Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME)
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CHAPITRE I : CONTEXTE DE L’INDUSTRIE 4.0
Section I : Introduction
L’expression Industrie 4.0 trouve, en France et à l’étranger, de nombreux synonymes : Smart factory, « usine du futur », usine connectée, etc. et ne possède pas de définition universelle. Une étude réalisée par l’association allemande des entreprises digitales Bitkom en 2014 relève ainsi, dans son document de présentation de l’Industrie 4.0, pas moins de 104 définitions, caractérisations et descriptions différentes de ce concept [1].
Figure 1 : Text mining et nuage de mots lié à l’Industrie 4.0
Chaque pays, chaque acteur, insiste sur des priorités différentes. Ce foisonnement induit un certain flou autour de cette notion, que chaque acteur précise en fonction de ses enjeux. Le dénominateur commun à ces définitions repose sur la transformation digitale de l’outil industriel et elle se caractérise par l’intégration des technologies numériques dans les processus de fabrication.
L’industrie 4.0 correspond à ce qui est qualifiée par la majorité des acteurs industriels de quatrième révolution industrielle dont la première révolution remonte à la fin du dix-huitième siècle.
Les avancées technologiques changent aussi la manière dont les humains produisent les choses. Le passage à la technologie de production, qui était complètement différente du passé, est également appelé Révolution Industrielle. Les nouvelles technologies de production ont fondamentalement changé les conditions de travail et le mode de vie des gens.
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L’industrie 4.0 représente la conversion cybernétique de la production, du stockage, de l’organisation, etc., en générant un ensemble interconnecté au travers d’un réseau intelligent et durable.
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Ce concept innovant a été inventé lors du festival technologique de Hanovre (Allemagne) en 2011, et il a depuis évolué, en relevant les défis et en surmontant les obstacles pour faire de ce concept une réalité. L’industrie 4.0 est une nouvelle vague qui va redéfinir le commerce dans les décennies à venir.
Le commerce mondial est en train de changer à un rythme accéléré. Ceci s’explique par le fait que la technologie évolue à une vitesse telle qu’elle ouvre des possibilités jamais vues auparavant.
Les usines intelligentes, l’internet des objets, la robotique, les technologies de localisation, les interfaces homme-machine avancées, l’impression 3D, la réalité augmentée, les big data et la technologie 3D, entre autres exemples, refaçonnent la manière dont les entreprises produisent et dont les clients recherchent les produits et interagissent avec eux avant de les acheter.
Industrie 4.0 était à l’origine le nom d’un projet du gouvernement fédéral, afin de faire avancer la numérisation dans la production. C’est devenu un terme général pour la production numérique en réseau : les machines et les produits sont considérés être des composants intelligents en réseau qui, au niveau local et mondial et au-delà des frontières de l’entreprise, peuvent échanger des données. Cette approche doit offrir une transparence et une flexibilité sans précédent.
En effet,
transformation sont investissements que nécessite cette importants, et il faut donc qu’elle apporte un vrai gain en compétitivité et en productivité.
les
Avant tout l’industrie 4.0 apporte de nombreux bénéfices en productivité et en qualité en transformant l’usine en un système global interconnecté, dans lequel les différents systèmes communiquent en permanence. La vision d’ensemble du process industriel et de l’ensemble des intervenants apporte une flexibilité et une capacité à piloter et à analyser bien plus grande.
Figure 2 : L’industrie 4.0 au cœur de l’usine Intelligente « SMART INDSUTRY »
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Section II : Révolutions Industrielles - De l'Industrie 1.0 à l'Industrie 4.0
La 1ère Révolution Industrielle
La première véritable révolution industrielle a vu le jour vers la fin du XVIIIe siècle et correspond à l’industrie 1.0. Elle s’est développée notamment grâce à l’invention de la machine à vapeur (brevet déposé en 1784 par James Watt) qui utilisait comme source d’énergie primaire le charbon en substituant peu à peu l’énergie de l’eau dans les machines hydrauliques. Puis très rapidement dans les industries manufacturières (textile, métallurgie) où l’on installe de puissantes machines et préfigure le début du machinisme. L’énergie produite par le charbon a rapidement été utilisée dans les transports ferroviaires et maritimes. Cette révolution a contribué à modifier le paysage et entraîné une forte pollution de l’air par les fumées produites par la combustion du charbon.
