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Innovation Review n°90

Industrie du futur

[Article du 10/02/2016]

L’usine du futur s’inscrira dans une entreprise numérique étendue, connectée à ses fournisseurs et donneurs d’ordre. Mais comment faire pour réaliser cette connectivité ? L’expérience de l’industrie aéronautique et dans une moindre mesure de l’automobile invitent les autres industries à s’organiser en filière. L’industrie du rail y réfléchit. Explications tirées de la rencontre Boost Industrie 2015.

Industrie du futur

Industrie du futur

Légende photo : de gauche à droite, Michel Dancette, Directeur Innovation et Prospective de Fives et Tahar Melliti, Directeur général de l’Alliance industrie du futur

La numérisation se fera par les filières

« La continuité numérique est un thème central de l’usine du futur », affirmait Pascal Daloz, DG adjoint de Dassault Systèmes et co-président d’honneur de l’Alliance industrie du futur, lors d’une journée organisée au Medef sur la numérisation des filières industrielles (Boost Industrie 2015, le 18 novembre). Par continuité numérique, il faut comprendre les outils et échanges numériques qui connectent une entreprise avec ses fournisseurs et partenaires et en amont jusqu’au client final (ou donneur d’ordre), y compris en phase d’exploitation. Vaste chantier ? Il l’est d’autant plus qu’une continuité réussie repose en partie sur une standardisation des échanges de données. « La transformation numérique se caractérise par une hausse de la productivité et une baisse des coûts », signale Samy Scemama, responsable des standards à l’association BoostAero.

Continuité sur trois rangs en aéronautique
Dans la filière aéronautique, un élément déclencheur aura été le cafouillage lors du lancement de l’Airbus A380, en 2005. « La maquette numérique était éclatée entre cinq pays, sans être harmonisée, ce qui a posé des problèmes sur les câblages de l’avion », rappelle Amaury Soubeyran, du centre d’harmonisation PLM (Product Lifecycle Management, qu’on peut traduire par Gestion du référentiel produit) d’Airbus. Dix ans plus tard, la leçon a servi, et « la continuité numérique est effective sur trois rangs, les rangs 1 et 2 et le donneur d’ordre », se réjouit Pierre Faure, directeur e-business chez Dassault Système et l’un des artisans de BoostAerospace. Du moins pour deux briques de la plateforme.
Pour atteindre cette continuité, la filière aéronautique a créé deux organisations : une association, BoostAero, se charge de la standardisation des formats logiciel et des interfaces. S’y ajoute une entreprise, BoostAeroSpace. Créée en 2005 par Airbus et quatre donneurs d’ordre (Safran, Thales, Dassault Aviation et, à l’époque, EADS), cette entreprise commune, qui a nécessité 11 millions d’euros d’investissement, mutualise une plateforme de services numériques standardisés et sécurisés, en mode cloud computing Saas.
En 2015, deux briques de la plateforme concrétisent la continuité numérique. AirCollab, pour le travail collaboratif, est utilisé par 1 000 entreprises pour 8 000 utilisateurs. « Air Supply » regroupe 2 000 acteurs de la supply chain. Restent les interfaces et bibliothèques de co-conception et d’industrialisation. Ce volet « Air Design » a commencé à être déployé, partiellement, au deuxième semestre 2015.

Airbus : maquette numérique partagée
Airbus, de son côté, n’a pas attendu pour élargir « sa » continuité numérique à la virtualisation. Pour l’A350 XB, « plus de 3 000 personnes étaient connectées simultanément sur la maquette numérique pour l’enrichir et la mettre à jour », indique Amaury Soubeyran. Et il ajoute : « Nous ne parlons plus de PLM, mais de connectivité digitale de bout en bout. » Cette connectivité passe par des formats de données et des API harmonisées.
Véritable « sister ship » de la transformation numérique, la standardisation est donc un pilier de l’usine du futur. Elle est « accélérée » grâce à l’association Française des utilisateurs du net, l’AFNET, partenaire de BoostAero. Les deux organisations travaillent d’arrache-pied sur la norme STEP AP 242, « Managed model based 3D engineering ». Celle-ci créera la synthèse entre deux normes destinées au design 3D automobile et aéronautique.

