dans votre entreprise et les plateformes de gestion financière.

Comment gérer les besoins informatiques et de stockage qui en résultent? Avec plus de 100 millions d’abonnés à travers le monde qui regardent quotidiennement 125 millions d’heures d’émissions de télévision et de films, Netflix utilise Amazon Web Services (AWS) pour presque tous ses besoins informatiques et de stockage, tirant parti de plus de 100 000 unités de serveur sur AWS. 2 L’accès à des ressources informatiques extensibles a permis à Netflix de transformer ses équipements de TI de dépenses d’investissement en dépenses d’exploitation. Même si vos besoins de TI ne sont pas aussi élevés que ceux de Netflix, un service d’infrastructure infonuagique et de plateforme peut quand même être nécessaire.

De la même façon, vos besoins d’équipement de fabrication peuvent être satisfaits par des fournisseurs de technologie d’impression 3D et des entreprises d’impression offrant des services gérés. Les clients tirent parti des services des fournisseurs quand leurs capacités sont limitées, accédant à l’extensibilité de la production nécessaire pour surmonter les insuffisances de l’impression 3D. Toutefois, la pire situation survient quand les conditions sont imprévues, avec des conséquences négatives pour vos clients. La fabrication intelligence vous donne les moyens de synthétiser vos systèmes cyber-physiques de manière à améliorer vos opérations et vous informe des facteurs de changements dans l’approvisionnement et la demande.

Qu’est-ce que la fabrication intelligente?

La fabrication intelligente est la fusion des technologies industrielles, d’exploitation et d’information afin de collecter, d’analyser et de présenter les données de performance permettant la prise de décisions humaine ou automatisée qui répond aux conditions changeantes dans les usines, les chaînes d’approvisionnement et les marchés.

La fabrication intelligente mise en place grâce à des systèmes cyber-physiques accroît la flexibilité et l’efficacité opérationnelles tout en favorisant l’innovation. Les données en temps réel de la performance de vos systèmes analysées avec les techniques d’intelligence artificielles vous permettent d’organiser les gens, les processus de production et les ressources de la chaîne d’approvisionnement. L’analyse, combinée à une vision consolidée dans l’ensemble de vos installations de fabrication optimise la prise de décisions localement et à l’étranger.

Une machinerie et des processus d’assemblage flexibles permettent de prendre des décisions de dernière minute quant au moment, au lieu et au quantités associés à la production des articles. Alors que la production de masse qui emploie une machinerie spécialisée comme l’équipement de moulage par injection n’est pas prête à disparaître, la fabrication de petites quantités et d’articles personnalisés réalisés par impression 3D est de plus en plus utilisée. Par exemple, Heineken utilise des imprimantes 3D pour produire des équipements de sécurité, d’entretien et de contrôle de la qualité personnalisés, pour imprimer des pièces de rechange et pour optimiser ses chaînes de fabrication. Une plateforme de fabrication intelligente met en évidence les étapes de votre processus où vous pouvez améliorer l’efficacité de vos opérations, réduire les coûts et répondre aux changements dans la demande.

Potentiel de la fabrication intelligente

Il est probable que votre entreprise soit numérisée dans une certaine mesure, utilisant des dessins en CAO des produits et des pièces, des listes numériques détaillées du matériel, un processus de commande en ligne, etc. Pour la fabrication, le logiciel gérant le processus est souvent non intégré aux plateformes de l’entreprise. L’inefficacité qui en résulte a des conséquences négatives sur la durée et les coûts de production de vos produits. L’intégration cyber-physique de la fabrication intelligente aide à surmonter ces limites.

L’accès aux données de production pertinentes et précieuses permet une évaluation et un diagnostic en temps réel des comportements et des tendances de votre usine. Lorsque combiné à des systèmes de production flexibles, il en résulte une capacité de réponse de la fabrication flexible qui serait difficile, ou même impossible, à réaliser autrement. Par exemple, la réalité augmentée utilise des versions numériques de l’équipement et des systèmes apparaissant sur la tablette ou l’affichage frontal du casque des employés d’entretien. L’employé voit l’information pertinente, y compris les étapes de dépannage, quand il examine un appareil. De la même façon, l’impression 3D permet de remplacer rapidement des pièces brisées pour lesquelles il n’existe pas de pièces de rechange ou si celles-ci ne sont pas disponibles. Votre employé peut numériser la pièce endommagé, créer un fichier CAO et produire la composante avec une imprimante 3D.

Une recherche menée par Ernst & Young, qui appuie les projets de fabrication intelligente à travers le monde, a montré que ses clients ont réalisé:3

  • Une augmentation de 15 % de l’efficacité générale de l’équipement

  • Un accroissement de 20 % de la production

  • Une réduction de 35 % de la non-disponibilité imprévue

  • Une amélioration de 45 à 80 % de l’engagement des employés

  • Une réduction de 25 à 40 % des coûts d’énergie, d’entretien, de transport et de matériaux

Ces avantages vont au-delà de l’usine et concernent également le développement de nouveaux produits et les délais de commercialisation La Smart Manufacturing Leadership Coalition a découvert que les usines intelligentes connaissent une réduction des coûts de mise en place des modélisations et des simulations et une réduction de 40 % de la durée du cycle. La numérisation est essentielle pour améliorer les processus de production physiques.