Le développement telle que le navire à vapeur ou (environ 100 ans plus tard) la locomotive à vapeur a apporté des changements importants puisque les humains et les biens pouvaient désormais voyager sur de grandes distances en quelques heures seulement.
La 2ème Révolution Industrielle
Figure 3 : Machine à Vapeur
La deuxième révolution industrielle concerne, pour la majorité des historiens, la période comprise entre 1870 et 1914. Caractérisée par de nombreuses inventions fondamentales telles que l’électricité (Thomas Edison), le moteur à explosion (Otto, Daimler et Benz), la production d’acier (Bessemer)… Dans l’industrie 2.0, les industries de production utilisent de plus en plus l’électricité au détriment de la
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) vapeur avec les moteurs électriques. C’est à cette époque que les chaînes de montage ont vu le jour pour des productions de masse fondées sur une méthode de division du travail développée par l’américain Frederick Winslow Taylor. Cette méthode de travail appelée « taylorisme » a pour but d’augmenter la productivité. Elle a été appliquée par Henri Ford en 1909 pour la fabrication de la Ford T.
Henry Ford reporta ces principes dans l'Industrie Automobile et a radicalement modifié les process. Alors qu'avant, une station assemblait une voiture du début à la fin, avec les principes de Ford, les véhicules étaient produits étape par étape sur un convoyeur, beaucoup plus rapidement et à moindre coût.
À la fin du XIXe siècle, le pétrole, l’or noir, donne naissance à de nouvelles
branches industrielles dans les secteurs de l’énergie et de la chimie.
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Figure 4 : La chaine de Fabrication de FORD
La 3ème Révolution Industrielle
La 3ème Révolution Industrielle représente une transition entre l’évolution de la productivité d’Henri Ford et la première ère informatique apparue dans les années 1970 où les premiers ordinateurs ont fait leur apparition. La troisième révolution industrielle est caractérisée par la montée en puissance des ordinateurs, le développement de l’informatique industrielle avec les automates programmables et la supervision, l’utilisation de plus en plus massive des réseaux informatiques, l’utilisation croissante de la robotique dans les chaînes de fabrication, de la connectivité et bien évidemment des premières utilisations de l’Internet (créé en 1969 par le département de la défense américaine – DOD).
Elle a introduit davantage de systèmes automatisés sur les chaînes de montage pour effectuer des tâches manuelles. Il est important cependant de souligner l’importance de l’intervention humaine dans les systèmes automatisés. L’émergence de ces nouvelles technologies a entraîné une augmentation significative de la quantité d’éléments électroniques, informatiques et électriques
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) nécessaires à la fabrication de ces produits. C’est également sur cette période que la maintenance préventive a vu le jour en lieu et place de l’entretien et de la réparation accompagnée de l’apparition de la GMAO (gestion de la maintenance par ordinateur). La GMAO a tiré profit de l’utilisation des réseaux informatiques et des banques de données informatiques.
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Depuis
l'introduction de ces
technologies, nous sommes maintenant capables d'automatiser un process de production au complet, sans assistance humaine. L'exemple le plus connu réside dans les robots qui accomplissent des séquences programmées sans aucune intervention humaine.
Figure 5 : Automatisation des chaines de production par la robotisation
La 4ème Révolution Industrielle
La quatrième révolution industrielle est une suite logique des conséquences de l’introduction des ordinateurs et des technologies développées lors de la troisième révolution. Elle repose sur le concept de l’usine intelligente – ou industrie 4.0 – caractérisée par une interconnectivité entre les machines et des systèmes dans les sites de production. L’intelligence décentralisée aide à créer une intelligence mise en réseau d’objets et la gestion de processus indépendante avec l’interaction des mondes réels et virtuels représentant un nouvel aspect de la production de biens et de services et processus de production. Le concept d’industrie 4.0 a été présenté pour la première fois lors la foire de Hanovre (Salon de la technologie industrielle) de 2011. L’objectif de cette quatrième révolution a été souligné pendant la séance d’ouverture de la chancelière Angela Merkel ; elle indiquait que : « L’Europe doit se rassembler et avancer vite, c’est la seule façon de garder notre avance sur les Asiatiques » Ensuite un rapport décrivant l’industrie 4.0 a été publié en 2013 par le GTAI (Germany Trade & Invest) qui est l’agence de développement économique de la république fédérale allemande. Par la suite, ce concept a été repris au niveau mondial (USA, Chine, France, pays asiatiques, Inde).
