Smart factories : l'usine intelligente du futur

08 mai 2020

Les smarts factories ont pris de l'importance dans la Supply Chain. Les progrès technologiques rapides, la pression concurrentielle et la fragmentation de la demande et de la production au niveau mondial ont accéléré la transformation des usines, qui cherchent à devenir intelligentes grâce à l'automatisation et à la digitalisation.

Selon le Smart Factory Study de Deloitte y MAPI (Manufacturer's Alliance for Productivity and Innovation), 86 % des fabricants pensent que la capacité de transformer les usines de production traditionnelles en smart factories sera décisive pour améliorer leur compétitivité.

Quelles sont les caractéristiques de ces usines intelligentes et quels sont leurs rapports avec les autres maillons de la Supply Chain ? Abordons ces points en détail.

Qu'est-ce que les smarts factories ?

Le concept de smart factory ou d'usine intelligente fait référence à l'application des dernières techniques robotiques et à l'utilisation de systèmes digitaux dans le contrôle et l'exécution de la production industrielle. Dans une usine intelligente, une grande quantité de données est gérée. Elles sont issues des capteurs intégrés aux machines et des différents logiciels qui coordonnent les opérations se déroulant à l'intérieur et à l'extérieur de l'usine.

L'objectif est d'augmenter la productivité tout en limitant le besoin d'un contrôle humain continu. Dans sa version la plus avancée, l'usine intelligente doit être capable d'adapter sa production à l'évolution de la demande, de répondre aux besoins rapides de la Supply Chain et de corriger les écarts de processus afin d'éviter les arrêts techniques. Elle y parvient grâce à l'exploitation du big data et de l'intégration de technologies comme les capteurs IloT (Internet industriel des objets) ou de simulation digitale comme les digital twins.

Caractéristiques des usines intelligentes : avantages

Les usines intelligentes constituent une étape supplémentaire dans la gestion des opérations de production. Énumérons leurs caractéristiques :

- Ce sont des installations flexibles et agiles pour la production

La reconfiguration des lignes de production et la modification du fonctionnement des machines industrielles ont un impact financier et opérationnel non négligeable. Il s'agit donc de décisions complexes qui nécessitent une analyse et des tests approfondis pour éviter de faire de faux pas.

La souplesse des usines intelligentes pour ajuster les processus s'explique par l'utilisation systématique d'outils tels que les jumeaux numériques. Avec ce type de logiciel, les nouveaux processus de production peuvent être simulés de manière digitale et leur efficacité vérifiée, avant qu'ils ne soient physiquement mis en œuvre.

De même, l'impression 3D facilite le développement rapide de prototypes et de modifications de produits avant de lancer leur fabrication définitive à grande échelle. Ainsi, la technologie permet de diversifier les tâches de production tout en minimisant les risques.

- Elles disposent de solutions de robotique intelligente

La capacité d'adaptation des smart factories ne peut se comprendre sans systèmes automatiques pour la soutenir, en plus des technologies digitales mentionnées ci-dessus. Dans la fabrication intelligente, les machines industrielles qui travaillaient selon un système rigide exécutant des mouvements limités, fonctionnent désormais comme des systèmes beaucoup plus polyvalents qui interagissent avec leur environnement. Cela serait le cas, par exemple, de l'implantation de cobots ou robots collaboratifs ou encore de robots mobiles lors de tâches de production.

En outre, dans les smart factories, les outils de contrôle surveillent la production de manière globale, en collectant des données en temps réel par le biais de tout type de capteurs. Ces informations sont utilisées pour optimiser les processus : par exemple, elles permettent d'ajuster au maximum la quantité de matières premières utilisées ou de faire des économies d'énergie en augmentant l'efficacité des mouvements des machines.

- Elles ont des processus plus sûrs et efficaces

L'automatisation industrielle minimise l'intervention humaine et cela réduit l'incidence de lésions et de troubles musculosquelettiques chez les employés. En outre, les machines sont dotées de capteurs avancés et de protocoles de sécurité qui diminuent les risques pour le personnel.

De même, les smart factories ont des plans de maintenance industrielle préventive détaillés qui cherchent à limiter le nombre d'arrêts techniques pendant la production. Ce domaine est, d’ailleurs, l'un des plus prometteurs pour le développement d'applications de machine learning, vu que les pannes et les défaillances compromettent l'efficacité et prolongent les temps de production.

La maintenance préventive avancée permet de limiter les défaillances dans les smart factories
La maintenance préventive avancée permet de limiter les défaillances dans les smart factories

- L'utilisation des données pour la prise de décisions

Les usines intelligentes ont une plus grande capacité d'extraction d'informations du monde réel et de traitement de ces données dans le domaine digital. Elles n'agissent pas comme des organismes isolés : elles partagent et analysent plus de données en raison de l'intégration de systèmes (MES, ERP et SGA fondamentalement) et du haut degré de spécialisation de chacun d'entre eux.

