Comment l'industrie 4.0 transforme la production allégée

Comme les révolutions industrielles précédentes, les nouveaux développements technologiques font avancer l'industrie 4.0. Les plus pertinentes de ces nouvelles technologies pour les fabricants en flux tendu sont les systèmes cyber-physiques (CPS) et l'internet industriel des objets (IIoT).

La peur de l'automatisation, et d'autres défis liés à la main-d'œuvre manufacturière, font qu'il est facile de négliger l'impact culturel positif potentiel de ces technologies.

Pour les fabricants lean, cette nouvelle technologie est une occasion d'accéder aux objectifs fondamentaux de la fabrication lean : donner aux gens les moyens d'apporter des améliorations.

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Wagner, Hermann et Thiede définissent les systèmes cyber-physiques comme "le résultat d'une boucle fermée d'acquisition de données de processus physiques basée sur des capteurs, combinée à un traitement de données cybernétiques et à un contrôle de processus autonome basé sur des actionneurs connectés à l'internet, à ses données et à ses services".

En termes simples, les systèmes cyber-physiques (CPS) facilitent la connexion et la collecte de données de production via un réseau - généralement le cloud. Dans un système cyber-physique, il existe trois principaux moyens de collecter des données : de l'homme à la machine, de la machine à la machine, et l'acquisition et le traitement des données.

De l'homme à la machine

La collecte de données entre l'homme et la machine provient principalement des opérateurs via une interface numérique. Le CPS peut recueillir des informations par le biais de la saisie traditionnelle de données, de méthodes telles que la saisie sur un ordinateur ou la sélection d'options sur une tablette. Les opérateurs peuvent également partager des informations par le biais de technologies avancées. Par exemple, la vision par ordinateur peut recueillir des données à partir de gestes ou de mouvements spécifiques auxquels une signification a été attribuée.

Le monde de la consommation s'est numérisé beaucoup plus rapidement que le monde industriel. Bon nombre de ces méthodes de saisie d'informations sont déjà familières aux opérateurs. Les principes communs de conception UI/UX facilitent l'adaptation des personnes aux nouvelles technologies IHM. Par exemple, choisir des "boutons" numériques rouges pour un retour négatif et des "boutons" numériques verts pour un retour positif.

Machine à machine

Historiquement, la communication de machine à machine signifie qu'une machine envoie des données à une autre machine. Ces machines étaient généralement reliées par une connexion Ethernet. Le plein potentiel de la communication M2M était limité par une technologie propriétaire cloisonnée.

L'IdO transforme la communication entre machines de deux manières importantes. Premièrement, elle implique souvent une communication dans les deux sens, au lieu d'une simple poussée d'une machine vers une autre. Deuxièmement, l'ajout du cloud permet d'élargir les possibilités entre les machines. Avec l'IdO, les acheteurs veulent davantage d'options de connexion, ce qui conduit à passer d'une communication point à point intégrée dans le matériel à une communication ouverte entre les appareils.

Cela offre des options d'intégration potentiellement illimitées. Ces changements se traduisent par des informations et des options supplémentaires pour les fabricants.

Acquisition et traitement des données

De nombreux fabricants préparent et collectent déjà des données dans d'autres systèmes logiciels. Ils utilisent des logiciels de planification des ressources d'entreprise (ERP) pour gérer les achats, la planification financière, les employés et d'autres aspects de leur activité. Ils utilisent des MES ou des systèmes d'exécution de la fabrication pour assurer le suivi et la traçabilité des matériaux, des ressources, etc.

Ces systèmes contiennent souvent des données critiques pour la production, mais ils sont massifs, cloisonnés et souvent difficiles d'accès ou de manipulation. Le CPS peut introduire des données dans ces systèmes et d'autres, ou extraire des données critiques pour la production de ces systèmes.

Au final, ces données peuvent être combinées pour fournir une vision holistique et interconnectée de la production.

L'intérêt de la production allégée est qu'elle aide les fabricants à réduire la complexité opérationnelle, à éliminer le gaspillage et à améliorer la productivité en donnant aux travailleurs de l'atelier les moyens de procéder aux ajustements nécessaires et continus.

L'élément humain est un principe clé de la production allégée. L'analyse et la flexibilité humaines produisent la majorité de l'efficacité de ces principes.

Une boîte à outils lean traditionnelle peut inclure une variété de méthodes et de principes. Les fabricants ne doivent pas nécessairement appliquer chaque outil dans chaque usine. Cependant, la boîte à outils offre des options pour toutes les usines. Ensemble, ils peuvent être combinés et appliqués pour produire une amélioration continue.

Les technologies de l'industrie 4.0 sont des outils qui peuvent rendre les fabricants plus flexibles, plus efficaces et plus rentables.

Des ajustements simples, comme la conversion d'instructions de travail sur papier en instructions de travail numériques, peuvent générer des économies avec peu ou pas d'ajustement culturel. Les fabricants génèrent des améliorations d'efficacité de 10 à 15 % en intégrant le travail numérique et la robotique dans leurs lignes de production. Il s'agit d'un projet autonome de l'industrie 4.0.