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révolution
La quatrième
industrielle est caractérisée par
l’utilisation généralisée des environnements numériques et physiques appelés systèmes cyber physiques (Cyber Physical Systems) dans le domaine de la fabrication. Elle réalise la convergence des technologies de l’information, l’Internet des objets, le big data, le (Analytics), etc., avec des accélérateurs cloud, supplémentaires, tels que la robotique coopérative, l’intelligence artificielle et les sciences cognitives, etc.
l’analytique des données
Cet ensemble de techniques et technologies permet à l’industrie 4.0 d’automatiser et d’optimiser de manière entièrement nouvelle les procédés de fabrication, offrant ainsi de nombreuses opportunités d’innovation et de développement. La figure ci-dessous représente la chronologie de ces révolutions.
Figure 6 : La connectivité dans l’ère de la quatrième révolution industrielle
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Figure 7 : Usine 4.0 – Illustration technique
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Figure 8 : Les évolutions industrielles
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Section III : Architecture de l’industrie 4.0 et ses principales composantes
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Comme cela a été souligné dans la section précédente, il existe de très nombreuses interprétations de la définition de l’industrie 4.0, par conséquent les architectures associées et les secteurs industriels.
leurs composantes différent suivant
Initialement,
les architectures ont été conçues pour
industries manufacturières où la place des robots y joue un rôle prépondérant (automobile, électronique, mécanique, produits pharmaceutiques et produits alimentaires de grande consommation, etc.).
les
Ces Architectures ont ensuite été adaptées à d’autres domaines pour la mise en œuvre de la digitalisation de la production et de la maintenance de parcs d’équipements identiques localisés dans des sites géographiquement éloignés (éoliennes, ascenseurs, avions, etc.)
3.1 Architectures de l’industrie 4.0
Les architectures de l’industrie 4.0 varient considérablement en fonction des secteurs industriels et à ce jour il n’existe pas de normalisation disponible. Chaque secteur d’activité et les entreprises spécialisées dans les offres de logiciels proposent des architectures adaptées à leurs besoins. La figure 9 représente un exemple d’architecture adaptée à l’industrie manufacturière robotisée. Les éléments de cette architecture seront explicités dans la suite de cette section.
Figure 9 : Exemple d’architecture pour l’industrie manufacturière robotisée
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La figure 10 représente une architecture utilisée pour mutualiser les connaissances entre le constructeur et les utilisateurs qui exploitent un matériel identique. Dans cet exemple, il s’agit de presses de formage réparties sur plusieurs sites industriels.
Figure 10 : Architecture utilisée pour la mutualisation des connaissances
3.2 Principales composantes de l’industrie 4.0
3.2.1 L’IoT et l’IIoT
Les objets connectés captent, stockent, traitent et transmettent des données. Ils peuvent recevoir et donner des instructions et ont ainsi la capacité à se connecter à un réseau d’information. Ces objets industriels connectés sont des éléments essentiels de l’industrie 4.0 mais représentent des investissements onéreux.
L’IoT est le raccourci utilisé pour désigner « l’Internet of Things » ou en français « l’Internet des objets connectés ». La recommandation de l’Union internationale des communications UIT-T Y.2060 précise le concept et la portée de l’IoT. Elle définit l’Internet des objets (IoT) comme « une infrastructure mondiale pour la société de l’information, qui permet de disposer de services évolués en interconnectant des objets (physiques ou virtuels) grâce aux technologies de l’information et de interopérables existantes ou en évolution. » Elle note également qu’en « exploitant les capacités d’identification,
la communication
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) de saisie de données, de traitement et de communication, l’IoT tire pleinement parti des objets pour offrir des services à toutes sortes d’applications, tout en garantissant le respect des exigences de sécurité et de confidentialité ».
En pratique dans l’industrie 4.0, L’IoT repose sur l’identification de chaque objet, souvent connecté aux autres afin qu’il puisse envoyer des données sur une plateforme cloud via Internet.