La Filière automobile avance
Car dans l’automobile aussi la norme STEP AP 242 est amenée à se déployer. « La question de la standardisation est fondamentale, nous allons continuer de travailler en 2016 avec l’AFNET », déclare Alexandre Loire, du Groupement pour l’amélioration des liaisons dans l’industrie automobile (Galia). Outre Galia, la filière automobile s’est structurée en 2009 en une association PFA ( Filière automobile et mobilités), qui « descend » jusqu’au rang 2. PFA est à l’origine du projet Valdrid PLM, pour « Value Driven Product Lifecycle Management ». Il s’agit simultanément de diffuser des briques PLM interopérables jusqu’au rang 2 et d’harmoniser les outils PLM existants chez les divers constructeurs. Ce vaste chantier, débuté en 2013, se poursuit.

Le rail face à un défi titanesque
Au vu de ces expériences collectives, l’industrie du rail peut-elle réaliser sa numérisation, en intégrant les infrastructures et le matériel roulant dès la conception ? Lors de la rencontre Boost Industrie, les représentants de la filière se sont accordés sur le fait que le défi est titanesque. « Sur les maquettes numériques, soyons clair : nous débutons », explique par exemple Valérie Bourgoin, de la direction de l’ingénierie SNCF. Pour construire le rail digital, « des travaux d’harmonisation sont plus que jamais nécessaires », ajoute Airy Magnien, de l’Union internationale des chemins de fer. Alain Bullot, DG de Fer de France, l’association interprofessionnelle du rail, a proposé de s’inspirer de BoostAero. Une étude de préfiguration pour une plateforme PLM vient d’être lancée.

 

Interview de Michel Dancette
Directeur Innovation et Prospective de Fives

FIVES
« Pour les PME, la principale difficulté technologique est l’hyperchoix »

Spécialiste des procédés industriels, le groupe Fives (1,6 milliard d’euros de CA en 2014) réalise des machines et des équipements pour les industries lourdes et manufacturières. En 2012, l’entreprise a créé l’Observatoire de l’usine du futur. Interview de son directeur Innovation et Prospective, Michel Dancette.

 Que proposez-vous à vos grands clients industriels pour approfondir l’usine du futur ?
D’abord, sur la digitalisation, l’idée est de mieux tirer parti des données pour optimiser les procédés et pour de la maintenance pro-active. Les « jumeaux numériques » des lignes de production participent aussi de cette optimisation, qui permet par exemple au directeur d’une usine de sucre d’arbitrer finement la production de sucre, d’alcool et d’électricité.

  Sur la fabrication additive vous vous êtes allié à Michelin. Sur quelles technologies 3D misez-vous  ? 
Le but est de devenir un leader mondial sur la fourniture de machines d’impression 3D métallique. Nous allons nous appuyer sur une percée technologique de Michelin, qui utilise un procédé par lit de poudre. A notre sens, cette technologie a le potentiel le plus important pour fabriquer des pièces industrielles.

  Où en êtes-vous sur la création de la Joint Venture ? 
Cette joint venture, dont la création a été annoncée en septembre, est en train de se mettre en place, et doit encore recevoir la validation des autorités de la concurrence. Les premières machines pourraient être proposées dès avril 2016.

  La robotique n’atteint pas encore le niveau de précision des machines-outils d’usinage. Cela va-t-il changer ? 
Il est intéressant de voir que les robots gagnent en performance grâce à des logiciels ajoutés. La France, qui a raté la révolution robotique, pourrait se remettre en selle avec la nouvelle génération de robots : nous avons à la fois d’excellents laboratoires de recherche et des petites et moyennes entreprises à la pointe sur ces logiciels, comme Akéo Plus.

 Vous venez de recruter celle qui était la directrice du Laboratoire d’Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST) du CEA, Karine Gosse. Quel est le sens de ce recrutement ?
Nous voulons aller plus loin dans la transformation numérique de nos offres. L’idée est de systématiser la démarche dans nos différentes filiales. Cela pourra passer par la création d’une architecture ou de méthodes communes, par le développement d’une communauté de développeurs. Karine Gosse va nous aider à accélérer.

  Et pour les PME, quelle sont les principales difficultés ? 
La principale est technologique, c’est l’hyperchoix. Par où commencer ? La robotisation, ou la continuité numérique ? A cet égard, les diagnostics que propose l’Alliance pour l’industrie du futur sont très utiles. Le second enjeu est l’investissement. Là- dessus,les dispositifs comme le sur-amortissement sont précieux. 