La fabrication intelligente est plus efficiente grâce aux jumeaux numériques qui gèrent, contrôlent et entretiennent les machines et les processus de production. Les jumeaux numériques constituent une simulation du comportement physique et numérique des activités de fabrication, y compris la performance de la machinerie et des produits, la performance des opérateurs, les buts et résultats de la qualité, la conformité à la sécurité, la planification et l’utilisation. Aaron Frankel, vice-président de la fabrication additive chez Siemens, remarque qu’un couple de jumeaux numériques complets vous permet de concevoir, de réaliser et d’optimiser votre environnement de fabrication :

  • Produit (éléments de conception y compris les éléments mécaniques, électroniques et logiciels).

  • Processus de fabrication (représente les étapes, les plans d’assemblage des composants majeurs)

  • Système et chaîne de production (liste des équipements, configuration)

  • Opérations de production (dossier technique pour gérer la production des assemblages de pièces et les sous assemblages)

  • Performance du produit (permet de comprendre comment l’article se maintient dans son environnement d’exploitation)

Un jumeau numérique complet facilite votre analyse des systèmes actuels et optimise ces opérations afin d’anticiper les demandes futures du marché.

Entraves à la fabrication intelligente

La numérisation est nécessaire pour toutes les industries, mais est particulièrement vitale pour les secteurs de l’aérospatiale, des équipements médicaux et ceux qui comportent une faible marge de tolérance et qui demandent un faible degré d’échec. Les certifications des processus, les résultats des tests et la traçabilité de vos produits doivent être offerts aux clients aujourd’hui et doivent être disponibles dans les années ou décennies à venir, peu importe si des technologies conventionnelles ou l’impression 3D ont été utilisées. Les techniques d’intelligence artificielle doivent être employées pour analyser l’état actuel de vos opérations et de votre catalogue pour ensuite récupérer les données pour les nouvelles commandes ou le suivi des produits.

Pourtant, comme vous en avez vous même fait l’expérience, les processus de fabrication ne sont pas modernisés aussi souvent que l’entreprise. Les directeurs de l’exploitation craignent les risques, ne souhaitant pas, avec raison, perturber un processus de production de produits offrant des coûts et une qualité acceptables. Les fonds dont ils disposent pour investir dans les postes autres que l’équipement de production sont limités, ce qui empêche la mise en place d’une plateforme de fabrication intelligente. Résultat : une diversité de machines qui utilisent des ensembles et des formats de données spécialisées souvent incompatibles. Toutefois, la mise en place d’une fabrication intelligente exige des perspectives stratégiques et des investissements dans l’ensemble de l’entreprise et de la chaîne d’approvisionnement.

Une possible entrave importante est le fait qu’une plateforme de fabrication intelligente utilise un grand nombre de données qui doivent être intégrées, gérées et partagées avec exactitude, de manière opportune et distribuée. Toutefois, si votre entreprise est semblable à celle d’un grand nombre de fabricants, différentes unités d’affaires ont mis en place des systèmes, chacun d’eux avec sa terminologie, ses priorités et ses parties prenantes. Surmonter la confusion de systèmes qui ne communiquent pas rapidement ou efficacement est une tâche difficile, souvent politique, devant être accomplie pour assurer la réussite de votre fabrication intelligente.

Recommandations

Vingt-cinq ans après l’oeuvre-phare de Nicholas Negroponte, la numérisation est présente dans l’ensemble de la fabrication. Suivez ces recommandation pour vous assurer que votre organisation tire avantage de la numérisation :

  • Faites une analyse de vos systèmes numériques, physiques et humains pour déterminer s’ils génèrent toute l’information en temps réel nécessaire pour appuyer des installations de fabrication efficaces

  • Analysez des données complexes et générez des analyses significatives soutenant une prise de décision stratégique en temps réel en utilisant les techniques d’intelligence artificielle

  • Développez des installations de fabrication adaptatives et souples en mettant en oeuvre des systèmes numériques et des processus physiques dans un chaîne de production intégrée ou dans une seule usine pour commencer, tout en planifiant cet usage dans plusieurs usines.

  • Mettez en place une plateforme de fabrication intelligente qui organise approvisionnement et production avec une fabrication adaptable qui tire parti de l’impression 3D pour des réussites rapides et une production localisée

Pete Basiliere

Pete Basiliere fournit des informations fondées sur la recherche concernant le matériel, les logiciels et les matériaux d’impression 3D et d’impression numérique, les meilleures pratiques, les stratégies de mise sur le marché et les tendances technologiques. Avant de fonder Monadnock Insights, Pete a passé onze ans chez Gartner en tant que Vice-président de la recherche - fabrication d’additifs. La biographie Pete est disponible ici.

1. National Institute of Standards and Technology, États-Unis. Département du commerce; https://www.nist.gov/el/cyber-physical-systems

2. Netflix sur AWS; https://aws.amazon.com/solutions/case-studies/netflix/

3. Comment l’usine intelligente peut rendre vos opérations de fabrication plus efficaces; https://www.ey.com/en_gl/alliances/how-the-smart-factory-can-make-your-shop-floor-smarter

4. Smart Manufacturing Leadership Coalition; https://smartmanufacturingleadershipcoalition.org

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