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Figure 11 : Illustration de l’Internet des Objets ( IoT )
L’Internet industriel des objets, traduit de l’anglais Industrial Internet of things (ou IIoT), est l’utilisation des technologies de l’Internet des Objets dans le secteur industriel. Suivant la définition de l’Industrie du Futur française, l’Internet des Objets Industriels (IIoT – Industrial Internet of Things) consiste, grâce à une technologie embarquée (capteurs, actionneurs, puces RFID…) à identifier et faire communiquer entre eux, tous les maillons des chaînes de valeur (machines, produits en cours de fabrication, finis et en cours d’utilisation, collaborateurs, fournisseurs, clients, Infrastructures…), que l’on peut désigner comme des « objets »
Figure 12 : Illustration de l’Internet industriel des Objets
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3.2.2 Intégration des systèmes
Le M2M (Machine to Machine) en français « machine à machine » se définit par un réseau de télécommunication point à point utilisant un module cellulaire ou Wifi intégré, pour connecter des machines ou des objets à un réseau. Les informations circulent d’un endroit à un autre et peuvent être relayées via un serveur vers un logiciel d’application.
Figure 13 : La communication M2M « Machine to Machine »
En général, nous pouvons établir les applications industrielles suivantes :
Maintenance automatisée Procédure de demande de pièces détachées Avis de fin de processus Collecte de données pour traitement par d'autres équipements Contrôle intelligent des stocks Mise en place de systèmes juste-à-temps
L’intégration des systèmes est un processus mis en œuvre dans les domaines de l’ingénierie et des technologies de l’information. Il implique la combinaison de divers systèmes, systèmes informatiques et logiciels afin de créer un système plus volumineux.
L’intégration des systèmes est également utilisée pour ajouter de la valeur à un système grâce à de nouvelles fonctionnalités fournies par la connexion de fonctions de différents systèmes
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Figure 14 : Magasin robotisé : l'intégration de systèmes robotiques au magasin automatique
3.2.3 Systèmes cyber physiques
Les
cyber
systèmes
physiques (Cyberphysical systems en anglais, CPS) ont été formalisés pour la première fois en 2006 par le professeur Edward Lee de l’université de Berkeley [2]. Les systèmes cyber physiques (CPS) sont constitués d’ordinateurs qui interagissent avec des processus physiques. Les ordinateurs embarqués et les réseaux surveillent et contrôlent le processus, généralement avec des boucles de contrôle de rétroaction qui réagissent entre les processus et les ordinateurs embarqués. Depuis cette période, de nombreuses autres définitions ont été proposées. Le National Institute of Standard and Technologie (NIST) [3] a défini les systèmes cyber physiques comme des systèmes intelligents qui incluent des réseaux interactifs de composants physiques et informatiques.
Les CPS sont utilisés quand les systèmes physiques complexes doivent communiquer avec le monde numérique pour optimiser leurs performances et augmenter leur efficacité. Ils jouent un rôle de plus en plus important dans les
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) process industriels et dans la maîtrise de la production et de la maintenance (usine intelligente), particulièrement dans le cadre de l’IIoT.
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Figure 15 : CPS Cyber Physical Systems
Figure 16 : A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems
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3.2.4 Cloud Computing
Le cloud dont la traduction française est le nuage informatique ou infonuage est un terme qui ne possède pas de définition bien qu’il soit utilisé de façon universelle et est souvent confondu avec le cloud computing.
Du cloud computing, sa définition traduite de l’anglais est la suivante : « Le cloud computing est un modèle permettant un accès à la demande au réseau, pratique et omniprésent, à un pool partagé de informatiques configurables (réseaux, serveurs, stockage, applications et services) qui peuvent être rapidement fournies et diffusées avec un effort minimal de gestion ou d’interaction avec les fournisseurs de services. Ce modèle de cloud computing est composé de cinq caractéristiques essentielles, trois modèles de services et quatre modèles de déploiement. La figure 17 & Figure 18 détaille les caractéristiques du cloud computing suivant le NIST ( National Institute of Standards and Technology).
ressources
Selon cette définition du NIST, le cloud computing doit posséder cinq
caractéristiques essentielles :
– Le service doit être en libre-service à la demande ; – Il doit être accessible sur l’ensemble d’un réseau ; Il doit y avoir une mutualisation des ressources ; – Il doit être rapidement élastique (adaptation rapide à une variation du – besoin) ; Il doit être mesurable consommation).