Les efforts de numérisation autonomes produisent une réduction de 10 à 15 % des coûts opérationnels en moyenne. Cependant, ces projets doivent être mis en œuvre et conçus correctement afin d'obtenir ces améliorations. En outre, ils peuvent être difficiles à modifier s'ils sont hautement personnalisés.

Si les fabricants adoptent à la fois une méthodologie allégée et des outils de l'industrie 4.0, ils peuvent accomplir davantage que s'ils essayaient ces initiatives séparément. La CPS et l'IoT peuvent rendre un atelier véritablement allégé. Les données et la communication en temps réel entre les personnes, les machines et les systèmes offrent une vision holistique de la production et donnent aux travailleurs de première ligne les moyens de procéder à des ajustements en temps réel.

Selon le BCG, les entreprises qui combinent lean et industrie 4.0 peuvent obtenir une réduction des coûts de 40 %. Cela signifie qu'en combinant le lean et l'industrie 4.0, on obtient une augmentation de 100 % des économies par rapport à l'application de chacun de ces éléments séparément.

Mieux avec un cas d'utilisation

Malgré les meilleures intentions, 84 % des projets de transformation numérique échouent. Les causes varient, mais elles incluent de longues périodes de validation du concept, des coûts de mise en œuvre élevés et une ambiguïté générale des données sur les performances avant le projet et les objectifs d'amélioration.

Avec ces chiffres en tête, les fabricants devraient se méfier des projets de numérisation complète. Ils peuvent réduire les risques du processus en commençant par une application spécifique de la technologie qui a un objectif commercial clair et un court délai de valorisation.

Prendre un processus analogique et le convertir en un processus numérique peut être contre-productif.

La superposition de nouvelles technologies peut rendre une ligne de production plus coûteuse à exploiter. L'ajout d'un logiciel personnalisé peut nécessiter un renouvellement des compétences. Il peut également être nécessaire d'embaucher de nouveaux membres de l'équipe possédant une expertise technique plus poussée.

Il s'agit là d'une préoccupation majeure pour les fabricants, car nombre d'entre eux ont du mal à recruter des employés spécialisés dans les STIM. Les fabricants doivent rivaliser avec d'autres entreprises technologiques pour le même bassin de talents rares. S'ils n'embauchent pas en interne, ils devront faire appel à des experts externes pour la maintenance de ces systèmes. Ces deux solutions ont des coûts associés élevés.

Les fabricants qui veulent adopter Lean 4.0 doivent commencer petit. Reconnaissez que les ingénieurs, les directeurs d'usine et les dirigeants ne savent pas ce qu'ils ne savent pas - mais ce n'est pas grave !

Concevoir pour apprendre

La première étape consiste à concevoir un processus numérique qui permettra de recueillir des données. Le processus de conception de Lean 4.0 est continu. L'analyse comparative des données pour mieux comprendre l'état actuel peut permettre de découvrir des failles dans le processus existant.

C'est pourquoi le développement flexible est important pour les fabricants. En plus d'avoir une approche claire et fondée sur les données, les fabricants devraient commencer là où il y a un cas d'utilisation et un avantage clairs. Cette approche permet de mesurer de manière quantifiable si la mise en œuvre est un succès ou non.

Tester et collecter des données

Faites passer le test initial en production. Comme pour tout test, essayez de contrôler les variables autant que possible. Assurez-vous de collecter des données qui vous permettront de savoir quels éléments doivent être ajustés pour que le test soit réussi. Par exemple, identifiez les défis culturels et conditionnels. Si les opérateurs ont du mal à s'adapter à la nouvelle technologie, cherchez à comprendre pourquoi et s'il s'agit d'un défi à long ou à court terme. Pour découvrir ce défi, vous devrez suivre la productivité d'un processus par l'opérateur.

Itération et mise à l'échelle

Avec Lean 4.0, les essais ne s'arrêtent pas. La technologie permet une amélioration continue, mais c'est l'itération qui rend le processus vraiment continu. Appliquez lesenseignements tirés des tests à d'autres lignes, et appliquez les enseignements conceptuels à d'autres domaines pour étendre les tests à l'usine pilote.

Une mise en œuvre axée sur des cas d'utilisation, progressive et fondée sur des données, qui montre la valeur en cours de route, permettra d'obtenir plus facilement l'adhésion des opérateurs et des autres parties prenantes internes. Cette adhésion diminue le risque d'échec de la mise en œuvre.

Avec l'industrie 4.0, les plus grands avantages sont obtenus en libérant le pouvoir analytique du plus grand atout des fabricants : leur personnel.

Améliorer les résultats et l'engagement dans l'atelier

N'oubliez pas que la production allégée est un cadre culturel centré sur l'humain. L'intégration d'outils de l'industrie 4.0 peut permettre à vos employés de faire preuve d'une efficacité et d'une créativité jusqu'alors inégalées dans l'atelier en leur donnant des données en temps réel et une visibilité sur les machines, les processus et les personnes impliquées dans la production.

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