Des capteurs intelligents aux dispositifs périphériques intelligents et à l'infrastructure cloud, l'impact de l'Internet industriel des objets (IIoT) sur le secteur manufacturier est considérable. L'IIoT, également connu sous le nom d'Industrie 4.0, permet des processus plus intelligents, plus prédictifs et plus proactifs, ce qui se traduit par une efficacité globale accrue. 

Nous présentons ci-dessous une analyse plus détaillée des technologies de fabrication intelligentes qui révolutionnent pour le mieux l'avenir des usines.

Cobots

Aujourd'hui, notre société craint moins que les robots ou l'automatisation ne suppriment des emplois, car nous avons pris conscience des immenses avantages qu'ils peuvent apporter. Il est généralement admis que les robots travaillant aux côtés des humains – les robots collaboratifs (cobots) – offrent un potentiel considérable pour garantir la sécurité et le bien-être des travailleurs. 

La réaffectation des tâches fastidieuses ou répétitives aux robots peut transformer le poste de travail moyen en un poste davantage axé sur la prise de décision que sur l'exécution de tâches, comme c'était le cas auparavant. Les humains peuvent alors se consacrer à des projets exigeant du discernement ou de la créativité, laissant les tâches pénibles ou moins attrayantes aux robots, ce qui améliore la sécurité et réduit les accidents. 

 De plus, bien que ces robots soient des machines très complexes, un diplôme en informatique n'est généralement pas nécessaire pour apprendre à les reprogrammer afin qu'ils effectuent plusieurs tâches. On rencontre désormais fréquemment des robots « polyvalents » dotés de systèmes de vision par ordinateur, capables de s'adapter à différents environnements et d'être rapidement reprogrammés pour réaliser de multiples fonctions.

 Actuellement, de nombreuses entreprises de premier plan automatisent leurs processus, et nous prévoyons que ce phénomène s'étendra à un nombre croissant d'entreprises dans un avenir proche. Tesla est un exemple d'usine qui a pleinement intégré l'automatisation et optimisé ses processus. Apple a confié le recyclage de ses iPhones à une usine spécialisée, où des robots désassemblent efficacement les téléphones hors service. Ils peuvent ainsi recycler certaines pièces et récupérer une partie des métaux précieux qu'ils contiennent, les robots effectuant le remontage inverse et protégeant les employés des métaux lourds et des tâches répétitives.

Globalement, cela améliore le moral, réduit le stress et accroît la satisfaction au travail, un point crucial en cette période de pénurie de main-d'œuvre : selon le ministère du Travail américain. Les travailleurs assistés par des robots sont ainsi plus en sécurité, avec moins de blessures, d'accidents et de troubles musculo-squelettiques.

La robotique en tant que service

L'automatisation est un facteur d'égalité, et la tendance en pleine expansion qui favorise l'utilisation de robots dans les petites usines est la robotique en tant que service (RaaS). De fait, le marché mondial du RaaS était évalué à 12,6 milliards de dollars en 2020 et devrait dépasser les 41,3 milliards de dollars d'ici 2028, selon un rapport récent

 À l'instar des logiciels en tant que service (SaaS), les fabricants qui utilisent le RaaS bénéficient de l'automatisation robotisée des processus en louant des robots et en accédant à un service d'abonnement cloud, au lieu d'acheter l'équipement. Grâce au RaaS, ils s'affranchissent des coûts élevés liés à l'acquisition d'équipements, à la gestion de la maintenance et aux autres contraintes inhérentes à la propriété. Il leur suffit de contacter un fournisseur de RaaS pour la mise en place d'un système d'automatisation complet, à un coût bien inférieur à celui de l'achat et de la possession de leurs propres robots.

 Il y a très peu de choses qui ne peuvent pas être automatisées aujourd'hui, et la question est généralement de savoir si le coût de l'automatisation sera prohibitif (dans la plupart des cas, il ne l'est pas). À mesure que ces coûts continuent de baisser, on assistera à une renaissance de la production manufacturière en Europe occidentale et en Amérique du Nord ; nous prévoyons donc une forte augmentation de la production régionale au cours des cinq à dix prochaines années. L'automatisation est un facteur d'égalisation important : la machine robotisée a des coûts de fonctionnement quel que soit son emplacement, mais elle n'engendre pas de coûts de main-d'œuvre humaine pour ces tâches répétitives.

 Une autre tendance actuelle du RaaS est le « jumeau numérique », qui consiste à recréer une usine ou un site de production dans un environnement virtuel en utilisant les spécifications exactes des produits, voire, dans certains cas, en dictant les produits à utiliser. Les utilisateurs peuvent ainsi simuler la fabrication d'un article dans un environnement numérique et découvrir comment optimiser l'emplacement des machines et améliorer le flux de matières.

 Les jumeaux numériques peuvent également alerter les opérateurs et les responsables d'usine lorsqu'un moteur est sur le point de s'user ou lorsqu'une maintenance est nécessaire. Leur mise en œuvre permet de résoudre de nombreux problèmes avant même qu'ils ne surviennent. À ce stade, vous pouvez vous adresser à un fournisseur de services de jumeau numérique (RaaS) et lui expliquer votre projet. Il créera alors le jumeau numérique pour vous et vous aidera à identifier les processus nécessaires à la réalisation de vos objectifs.

Informatique de périphérie

L'usine du futur abritera un grand nombre de capteurs, qui collecteront une quantité immense de données. Transmettre ces données vers le cloud est plus lent et plus coûteux que de les traiter au plus près de la source, en périphérie du réseau.