(mesure et affichage de paramètres de
–
Le NIST distingue 3 niveaux de service : • Le logiciel en tant que service (Software as a Service – SaaS) : par exemple une banque « loue » un logiciel spécialisé, en ligne, à la demande, chez un prestataire externe ;
• La plateforme en tant que service (Platform as a Service – PaaS) : une solution externe qui propose une suite logicielle et les outils d’intégration et de suivi ; par exemple, un serveur web (Linux+MySQL) ;
•l’infrastructure en tant que service (Infrastructure as a Service – IaaS) : la totalité de l’infrastructure (ressources matérielles) est externe ; par exemple, capacité de stockage et capacité de calcul à la demande sur un réseau.
Et quatre modèles de déploiement : – Le nuage privé (au sein d’une même organisation) ; – Le nuage communautaire (réservé à une communauté) ; – Le nuage public (ouvert au grand public) ; – Le nuage hybride (composition de deux ou plusieurs types de nuages)
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Figure 17 : Le cloud computing suivant le modèle du NIST
*
Figure 18 : Les trois niveaux de cloud
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3.2.5 Cyber Sécurité
L’Internet des Objets industriels (IIoT) offre souvent des accès faciles aux différentes formes de piratage ou de sabotage pour les systèmes dont le niveau de sécurité est faible. Les risques peuvent être considérables, touchant non seulement à la confidentialité des données mais aussi à la sécurité des personnes et des biens pour les activités les plus critiques ou au blocage total par des demandes de rançons (ransomware) [4].
À titre d’exemple, en 2010, le célèbre virus Stuxnet a entraîné des arrêts des installations iraniennes de séparation d’uranium. La cybersécurité suivant la recommandation UIT-T X.1205 des de télécommunications) est « l’ensemble des outils, politiques, concepts de sécurité, mécanismes de sécurité, lignes directrices, méthodes de gestion des risques, actions, formations, bonnes pratiques, garanties et technologies qui peuvent être utilisés pour protéger le cyber environnement et les actifs des organisations et des utilisateurs ».
internationale
(Union
l’UIT
Pour aider les industriels dans leur démarche, différentes instances de normalisation et instituts en charge de la sécurité numérique ont proposé des normes et des guides. Une des plus importantes normes est la I’EC 62443 élaborée par l’ISA (International Society of Automation).
Figure 19 : La cybersécurité protège les données et l'intégrité des ressources informatiques connectées
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3.2.6 Simulation, modélisation et virtualisation
La simulation numérique, la modélisation et la virtualisation représentent des outils très importants pour l’industrie 4.0. Ils permettent de simuler numériquement les procédés et d’établir des scénarios pour créer et simuler des configurations optimales. Ces technologies couvrent la conception virtuelle de l’usine, la validation des processus, la planification des capacités, l’intégration robotique, la mise en service virtuelle et les opérations de maintenance en utilisant des jumeaux numériques des matériels. La simulation d’usine permet de réaliser une réplique virtuelle afin de générer des simulations de procédés ou de tests. Elle représente un outil d’aide à la décision pour les responsables.
Figure 20 : Le jumeau numérique de l'usine : Digital Twin et Digital Manufacturing
3.2.7 Robotique collaborative (COBOT)
La robotique collaborative (Cobot) correspond à une nouvelle génération de robots coopérant étroitement avec l’homme, sans les restrictions de sécurité généralement requises appliquées dans les applications typiques de la robotique industrielle. Elle se caractérise par sa flexibilité, son accessibilité et sa relative facilité de programmation
Un robot collaboratif, également appelé cobot, est un robot capable d’apprendre de multiples tâches afin d’aider les êtres humains. Le terme est la contraction de « collaboratif » et de « robot ».
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) Contrairement aux robots industriels classiques, les robots collaboratifs sont conçus pour travailler main dans la main avec des humains. Cette nouvelle génération de robots laisse place à une interaction productive entre robots et humains.