 

Interview de Tahar Melliti
Directeur général de l’Alliance industrie du futur

« L’industrie du futur est accessible à tous, PME-PMI et ETI »

Depuis sa création formelle en juillet 2015, l’Alliance industrie du futur déploie ses ailes en capitalisant sur le 34e plan « Usine du futur » qu’avait lancé Arnaud Montebourg il y a deux ans (septembre 2013). Interview de son directeur général, Tahar Melliti.

> A la création de l’Alliance, des plateformes technologiques avaient été annoncées pour permettre aux entreprises, en particulier PMI-PME, de tester les briques de l’industrie du futur. Sont-elles toujours d’actualité ?
Oui, elles sont même un volet majeur de l’industrie du futur. A ce jour, plusieurs projets ont été identifiés, et certaines plateformes sont en cours de définition, par exemple dans la fabrication additive et le numérique. Cela prend un peu de temps ; il faut aussi identifier les financeurs. Quand les périmètres seront définis, les projets pourront postuler à l’appel à projet annoncé par Emmanuel Macron et qui court jusqu’en juin 2016. Je rappelle que ces 100 millions d’euros, qui seront des subventions et des avances remboursables, cofinanceront, en général à hauteur de 40 %, ces plateformes et des projets collaboratifs.

> Combien de plateformes visez-vous ?
Il n’y a pas de limite prédéfinie, tout dépendra du sujet. L’idéal serait d’avoir au moins une plateforme nationale pour chacune des thématiques clés définies par l’Alliance.


> L’Alliance prévoit aussi quinze projets vitrines regroupant des industriels ayant déployé un projet novateur. Les vitrines sont-elles définies ?
L’objectif est d’en avoir identifié 15 d’ici à fin 2017. Le process de sélection est en cours, et nous avons plusieurs candidats sur lesquels notre conseil d’administration devrait statuer fin décembre. Nous n’allons pas construire des projets spécifiques ; l’idée est de mettre en valeur des solutions qui ont déjà été implémentées, dans une chaîne de production ou sur une supply chain, par exemple. Cela peut être plusieurs briques technologiques assemblées, ou une brique technlogique majeure de l’industrie du futur.

> Qu’en est-il du projet de création d’une « bannière commune » de l’industrie du futur ? S’agit-il d’une marque, comme Vivapolis pour la ville durable ?
Ce qu’on entend par bannière, c’est d’agréger de plus en plus d’acteurs qui se retrouvent dans l’Alliance. L’industrie du futur est accessible à tous, PME-PMI et ETI, et pas seulement aux grands groupes et aux laboratoires de recherche. Nous demandons aux entreprises de s’engager dans la démarche. Ce qui compte, c’est de faire le bilan de la situation où elles se trouvent, et ensuite de définir des actions à mettre en place. Oui, nous réfléchissons à un label ou à une marque qui leur permettrait d’être reconnues pour cet engagement.

> Quels sont les sujets et les prochaines étapes sur la coopération avec l’Industrie 4.0 allemande ?
La normalisation est un sujet majeur, mais il y a aussi la formation. Nous allons sur ce point créer une académie franco-allemande de l’industrie du futur. Elle permettra des échanges d’enseignants et d’étudiants et des formations communes. Il y a trois partenaires académiques initialement, l’Ensam (Arts et Métiers), les Mines Télécom et  l’Université technique de Munich, mais ce partenariat va être étendu. Nous allons prochainement organiser une journée de travail avec nos homologues allemands pour entrer dans les détails d’une collaboration concrète et d’un programme commun, y compris sur d’autres sujets.

 

Les technologies clés pour la mécanique

Franchir deux étapes d’un coup, celles de la robotique et de la transformation numérique : c’est le défi que proposent la Fédération des industries mécanique (FIM) et l’Alliance industrie du futur aux patrons de PMI et d’ETI. De nouveaux outils et des « best practises » les accompagnent.

Le 19 novembre à l’occasion du salon de la sous-traitance Midest, la FIM était sur tous les fronts. Pas question en effet pour Jérôme Frantz, le président de la fédération des mécaniciens, de « laisser les petites entreprises sur le bord de la route », alors qu’elles sont soumises aux « ruptures profondes » créées par les transformations numériques, technologiques et socio-environnementales (production personnalisée, fusion des chaînes de valeur et ubérisation...). C’est dans cette optique que la FIM et le centre technique Cetim ont publié deux ouvrages pour accompagner les chefs d’entreprise. Le premier est un guide de l’usine du futur (voir encadré page suivante). Le second, piloté par le Cetim, est l’actualisation de son ouvrage sur les technologies clés pour la mécanique. Aperçu de quelques technologies, avec un éclairage des experts du Cetim.
Six grandes catégories (Matériaux et surfaces, Procédés de fabrication, Conception simulation, Numérique, Mécatronique Contrôle Surveillance, Développement durable) et cinquante-trois « technologies prioritaires ». Cinq ans après la version précédente du livre, la fabrication additive et les multimatériaux arrivent en force, sans surprise, dans le recensement des technologies que publie le Cetim. D’autres entrants y figurent : ainsi de la réalité augmentée, qui émerge en mécanique pour la maintenance et la réparation (pilotée à distance, par exemple). Toutes ces technologies sont disponibles, signale Laurent Couvé, responsable Veille technologique et stratégique au Cetim.