De ce fait, dans les smart factories, il existe un contrôle renforcé des processus et des connaissances techniques pertinentes sont générées, ce qui est très utile pour la prise de décisions stratégiques.

La relation entre l'entrepôt et la smart factory

Les avantages concurrentiels générés par les smart factories risquent de se dissiper si elles ne disposent pas d'un allié dans la recherche de l'efficacité : l'entrepôt. Comment assurer une coordination optimale entre l'usine intelligente et l'entrepôt ? Les installations de stockage idéales doivent garantir :

- La manipulation automatisée des charges

En logistique de production, il est commun de trouver des entrepôts situés près des usines. Ils sont destinés au stockage des produits semi-finis et à la gestion du produit fini, de sa préparation à son envoi au client final. Le flux interne de marchandises entre les deux installations peut être anticipé dans une large mesure, ce qui rend l'automatisation de ces entrepôts très rentable.

L'utilisation de systèmes automatiques ne s'arrête donc pas à la smart factory, elle se poursuit dans sa connexion avec l'entrepôt : les convoyeurs et les transstockeurs manipulent les charges et les transportent des lignes de production aux rayonnages de stockage. Mentionnons, par exemple, l'entrepôt construit par Mecalux pour DAFSA, fabricant qui possède l'usine de fabrication, de conditionnement et de traitement de jus, de soupes et d'orgeats la plus avancée d'Europe.

- La traçabilité intégrale du stock de pièces et de composants

Selon la nature de la production, les entrepôts peuvent disposer de stocks comportant des milliers de références différentes impliquées dans les différentes phases de la fabrication. Certains SKU seront des produits finaux reçus de l'usine, d'autres seront des pièces ou des matières premières utilisées dans les lignes de production. L'entrepôt doit être préparé pour contrôler le niveau de stock de chaque référence et sa localisation, afin de fournir avec des garanties une usine intelligente.

L'entrepôt de GKN Driveline, une entreprise spécialisée dans la fabrication et la distribution de composants pour les industries automobiles et aérospatiales, est un cas représentatif de cette situation. À sa demande, Mecalux a mis en place deux entrepôts automatisés pour bacs : l'un consacré à l'approvisionnement de l'usine et l'autre pensé pour préparer et expédier les commandes de pièces aux clients. GKN Driveline faisait face à un volume de stock très élevé avec environ 5 000 références et est parvenu à une traçabilité intégrale grâce au logiciel de gestion d'entrepôts Easy WMS.

GKN Driveline dispose de deux entrepôts automatisés pour bacs afin de gérer les stocks de production et de distribution
GKN Driveline dispose de deux entrepôts automatisés pour bacs afin de gérer les stocks de production et de distribution

- La visibilité des opérations manufacturières et logistiques

Les flux de matériaux entre les installations sont tout aussi importants que les flux de données entre les systèmes. Il est impossible de les séparer, et il devient donc essentiel de supprimer les silos d'informations dans le domaine des smart factories. En ce qui concerne l'entrepôt, il est nécessaire d'intégrer le WMS avec le reste des logiciels de l'entreprise car c'est la manière de contrôler les entrées et les sorties de marchandises afin d'éviter toute coupure ou erreur dans l'approvisionnement des matériaux.

Dans ce sens, tous les WMS ne sont pas compatibles avec ces exigences car ils demandent d'aller plus loin dans leur degré de spécialisation. À cet égard, Easy WMS de Mecalux dispose d'un module de production dont les fonctions ont été élargies pour répondre aux besoins spécifiques du secteur manufacturier.

Les fabricants face au défi de la reconversion en « smart factories »

Selon le rapport Smart factories at scale du Capgemini Research Institute, les entreprises appliquent déjà des stratégies de fabrication intelligente dans 30 % de leurs processus et projettent d'élargir ces initiatives pour couvrir 40 % supplémentaires de leurs opérations dans les prochaines années. En effet, 68 % des fabricants interrogés affirment avoir des projets de smart manufacturing en cours dans leurs usines de production.

Ces données montrent une tendance à la hausse, mais elle reste progressive et graduelle. Les smart factories n'échappent pas aux défis qui, dans de nombreux cas, impliquent de sérieux obstacles à leur développement rapide. Par exemple, la cybersécurité préoccupe 46 % des personnes interrogées, le manque de capacité technique pour développer des intégrations (souvent en raison du manque de profils préparés, le très recherché talent 4.0) inquiète quant à lui 51 % d'entre elles.

Dans le domaine de la logistique de stockage, il existe des similitudes avec ce scénario. Cependant, les changements inévitables associés à la logistique 4.0 accélèrent la transformation des entrepôts pour maintenir la compétitivité sur le marché. Si vous souhaitez profiter de conseils spécialisés dans les solutions de logiciels et d'automatisation logistique, contactez-nous. Nous optimisons la logistique de tout type d'entreprises depuis plus de 50 ans.

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