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Figure 21 : Robotique collaborative et industrie du futur, une parfaite association
3.2.8 Fabrication additive 3D
La fabrication additive est définie comme étant le procédé de mise en forme d’une pièce par ajout de matière, par empilement de couches successives. Intégrée au process industriel, la fabrication additive offre l’avantage de fournir des pièces à la demande et de gagner en efficience. En maintenance, elle permet de disposer de pièces de rechange à la demande en les fabriquant sur place. Elle ouvre la voie à une maintenance prédictive intelligente réellement efficace en programmant à l’avance la fabrication d’une pièce qui est en train de se dégrader [5].
Figure 22 : Fabrication des pièces par Impression 3D
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Figure 23 : Exemples des pièces Métalliques obtenues par Fabrication Additive
3.2.9 Réalité virtuelle et augmentée
Grâce à l’accessibilité accrue et à la facilité d’utilisation de ces technologies au cours des dernières années, la réalité virtuelle et la réalité augmentée sont utilisées dans l’industrie 4.0. Elles servent à optimiser la conception, à automatiser les processus, à contrôler la fabrication et la construction, à former les travailleurs, et aux tâches de maintenance et de surveillance. Par exemple, pour la maintenance des matériels, des casques de réalité augmentée permettent aux opérateurs d’accéder en temps réel aux instructions et à des tutoriels vidéo sur les matériels sur lesquels ils interviennent [6].
Figure 24 : MG Tech teste la maintenance à distance en réalité augmentée / Emballage - Process Alimentaire
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3.2.10 BIG DATA
Le Big Data possède en français plusieurs dénominations : mégadonnées, grosses données ou données massives. L’expres-sion big data a été pour la première fois utilisée par Michael Cox et David Ellsworth dans leur communication « Application-Controlled Demand Paging for Out-of-Core Visualization » en 1997 à la « 8th conference on Visualization ’97 » à Phenix, Arizona [7].
Actuellement, il n’existe pas de définition précise et mondialement reconnue du big data. Par exemple, la société Amazon définit le big data « comme un ensemble de défis en matière de gestion de données qui, en raison de la vitesse, de la variété et du volume croissants des données, ne peuvent être relevés avec des bases de données traditionnelles ». Bien que le big data possède de nombreuses définitions, Il est en général caractérisé par plusieurs paramètres :
• Volume : il peut varier de quelques téraoctets à plusieurs pétaoctets de
données ;
• Variété : cela comprend des données provenant de différentes sources et se
présentant sous divers formats ;
• Vitesse : les données doivent être collectées, stockées, traitées et analysées dans des délais relativement courts, allant d’une journée à un traitement en temps réel ;
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• Véracité : elle concerne la fiabilité et la crédibilité des informations collectées
et conditionne la précision des analyses.
Figure 25 : Processus de traitement des mégadonnées BIG DATA
3.2.11 Intelligence artificielle
L’intelligence artificielle joue un rôle incontournable et majeur dans l’industrie 4.0. Le terme intelligence artificielle (IA) a été introduit pour la première fois en 1956 à l’école d’été de Dar-mouth par John McCarthy, Marvin Minsky, Nathaniel Rochester, et Claude Shannon [8]. L’intelligence artificielle est définie par l’un de ses
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Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOME) créateurs, Marvin Lee Minsky, comme : « la construction de programmes informatiques qui s’adonnent à des tâches qui sont pour l’instant accomplies de façon plus satisfaisante par des êtres humains car elles demandent des processus mentaux de haut niveau ».
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les réseaux de neurones artificiels dont
Les techniques développées depuis cette période concernent, par ordre chronologique, l’invention du perceptron, les perceptrons multicouches, l’apprentissage automatique ou machine learning, le deep learning avec l’émergence du big data, les réseaux neuronaux récurrents (RNR) et les réseaux neuronaux à convolution (RNC) [9].
systèmes
experts,
les
Ces méthodes mettent en œuvre deux méthodes d’apprentissage des
données ; l’apprentissage supervisé et l’apprentissage non supervisé
Figure 26 : Organisation des composants de l'Intelligence Artificielle
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Section IV : Avantages et inconvénients de l’intégration de l’industrie 4.0
Le principal objectif de l’industrie 4.0 est de créer des bâtiments industriels et des centres logistiques intelligents, qui maximisent les avantages productifs et minimisent les pertes et dépenses.
Figure 27 : Industrie 4.0 pour des usines intelligentes
Fondamentalement, ce que recherche l’industrie 4.0, c’est l’automatisation du secteur industriel, en numérisant les chaînes de production et de stockage, en utilisant des dispositifs de traitement des données avancés, des logiciels intelligents, etc.