 Par exemple, un système de surveillance continue de la température en périphérie du réseau peut analyser les données qu'il traite et envoyer une alerte ou une notification lorsqu'une température anormale est détectée. Cela permet une analyse des données beaucoup plus rapide et, au final, une action plus prompte, car il n'est plus nécessaire d'attendre que les données soient envoyées au cloud.

 De nouvelles options de connectivité, telles que les réseaux étendus à longue portée (LoRaWAN), permettent à l'informatique de périphérie de progresser beaucoup plus rapidement dans l'industrie manufacturière, ce qui en fait une option de connectivité efficace et performante pour l'analyse des données dans les usines.

Intelligence artificielle

La communication machine-à-machine via une connectivité sans fil permet désormais de se connecter à des ordinateurs périphériques pour fournir des analyses de processus. Grâce à l'apprentissage automatique, des modifications peuvent être apportées avec une programmation minimale, permettant ainsi aux usines d'ajuster en continu leurs processus et d'accroître leur efficacité.

 Les applications d'intelligence artificielle (IA) peuvent libérer tout le potentiel de l'Internet des objets (IoT) et des applications de périphérie dans le secteur manufacturier et les ateliers. Grâce à l'analyse en temps réel, aux capteurs connectés, à la maintenance prédictive, à l'automatisation de la chaîne d'approvisionnement et à d'autres avancées de processus, l'industrie manufacturière entre rapidement dans une nouvelle ère.

 Digi-Key exploite également cette technologie pour se doter du plus grand système d'automatisation de sélection de composants électroniques au monde et pour accélérer ses délais de livraison exceptionnels.

La future usine de Digi-Key

Le nouveau centre de distribution ultramoderne de Digi-Key, le Product Distribution Center (PDCe), récemment agrandi, est un parfait exemple d'usine du futur. Pleinement opérationnel d'ici fin 2021, il s'agit de l'un des plus grands centres de distribution au monde, couvrant une superficie de 93 000 mètres carrés. Le PDCe regroupera toutes les opérations de traitement des commandes de Digi-Key, y compris la préparation, l'emballage et l'expédition, ainsi que la réception et le stockage des palettes excédentaires.

 La technologie intégrée à cette installation permettra à Digi-Key de rester à la pointe de la distribution pour les années à venir. Le PDCe abritera 43 kilomètres de convoyeurs automatisés à grande vitesse qui permettront au système central de traitement des commandes (OSR) de recevoir automatiquement les produits et de préparer les commandes pour l'emballage. L'OSR prend en charge le traitement des commandes « produit vers personne » grâce à 1 000 navettes automatisées capables de se déplacer dans l'ensemble du système et de stocker jusqu'à 2,7 millions d'articles uniques.

 Ce système intelligent et automatisé permettra de préparer et d'expédier les commandes beaucoup plus rapidement, éliminant ainsi le gaspillage d'emballage lié aux commandes expédiées dans plusieurs colis. Il permettra également aux employés d'entrepôt de se consacrer à de nouvelles responsabilités, d'améliorer leur sécurité et de réduire considérablement le travail manuel.

 L'installation intégrera de nombreuses autres innovations, notamment un robot de collecte des déchets qui videra plus de 400 poubelles réparties sur l'ensemble du site. Il est important de souligner que le robot et les systèmes automatisés ne supprimeront aucun emploi, mais offriront au contraire aux employés actuels la possibilité d'appliquer ou de développer leurs compétences dans d'autres secteurs de l'entrepôt.

Et ensuite ?

Un domaine à fort potentiel réside dans la délocalisation des emplois industriels, pour une production plus locale et flexible. Dans les 5 à 10 prochaines années, le développement des robots et autres technologies pourrait rendre possible la personnalisation de masse, la production à l'unité et la régionalisation de la production. Au lieu de produire un million d'exemplaires d'un même article, une usine pourrait se concentrer sur la fabrication d'articles répondant précisément aux besoins d'un client.

 Par exemple, un client pourrait télécharger une photo ou un modèle 3D de lui-même sur le cloud, permettant ainsi à un robot de fabriquer un t-shirt sur mesure. Le t-shirt serait ensuite livré au client en un ou deux jours seulement, car le client n'aurait pas à parcourir de longues distances : une amélioration considérable par rapport au modèle de production de masse actuel, où les commandes sont souvent expédiées à l'étranger avant d'arriver au client.

 Cela contribuerait à éliminer certains gaspillages liés à la production tout au long de la chaîne d'approvisionnement : gaspillage de ressources, longs trajets de transport et retours, rendant ainsi l'ensemble du processus plus personnalisé et moins gourmand en ressources. Même les immenses usines pourraient disparaître dans un avenir proche, les usines devenant plus petites, plus flexibles et plus localisées, les robots apprenant et s'adaptant au fur et à mesure.

 Notre position à la croisée de la robotique et de l'intelligence artificielle revient à réinventer la roue. Les dix prochaines années seront déterminantes : le secteur manufacturier, tel que nous le connaissons, sera radicalement différent, notamment grâce à la transformation numérique de l'industrie, qui profitera à tous, des employés aux clients en passant par l'environnement.

Auteur : Robbie Paul, directeur du développement commercial IoT chez Digi-Key Electronics

Robbie Paul est le directeur du développement commercial IoT chez Digi-Key Electronics, qui a récemment produit une série de vidéos intitulée Factory Tomorrow que vous pouvez visionner ici.