Industrie 4.0 et les Technologies des Usines du Futur

de pointe avec un système de gestion des ordres et de pilotage de la production optimisé

(SAP Cloud, SAP ERP, SAP Manufacturing Execution et SAP Manufacturing Integration

and Intelligence), OPC UA sert de protocole de communication.

En raison du large champ d'application de l'Industrie 4.0, les participants à l'initiative ont

ressenti le besoin de structurer la discussion autour des cas d'utilisation et des normes. Inspiré

par le « Smart Grid Architec-ture Model » (SGAM), qui a été conçu à des fins similaires bien

qu'un domaine d'application, les commissions Industrie 4.0 ont convenu de définir le « Modèle

d'Architecture de Référence pour l'Industrie 4.0 » (RAMI 4.0). Ce modèle a été publié sous le

nom IEC-PAS-63088, qui est une prénorme publique approuvée par la majorité des intervenants

groupe, mais pas encore finalisé. Il agrège différents points de vue sur le thème de l'Industrie 4.0

et doit permettre des discussions bien circonscrites autour de certains cas d'utilisation et normes.

La figure 1 montre le modèle tridimensionnel couvrant les couches (aspects informatiques et

commerciaux), le cycle de vie de la production et le flux de valeur, ainsi que les niveaux

hiérarchiques de l'usine.

Figure 1 : Modèle d'architecture de référence pour Industrie 4.0 ( RAMI 4.0)

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

5

Les couches couvrent différents aspects des entités dans le monde de l'Industrie 4.0. Alors que de nombreuses discussions autour de l'Industrie 4.0 portent sur des aspects liés à l'information et à la communication, les aspects fonctionnels et les aspects commerciaux peuvent également subir des changements importants. Globalement, RAMI 4.0 définit les couches suivantes :

• Couche métier : Cette couche concerne les modèles économiques de l'Industrie 4.0, assure l'intégrité desIndustrie 4.0 fonctionne dans la chaîne de valeur et examine les conditions légales et réglementaires.

• Couche fonctionnelle : l'intégration de différents actifs dans une usine ou une usine de l'Industrie 4.0 peut nécessitent une formalisation de leur fonctionnalité. Cela peut permettre aux algorithmes de les composer dynamiquement pour une production plus flexible. La fonctionnalité peut être simple (par exemple, mesurant une valeur de capteur) ou complexes (par exemple, les capacités de production d'un segment d'usine).

• Couche d'information : chaque entité doit fournir des informations sur elle-même dans des formats lisibles par machine et éventuellement standardisés. Les informations peuvent être stockées sur le l'appareil lui-même ou sur l'infrastructure informatique associée. Au moment de l'exécution, les informations peuvent inclure traitement des événements, tandis qu'au moment de l'ingénierie, les informations peuvent inclure la conception et données de construction. Intégrité de l'information, accès à l'information via des services et moyens de la recherche d'informations est également abordée sur cette couche.

• Couche de communication : Industrie 4.0 nécessite des protocoles appropriés pour communiquer les informations et les fonctions des actifs entre eux. Sur cette couche, existant et de nouvelles normes de communication sont discutées. Les aspects importants sont appropriés le respect de propriétés spécifiques de qualité de service, ainsi que l'assurance de la confidentialité via le cryptage. La communication s'étend de l'interaction dure en temps réel de bas niveau entre les appareils à proximité, la connectivité de pointe aux systèmes de cloud computing, jusqu'à la communication de cloud à cloud. Les cas d'utilisation et les normes de communication sans fil sont également concernés. Une technologie de mise en œuvre candidate pour le la couche de communication est Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA, CEI 62541).

• Couche d'intégration : Cette couche est concernée par le défi d'amener les machines, robots, produits et entités virtuelles dans le monde informatique. Cela peut aller de l'utilisation de QR codes pour identifier les entités sans capacités de communication actives. Les étiquettes RFID peuvent être utilisé pour fournir aux systèmes informatiques un moyen d'accéder à un appareil. Des capteurs supplémentaires peuvent être utilisé pour extraire des informations sur les actifs ou les produits et tisser ces informations dans systèmes optimisant la production. De plus, les interfaces homme- machine peuvent être utilisé par les opérateurs humains pour ajouter des informations via l'interprétation et les intégrer dans les systèmes informatiques.

