Quelles ruptures et quel chemin pour l'usine du futur - Industrie 4.0 ?
Anticiper la place de l'Homme - travailleur ou utilisateur - et ses interactions dans les différents scénarios combinant actuelles et futures technologies
La maturité des sciences humaines doit rendre possible l'anticipation des modes d'organisation et de travail qu'impliquent les évolutions technologiques. Dès lors que la frontière s'atténue entre les vies profesionnelle et personnelle, que le domicile devient à certaines heures une annexe du bureau, que l'on peut être joint n'importe quand, il semble important de convoquer l'ergonomie comme les autres disciplines afin de construire les futures relations avec les nouvelles technologies.
Nous aborderons successivement :
Vers une quatrième ère industrielle : l'entreprise 4.0
On définit les nouvelles ères industrielles par les changements technologiques majeurs :
- le recours massif aux énergies hydrauliques et fossiles a permis le démarrage de la première ère industrielle, avec l'invention et le développement de la machine à vapeur à partir de la fin du 18ème siècle comme emblème de cette période;
- la généralisation de l'énergie électrique et la nécessité de la production de masse a marqué le démarrage de la deuxième révolution industrielle, vers le début du 20ème siècle, appuyée par des théories comme le taylorisme et la mise en application des chaînes de production dans l'automobile;
- l'électronique d'abord, puis sa miniaturisation ensuite à partir des années 1960-70, a permis le développement de l'informatique personnelle et industrielle et l'entrée dans la troisième ère industrielle, avec comme emblème l'automate programmable et sa généralisation dans toutes les industries;
- enfin, la quatrième révolution - celle que l'on vit actuellement - est née grâce aux développements des logiciels de modélisation et de l'internet industriel, ainsi que l'émergence de technologies innovantes (cobot, réalité augmentée, fabrication additive, intelligence artificielle et simulation numérique) que nous évoquons au paragraphe suivant comme emblématiques de cette nouvelle ère industrielle.
Les 5 technologies innovantes qui marquent la rupture pour l'entreprise 4.0
On s'accorde actuellemnt pour mettre en avant les 5 technologies innovantes recensées aujourd'hui comme marquant une rupture, et donc le début de la quatrième ère industrielle - entreprise 4.0 - donc :
1. Le cobot (contraction de COllaborative roBOT) : sortir le robot de son grillage de protection
Contrairement à un robot classique, un cobot a la capacité d’interagir avec son environnement via différents types de capteurs : caméra, laser, accéléromètres, capteurs d’effort sur les articulations, etc. Il peut facilement corriger sa trajectoire ou recevoir des ordres de plus haut niveau : au lieu de lui demander de mettre en mouvement chaque articulation, vous pouvez tout simplement lui demander d’attraper un objet. Le cobot calculera alors par lui-même la commande du déplacement qui lui permettra d’atteindre son objectif à saisir. Et plus encore : il prendra l’environnement en compte et adaptera donc sa trajectoire pour chacun de ses gestes !
2. La réalité augmentée : apport du virtuel au réel
Il n'est pas aisé de définir la réalité augmentée (RA), d'abord de part la nouveauté de la notion, et de l'aspect pluridisciplinaire qui va donner autant de définition que de discipline participantes.
Une première définition (AZUMA) considère qu'un système de réalité augmentée doit respecter trois règles fondamentales :
• Combiner le réel et le virtuel,
• Interagir de manière interactive (en temps réel),
• Être enregistré en 3 dimensions.
Cette définition exclut donc les simples collages en deux dimensions qui ne respectent pas la cohérence 3D, ainsi que la composition en post-production ( effets spéciaux par exemple ) qui ne sont pas en temps réel.
La seconde est connue sous le nom de Continuum de Réalité-Virtuelle de Milgram. Un continuum est un ensemble d'éléments tels que l'on peut passer de l'un à l'autre de façon continue. Ce dernier relie le réel à l'environnement purement virtuel en ne les considérant pas comme opposés mais complémentaires. Cela introduit le terme de réalité mixte et les deux notions de :
- réalité augmentée (plus près de l’environnement réel)
- virtualité augmentée (plus près de l’environnement virtuel).
3. La fabrication additive : fabriquer exactement ce que l'on veut, en supprimant les déchets
La fabrication additive regroupe l’ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche et par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique.
Il existe plusieurs types de fabrication additive qui se différencient par :
- La manière de dépose des différentes couches de matériaux (fusion, frittage, polymérisation…)
- les différentes catégories de matériaux utilisés (métaux, plastiques, polymères, ...)
- les différentes états dans lequels ils vont être déposés : solide (poudres métalliques ou poudres de polymères), liquide (résine photosensible), ou encore sous forme de produits semi- finis (rubans ou fils par exemple).
4. Intelligence artificielle et Big Data
L'intelligence artificielle (IA, ou AI en anglais pour Artificial Intelligence) consiste à mettre en œuvre un certain nombre de techniques visant à permettre aux machines d'imiter une forme d'intelligence réelle. L'IA se retrouve implémentée dans un nombre grandissant de domaines d'application.
La notion voit le jour dans les années 1950 grâce au mathématicien Alan Turing. Dans son livre Computing Machinery and Intelligence, ce dernier soulève la question d'apporter aux machines une forme d'intelligence. Il décrit alors un test aujourd'hui connu sous le nom « Test de Turing » dans lequel un sujet interagit à l'aveugle avec un autre humain, puis avec une machine programmée pour formuler des réponses sensées. Si le sujet n'est pas capable de faire la différence, alors la machine a réussi le test et, selon l'auteur, peut véritablement être considérée comme « intelligente ».
De Google à Microsoft en passant par Apple, IBM ou Facebook, toutes les grandes entreprises dans le monde de l'informatique planchent aujourd'hui sur les problématiques de l'intelligence artificielle en tentant de l'appliquer à quelques domaines précis. Chacun a ainsi mis en place des réseaux de neurones artificiels constitués de serveurs et permettant de traiter de lourds calculs au sein de gigantesques bases de données
5. Maquette et simulation numérique
La simulation numérique est un outil d'analyse et d'étude de plus en plus utilisé dans de nombreux secteurs d'activités.
Elle consiste à réaliser l'étude virtuelle d'une pièce ou d'un process selon différents scénarios d'étude.
Employée initialement au milieu de 20ème siècle, la simulation numérique est devenue de nos jours un outil incontournable dans certains domaines (spatial, aéronautique, nucléaire…).
Mise à la portée de l'ensemble des entreprises quels que soient leur secteur et leur taille, elle peut être un outil majeur de progrès technique et de gain économique.
Les calculs de simulation permettent de prédire le comportement du sujet étudié sans avoir à passer par la construction de prototypes ou la réalisation d'essais réels, coûteux et/ou difficiles à mettre en place ; ce qui est un avantage essentiel en matière de coûts de production, notamment dans les domaines innovants.
Ils peuvent aussi, dans une optique d'optimisation, aboutir à des économies rationnelles de matériaux, à une amélioration de la qualité ou de la durée de vie des produits et/ou à une optimisation des process de production.