La numérisation et l’automatisation génèrent une intégration des technologies, qui offre une plus grande flexibilité à la production et permet aux clients de personnaliser les produits en fonction de leurs besoins. De plus, cela permettra de réduire au minimum le stockage.
Parallèlement, l’industrie 4.0 cherche à introduire de nouvelles techniques de gestion industrielle qui remplacent les techniques traditionnelles devenues obsolètes, pour ainsi gérer et analyser davantage d’informations.
Grâce aux simulations de l’industrie 4.0, il sera possible de modéliser des situations réalistes pour tester différentes améliorations et alternatives en production.
Enfin, un bâtiment
le moyen d’économiser l’énergie et les ressources matérielles, pour préserver l’environnement.
industriel 4.0 sera capable de
trouver
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4.1 Avantages de l'industrie 4.0 pour les entreprises
Certes, l’industrie 4.0 se traduit par des avantages productifs, mais il n’en demeure pas moins que les aspects innovants masquent d’importants contrastes. Les technologies émergentes et expérimentales de l’industrie 4.0 entraîneront de profonds changements dans la société, elles devront donc être ajustées et réglementées par de nouvelles lois du travail.
Pour mieux comprendre cette prochaine réalité de l’industrie, nous vous
détaillons ses principaux avantages et inconvénients.
Avantages
• Amélioration de la qualité et de la quantité de produits grâce à
l’automatisation.
• Réduction des dépenses, des délais, des erreurs et des risques de
production.
• Amélioration de la sécurité du personnel. • Accès instantané à l’information numérique. • Développement d’une nouvelle dimension de la compétitivité des entreprises, pour répondre aux nouveaux besoins exigeants des consommateurs.
• Services personnalisés aux clients. • Gestion et utilisation efficaces des ressources pour réduire l’impact
négatif de l’industrie sur l’environnement.
Afin de mieux comprendre comment ce potentiel peut être généré, nous allons vous présenter plusieurs avantages de l'industrie 4.0 pour les entreprises. A noter que le concept de smart manufacturing est à la base de cette mouvance. On retrouve entre autres des technologies facilitatrices comme l'IIoT.
4.1.1 La maintenance prédictive
Le principe de la maintenance prédictive est simple : il s'agit d'analyser les les baisses de rentabilité et/ou
performances et de détecter en avance l'obsolescence des machines et appareils.
Concrètement, un logiciel étudie le cycle des machines et évalue leur espérance de vie selon les cadences imposées et s'il y a un souci, un message d'alerte est envoyé au personnel en charge de la maintenance afin qu'il fasse le nécessaire.
Avoir un coup d'avance dans le but de s'éviter une perte de productivité, de
temps et d'argent, voilà l'avantage de la maintenance prédictive dans l'industrie 4.0.
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Figure 28 : La maintenance prédictivité intelligente en industrie 4.0
4.1.2 L'optimisation de la consommation de matières premières et
d'énergie
Produire plus intelligemment est l'un des enjeux clés de la révolution industrielle 4.0 et c'est pourquoi l'utilisation intelligente des ressources nécessaires à l'entreprise jouera un rôle prépondérant.
Certaines applications permettront de disposer d'une vision globale de l'usine et de ses équipements afin d'optimiser les consommations. C'est le cas de la technologie de l'Internet des Objets qui est d'ores et déjà utilisée dans la domotique et la gestion de l'habitat pour piloter des appareils électroniques, l'objectif étant d'améliorer le confort de vie, tout en faisant des économies d'énergie.
C'est également le cas de certains fournisseurs de technologies et de services dans les domaines de l'eau, de l'hygiène et de l'énergie. Afin d'aider leurs clients à réduire leur consommation d'eau par exemple, ils recueillent des données dans leurs sites industriels. La collecte se fait généralement via une plateforme hébergée dans le cloud et connectée à des applications d'intelligence artificielle. "Industrie 4.0" rime définitivement avec "écologie" et "économie".
Module : Industrie 4.0 ------------------------------- Dr. Mounir Frija --------------------------------------- 2021/2022
Mastère Professionnel en Optimisation et Modernisation de l’Entreprise (MOM