• Couche d'actifs : enfin, la couche d'actifs comprend des composants physiques, tels que des robots, machine, tuyaux, moteurs, véhicules autoguidés, mais aussi êtres humains. Les atouts peut nécessiter des changements physiques dans certains scénarios de l'Industrie 4.0, par exemple, l'ajout de mobilité à certaines machines ou à de nouveaux robots imitant les mouvements humains. Les humains peuvent être équipé de dispositifs de réalité augmentée pour une interaction plus

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) sophistiquée avec le monde physique. Dans les scénarios Industrie 4.0, qui combinent des actifs de différents fournisseurs, de nouvelles interfaces matérielles physiques entre les actifs peuvent être nécessaires

6

Enfin, RAMI 4.0 prend en compte différents niveaux hiérarchiques d'usine pour définir la portée des discussions. Ces les niveaux hiérarchiques sont dérivés de la CEI 62264/ISA-95 et de la CEI 61512 et incluent les niveaux suivants :

• Produit : par exemple, les produits compatibles IoT.

• Appareil de terrain : par exemple, capteurs intelligents Industrie 4.0.

• Dispositif de contrôle : par exemple, les automates programmables.

• Station : par exemple, la station de bouchage dans une remplisseuse de bouteilles.

• Poste de travail : par exemple, un bâtiment ou un segment d'usine pour un traitement par lots.

• Entreprise : par exemple, une entreprise de production de boissons.

•Monde d’approvisionnement participantes.

connecté : par exemple, une plate-forme

cloud pour différentes

chaînes

Le produit, l'appareil de terrain et le « monde connecté » ont été ajoutés dans le modèle RAMI 4.0en raison de leur importance dans l'Industrie 4.0, tandis que les autres niveaux hiérarchiques ont été directement sorti des normes respectives.

Dans ce cas, RAMI 4.0 assure que toutes les étapes du cycle de vie et tous les niveaux

hiérarchiques soient correctement pris en compte.

Figure 2 : RAMI 4.0 en action : décomposer la couche de communication et identifier des protocoles de communication standardisés pour différentes étapes du cycle de vie et niveaux hiérarchiques

Bien qu'utile pour le travail en comité dans Industrie 4.0, RAMI 4.0 a également suscité des critiques, car il ne fournit pas de directives sur la façon de créer des actifs et des produits Industrie 4.0. De plus, la plupart des comités concentrent leurs discussions sur la communication et couche d'information, rendant les autres couches moins pertinentes.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

7

Section II : Technologies des usines du futur « Smart

Factory »

Beaucoup d'entreprises réfléchissent actuellement à leur transformation digitale, en

étudiant la manière dont la numérisation de l'économie pourrait modifier leurs

produits, leurs marchés, leurs logistiques et bien sûr, leurs manières de produire.

Suivant cette réflexion, le mouvement Industrie 4.0 prend de plus en plus

d’importance et pas seulement pour les constructeurs (de machines). Au cours des

dernières années, de nombreuses technologies ont émergé et pourraient changer

radicalement les méthodes de fabrication.

Les technologies le plus prometteuses sont les suivantes :

a. L’Internet des Objets (IoT) qui mènera à de nouveaux produits & services

b. L’impression 3D et l’efficacité énergétique qui apportent de nouveaux modes de

Fabrication

c. La réalité augmentée et les robots collaboratifs, ou cobots, pour améliorer la

Productivité des opérateurs

d. Les unités de production reconfigurables, les systèmes cyber-physiques (CPS),

L’identification radiofréquence (RFID), le réseau industriel pour accélérer et sécuriser

le flux de fabrication.

e. Le Big Data industriel pour améliorer l'efficacité des usines

f. La simulation d’une usine virtuelle, La capitalisation des données de production

pour améliorer le flux et l’ingénierie de conception

Figure 3 : Usine intelligente en industrie Automobile

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

8

Architecture de fabrication actuelle

La figure suivante illustre l’organisation actuelle des activités en atelier. Nous avons superposé les principaux blocs de construction d’un point de vue architectural logique

Figure 4 : Vue simplifiée d’une usine basée sur MES, PLC et SCADA.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

9

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

10

Figure 5 : La feuille de route en quatre étapes pour passer à l’usine 4.0

Extension de l’usine grâce aux capacités d’IBM : Vue d’ensemble de l’architecture

Dans la plupart des cas, de nouveaux instruments peuvent être nécessaires (p. ex. capteurs acoustiques sur les robots ou étiquettes RFID sur l’équipement). Pour résoudre ce problème d’intégration, la meilleure pratique consiste à associer la technologie d’intégration à des dispositifs de périphérie/passerelle de différents fournisseurs.