De la mécanique intelligente…
« Derrière le concept de mécanique intelligente, il y a d’abord les besoins en surveillance », rappelle Olivier Duverger, du Cetim. Il s’agit de s’assurer de la fiabilité des structures complexes et de leurs composants, en chaîne de production comme en exploitation maintenance. Pour ce faire, les technologies de capteurs sans fil et sans pile à bas coût
sont l’avenir, mais lesquelles : RFID, ou Saw ?
Déjà utilisée pour l’identification des outils et la traçabilité, la technologie RFID repousse les limites. « La nouveauté du RFID, c’est de permettre la télémesure à bas coût, avec une bonne fiabilité », estime Olivier Duverger, qui lui voit un avantage de poids : sa normalisation.
La technologie Saw et ses capteurs piezoélectriques pourrait néanmoins trouver une place pour la télémesure des appareils, notamment en environnement sévère. Elle fait partie des technologies étudiées au laboratoire Symme (Systèmes et matériaux pour la mécatronique) de Polytech Grenoble. « Nous testons les capteurs Saw, dont le dispositif piézoélectrique permet de récupérer des micro-sources d’énergie », explique Laurent Tabourot, enseignant chercheur au Symme.

… à la continuité numérique…
Ces capteurs  s’intègreront avec les applications numériques de suivi de production, comme les Manufacturing Excuting Systems (MES). Mais pas seulement. Chez Redex, fabricant de réducteurs d’engrenages, une application sur smartphone permet aux clients de calculer la performance de ces outils. « L’intérêt est de développer le marketing au plus près du client », estime Bruno Grandjean, le patron de Redex. Où l’on retrouve l’un des maîtres mots des transformations : la continuité numérique. Celle-ci permet de garder le lien avec le client, autant qu’avec le produit vendu, notamment pour suivre sa performance tout au long de la vie (Product Lifecycle Management). Reste à inclure la couche de cybersécurité, sur laquelle les mécaniciens ne sont pas assez sensibilisés, selon la FIM.

… et à la mécatronique
Combinant la mécanique, l’informatique et les automatismes, la mécatronique sera au coeur de l’usine du futur. Même parmi les entreprises qui se disent mécatroniciennes, « beaucoup n’ont pas encore pris le virage », estime Laurent Tabourot, du Symme. A ses yeux, la mécatronique doit faire plus sur l’intégration des fonctions. Cette évolution se combine avec le basculement d’une vente de produits vers une vente de services. Vers une usine réellement flexible ? Au centre technique CTDEC, des cellules de production flexibles et autonomes sont à l’étude, capables de modifier les lignes de production de façon agile pour une production personnalisée. 

 

 GUIDE PRATIQUE DE L'USINE DU FUTUR 

••• Destiné aux patrons, et pas seulement ceux de la mécanique, le guide publié par la FIM (novembre 2015) est l’aboutissement d’un long travail collaboratif lancé en mai 2014. En 61 pages, il dresse un panorama des enjeux et des solutions liés à l’usine du futur. Concrètement, trente-six technologies et méthodes sont présentées  sous forme de fiches. Elles précisent les avantages de la solution, donnent les « clés de la réussite » et fournissent des liens utiles pour une implémentation. Elles sont regroupées en cinq catégories :
1. Evolution des marchés et impact sociétal (ex. : économie de fonctionnalité).
2. Homme, organisation et transformation numérique (ex. : réalité augmentée).
3. Environnement (ex. : écoconception).
4. Outils numériques (cybersécurité, big data...).
5. Technologies (fabrication additive, composites à fort volume…).
Disponible sur le site de la FIM, à l’adresse industriedufutur.fim.net, le guide sera complété par un espace contributif en ligne.

 

 

Thibault Lescuyer - Photo : dr.

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