Le modèle d’architecture retenu décrit ci-dessous propose Donc une solution basée sur trois niveaux :

Niveau de la périphérie

▪ Au niveau de l’installation, de l’usine ou de l’atelier ▪ Au niveau de l’entreprise ou du back-end ▪ Au niveau de l’usine, la pratique consiste à mettre en place dans chaque usine un bus de service, souvent appelé bus de service d’usine (PSB), pour gérer les activités locales et la connectivité avec l’environnement physique (par exemple, PLC, SCADA, Skid, OPC, périphérie).

En plus du bus de service, nous recommandons le déploiement d’une technologie logicielle d’analyse intégrée au niveau de la périphérie. Les périphéries physiques sont des boîtiers (passerelles, concentrateurs, boîtiers de connectivité, etc.) qui permettent de connecter le réseau TO au réseau informatique et de transformer les

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

signaux et événements émis par le PLC/SCADA en données numériques sécurisées visibles sur le réseau informatique.

11

Figure 6 : Extension de l’usine grâce aux capacités d’IBM : Vue d’ensemble de l’architecture.

Au niveau de l’entreprise, des applications propres à l’entreprise ou à l’industrie seront déployées pour divers besoins (p. ex. gestion des actifs, gestion de la maintenance, contrôle de l’efficacité globale de l’équipement et maintenance prédictive). Certaines applications peuvent nécessiter l’installation d’éléments locaux de leur solution au niveau de l’atelier.

L’infrastructure permettant de prendre en charge ces applications peut être renforcée par une combinaison de différents modèles de cloud et d’informatique locale dans un modèle hybride. Le niveau d’hybridation doit être déterminé très rapidement dans le projet.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

12

Le niveau d’hybridation est généralement considéré comme un compromis et un équilibre entre les contraintes de l’entreprise, les considérations relatives à la gestion et à l’exploitation, les exigences liées à la latence et aux performances, et les contraintes de confidentialité des données, sans parler des coûts (coûts de conservation des données)

Dans son article Manufacturing Letters 1 (2013) 38–41, J. Lee et al. ont décrit la Prédiction dans le cadre du système de fabrication à l'aide de l'analyse prédictive Watchdog Agent.

Figure 7 : Prédiction dans le cadre du système de fabrication

à l'aide de l'analyse prédictive Watchdog Agent.

Figure 8 : Modèle cyber-physique pour un système de fabrication prédictif amélioré.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

13

Avec Industrie 4.0, l'objectif est de rendre la construction d'usines adaptables techniquement et économiquement réalisable. Ceci est souhaité pour deux raisons : permettre une réaction plus rapide au changement situations de marché et génèrent un meilleur retour sur investissement dans les actifs du produit. En augmentant la demande du marché récompensera les fabricants qui peuvent augmenter leur production rapidement, et être capable de réduire le volume de production avec une demande en baisse réduit considérablement risque opérationnel ; pour les nouveaux produits ou les variantes de produits, le délai de mise sur le marché est un facteur concurrentiel clé avantage.

Un exemple est la production du capteur ABB-tacteo KNX pour l'automatisation de locaux fabriqué par Busch-Jaeger Elektro GmbH illustré à la Figure 9. Cet atelier de production se compose de stations de machines modulaires qui s'auto-décrivent à l'aide des informations OPC UA modèles et sont orchestrés par ABB Ability Operation Management Zenon.

Pour augmenter le volume de production, les machines existantes peuvent être dupliquées, et les les ressources de production sont ensuite découvertes et intégrées dans l'orchestration de la production

Figure 9 : 5ABB-tacteo KNX production workshop—example of an adaptable factory

with order-controlled lot-size one production.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) DOBOT

14

DOBOT a lancé la dernière solution éducative de Dobot CR5 + Systèmes de vision + Poste de travail Siemens PLC + Intégration mécano-électrique + Double écran tactile intelligent pour la démonstration d'une expérience de simulation en direct !

Figure 10 : Solution éducative de Dobot CR5

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

15

Section III : Usage IoT pour l’industrie 4.0 « Smart Sensor »

Les capteurs jouent un rôle crucial dans l'automatisation d'usine en rendant le système intellectuel. Différents types de capteurs sont disponible selon l'adéquation et les applications ; certains d'entre eux sont produits en masse et disponibles sur le marché à coûts abordables.

Les types de capteurs standard disponibles sont les capteurs de position, les capteurs de pression, les capteurs de débit, les capteurs de température et les capteurs de force. Ils sont utilisés dans de nombreux secteurs, tels que le sport automobile, le médical, l'industrie, l'aérospatiale, l'agriculture et la vie quotidienne. L'objectif de l'Industrie 4.0 est d'augmenter l'efficacité grâce à l'automatisation.

Les capteurs sont des composants essentiels de l'Industrie 4.0, permettant plusieurs transitions telles que des changements de positions, de longueur, hauteur, externe et dislocations dans les installations de production industrielle à détecter, mesurer, analyser, et traité. Les usines intelligentes amélioreront également la durabilité en suivant la production en temps réel et le contrôle automatisé systèmes réduiront les coûts potentiels de maintenance de l'usine.

On constate également que la numérisation peut améliorer la mobilité de la production, qui donne aux entreprises de fabrication de pointe un avantage concurrentiel. Cette partie discute les capteurs et leurs différents types, ainsi que des capacités de fabrication importantes. Le travail pas à pas , les Blocs et Services Qualité des Capteurs lors de la mise en œuvre dans l'Industrie 4.0 sont élaborés de manière schématique.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

16

Enfin, nous avons identifié treize applications significatives des capteurs pour l'Industrie 4.0.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

17

L'industrie 4.0 offre une excellente opportunité pour le développement du marché des capteurs à travers le monde. Dans l'Industrie 4.0, les capteurs profitez de taux d'acceptation plus élevés et bénéficiez d'une connexion, d'un échange de données et d’un logistique entièrement activé l'intégration. Dans les années à venir, les installations de capteurs pourraient se développer dans la lignes et chaînes d'approvisionnement gestion des processus, numériques.

la production automatisée

Figure 11 : Plusieurs capacités de capteurs pour le domaine de l'industrie 4.0

L'essor récent des systèmes de capteurs dans l'industrie met en valeur leurs capacités exceptionnelles. Plusieurs appareils et systèmes et permettent à diverses machines de communiquer pour suivre les systèmes et l'équipement dans chaque installation. La combinaison de la puissance de calcul locale et l'Internet des objets (IoT) a rendu les capteurs ordinaires en capteurs intelligents de telle sorte que les données mesurées soient calculées localement dans un module capteur de

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Fig. 2.Several capabilities of sensors for industry 4.0 domain.

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) manière complexe. Les capteurs ont devenu incroyablement compacts et très portables avec leur extension capacitée telles qu'elles peuvent être connectées à des endroits difficiles d'accès et dispositifs potentiellement dangereux, qui transforment les dispositifs en in-intellectuels de haute technologie.

18

Les capteurs jouent un rôle essentiel dans la production depuis des années, mais jusqu'à récemment, des problèmes tels que le bruit de la machine, la diminution du signal et la dynamique de réaction est restée principalement limitée.

Afin d’apporter une valeur ajoutée optimale aux processus intelligents de la prochaine décennie, les concepts de production de l'industrie 4.0 du futur devraient s'appuyer sur technologie de capteur émergente, big data, cloud computing, intelligence artificielle, robotique intelligente, vannes intelligentes et contrôle intelligent automatisé.

Figure 12 : Différents capteur utilisé dans l’industrie 4.0

Cette quatrième révolution est synonyme d'usine intelligente, de fabrication basée sur le cloud, d'usine potentielle, de production intelligente et la fabrication automatisée. Les capteurs intelligents changent la façon dont les fabricants capturent et communiquent les données, en particulier lorsqu'elles sont associées à l'IoT.

En termes de besoin de capteurs dans l'industrie 4.0, et pour mettre en place un réseau intégré et intelligent qui évolue vers une production intelligente. Les capteurs peuvent capturer et analyser les l’auto-optimisation est possible pour données pour prendre des décisions efficaces, et l'automatisation dans les lignes de production.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Fig. 4.Different Sensors serving for Industry 4.0.7

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

19

Section IV : Infrastructure réseau de communication

La communication joue un rôle clé dans l'activation des systèmes et des technologies de

l'industrie 4.0. Ainsi, l'exigence de communication dans l'industrie 4.0 est centrée sur de multiples

facteurs tels que la fiabilité, la latence, la longévité des périphériques de communication.

La plupart des périphériques d'une usine sont actuellement connectés en fonction d'une

infrastructure filaire. Cependant, les solutions sans fil jouent de plus en plus un rôle complémentaire

aux solutions filaires. Les facteurs qui accélèrent l'adoption du sans-fil comprennent la facilité de

déploiement et l'évolutivité, en particulier pour une très grande zone de couverture.

Les solutions sans fil conviennent également aux endroits difficiles d'accès et aux endroits

éloignés4. Les réseaux sans fil industriels sont la technologie clé permettant le déploiement de

l'industrie 4.0. Ils présentent de nombreux avantages, notamment la flexibilité, le faible coût, la

facilité de déploiement. Les réseaux sans fil peuvent offrir, un accès facile aux services internet haut

débit, en utilisant des téléphones mobiles, des ordinateurs portables ou d'autres appareils mobiles

(tablettes). Dans le domaine industriel, les équipements sans fil fonctionnent dans un environnement

difficile en raison de la poussière, des vibrations, de la chaleur, de divers obstacles et d'une

température et d'une humidité plus élevées.

Figure 13 : ZigBee Vs Other Wireless Solutions

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

À mesure que de plus en plus de réseaux sans fil sont appliqués et que des appareils

20

mobiles sont ajoutés aux réseaux, la communication entre les équipements est un défi. Les

équipements non seulement collectent, fusionnent et transmettent des données, mais se

déplacent également de manière indépendante.

Les équipements sans fil en mouvement (trajets multiples), l'environnement industriel

difficile et aux multiples signaux sans fil existants, peuvent introduire plus d'interférences.

Une seule norme sans fil ne sera pas en mesure de répondre à toutes les exigences de

l'ère de l'industrie 4.0. Ainsi, une combinaison de différentes technologies sera nécessaire pour

fournir un réseau efficace. Des protocoles industriels tels que WirelessHART, ISA 100

peuvent être utilisés et gérer des problèmes d'interférence Wifi d'une manière bien meilleure.

Avec le développement des réseaux sans fil industriels (IWN), de plus en plus

d'entreprises et d'alliances ont investi dans ces domaines. De nombreuses architectures et

protocoles industriels ont été proposés, notamment Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth, RFID et d'autres

protocoles propriétaires.

De plus, dans l'industrie 4.0, les équipements sans fil doivent être plus intelligents, plus

flexibles et plus mobiles que les équipements de réseaux sans fil traditionnels. En conséquence,

tout d'abord, les équipements industriels sans fil doivent être montés sur des modules plus

puissants tels que les processeurs, la mémoire, les radiofréquences, l'énergie et les composants

mécaniques. Deuxièmement, les équipements sans fil doivent effectuer une variété de fonctions,

telles que le relais des informations, des communications et des paramètres de détection.

Figure 14 : Réseaux des électrovannes connectés à un moniteur de contrôle - WireLess

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

La performance en temps réel est un facteur important pour la qualité de service

21

industrielle. Les communications entre les équipements sans fil nécessitent une faible latence

pour améliorer la productivité. Dans un environnement industriel, le système de communication

est plus sensible à la latence, en particulier pour les systèmes d'automatisation, de contrôle de

processus et de fabrication.

La latence est utilisée dans les systèmes de l'industrie afin de détecter des paramètres

importants tels que la surveillance de l'état de la machine et de l'environnement de travail ou la

livraison d'instructions de contrôle et d'informations en temps réel. Par conséquent, une faible

latence est requise par ces applications. Dans la plupart des cas, cela se fait au détriment de la

consommation d'énergie et d'un coût élevé pour atteindre une performance en temps réel.

Figure 15 : Comparaison des Standards Wireless

La prochaine norme 5G vise à répondre à l'industrie 4.0 dans le cadre des

exigences M2M (machine to machine). Certains des principaux objectifs de la 5G sera de

réduire la latence de la communication. Une faible latence jouera un rôle clé dans les applications

de contrôle et de sécurité pour l'industrie.

Une connectivité M2M massive nécessitera un point d'accès pour prendre en charge

des centaines de milliers d'appareils. La maintenance pour une telle connectivité devrait être très

faible. La durée de vie importante de la batterie pour les interfaces sans fil sera une nécessité. La

fiabilité jouera un rôle très important dans les exigences industrielles avec les applications de

protection et de contrôle de la sécurité.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

22

Section V : Système de collecte et traitement des données « Manufacturing Execution System MES » / Système de pilotage de la production

Le logiciel MES (Manufacturing Execution System) est un logiciel de pilotage de la production. C’est un système d’exécution, de gestion et de suivi des productions en cours dans l’atelier. Son rôle est de superviser machines et opérateurs en fournissant une traçabilité complète des informations de fabrication.

Figure 16 : Intégration d’un système MES pour pilotage de la production

Figure 17 : MES (Manufacturing Execution System)

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

23

Le logiciel MES suit le schéma « Connaître, Analyser et Améliorer », commun à toutes les démarches d’amélioration continue. Le terme MES a été créé par le M.E.S.A et formalisé dans la norme ISA95, au travers de 11 fonctions clés que doit adresser une solution.

Figure 18 : Illustration des 11 fonctions clés d'un MES selon la norme ISA95

Figure 19 : Application de la norme ISA95

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

24

Dans les années 2000, le déploiement massif des ERP (Entreprise Ressources

planning) dans l’industrie permettait de planifier et d’optimiser la chaîne logistique.

Aujourd’hui apparaît un besoin complémentaire : celui d’assurer la continuité entre les données de l’ERP et les opérations en atelier. En effet, pour ne pas perdre d’informations, il faut une continuité de la chaîne numérique depuis la création de l’Ordre de Fabrication (OF) jusqu’à l’obtention du produit final.

Le logiciel MES crée le lien numérique manquant entre l’ERP et l’atelier. Il est au

cœur de la révolution de l’Industrie 4.0.

Le logiciel MES va jouer le rôle de chef d’orchestre dans l’atelier. Interfacé avec tous les moyens de production connectés, le MES guide les activités de l’atelier et y réagit instantanément. C’est le point central de toutes les données d’exécution.

Il est chargé de transmettre la bonne information au bon moment, aussi bien aux hommes (instructions de travail, traçabilité demandée, avancement des OF…) qu’aux machines (Start/stop, paramètres d’usinage, statut pièces…).

Aussi, en capitalisant toutes les données de production en temps réel, le MES donne une vue sur les encours et les rendements des OF. Avec une granularité de l’ordre de la minute, le logiciel MES est l’outil complémentaire par excellence de l’ERP.

Le MES est un puissant outil de pilotage, de gestion et d’analyse de la production. Il fournit immédiatement à chacun des acteurs du processus les informations qu’il attend.

Cœur de l’Industrie 4.0, le MES offre une interconnectivité multi sources et multi supports, base nécessaire à la digitalisation des procédés de fabrication. A travers cette quatrième révolution industrielle, IoT (Internet of Things), imprimantes 3D et lunettes de réalité augmentée deviennent de nouveaux équipements industriels et non plus de simples projets de recherche.

En conclusion, le MES participe à la transformation numérique des usines en leur apportant une plus grande agilité dans leur production. De là est né le terme de Smart Manufacturing : l’usine de production intelligente et connectée, où les données circulent sans limite.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

25

Figure 20 : Répartition des activités et des fonctions entre MES/ERP

Ces dernières années, les industriels ont investi lourdement sur les ERP pour toute la gestion de l’entreprise. Outil “transactionnel” décisionnel par excellence, l’ERP s’est imposé pour la planification et l’organisation de la production.

le

pour

Mais importe. production, C’est à lui que le MES s’adresse en apportant une maîtrise opérationnelle fine de la production, qui permettra à son entité de progresser.

responsable

l’exécution

c’est

qui

de

Même si les lignes de partage entre ERP et MES continuent de faire débat, on arrive dans la pratique assez souvent à un découpage comme celui de ce schéma :

•

•

•

Un certain nombre d’activités sont clairement de la compétence exclusive de l’ERP, ce

sont la stratégie, les finances, la gestion des clients et des fournisseurs, parfois les réceptions et expéditions

D’autres activités sont gérées exclusivement par le MES, comme les différentes étapes

de production d’un atelier, et la gestion des stocks d’en-cours

Enfin un certain nombre d’activités amèneront ERP et MES à coopérer, comme

l’ordonnancement, la qualité et la maintenance

Ce découpage peut varier fortement d’une industrie à l’autre, et même d’une entreprise à l’autre. Plus que le résultat lui-même, il est important de comprendre par quoi il doit être guidé.

Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022

Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)

26

Figure 21 : ERP & MES : Bases de temps et objectifs différents

L’ERP est focalisé sur l’entreprise dans son ensemble, souvent multi-sites, voire international. Le MES, même s’il peut être étendu, est focalisé sur l’usine et surtout sur l’atelier. Dans de nombreuses entreprises,