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Agile Manufacturing : quelles architectures digitales pour flexibiliser votre système de production ?

Les enjeux de la digitalisation des opérations industrielles

Novembre 2021

La flexibilité apporte aux industriels la possibilité d’adapter en permanence leur production. Ainsi, ils peuvent utiliser des solutions digitalisées et intégrées dans un système de production global, au service de leur compétitivité et du développement durable de leurs activités.

Ce Livre blanc expose les enjeux de la digitalisation des opérations industrielles et apporte une vision de l’état de l’art sur les solutions Industrie 4.0 pour rendre le système de production plus flexible. Cette publication, fruit d’un travail conjoint entre des équipes de recherche et le monde de l'entreprise, apporte un regard pratique en présentant une application sur la plateforme 4.0 des Arts et Métiers sur le Campus de Paris.

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Quels concepts et systèmes de production utiliser pour gagner en adaptabilité ?

Après un déploiement massif de l’automatisation, des ERP et dans une moindre mesure des MES (Manufacturing Execution System) dans l’industrie, la notion de système de production cyber-physique (CPPS) transforme les architectures pyramidales en architectures distribuées, afin de gagner en adaptabilité. Elles disposent ainsi d’un niveau bas qui assure l’acquisition de données en temps réel sur les postes de travail et d’un niveau haut d’analyse intelligente à distance ou au plus près du besoin. 

Les processus de calcul sont intégrés aux processus physiques via les réseaux ou en Edge, en temps réel comme en simulation et transforment une machine en entité connectée. L’atelier devient un système d’offre de service à la demande.

« Les systèmes de fabrication 4.0 appellent à repenser la conception du système de pilotage en termes de planification, de modularité, de jumeau numérique avec de nouvelles architectures. »

Stéphane Loubère, Associé, Strategy& France

Industries 4.0 : les enseignements clés

Modéliser et architecturer des processus industriels 4.0

Dans une architecture générique 4.0, la continuité digitale est recherchée horizontalement dans les processus opérationnels – du développement de produit jusqu’à son utilisation – et dans le pilotage vertical des opérations. Ce pilotage nécessite de lier des systèmes de gestion (IT) et les systèmes de production (OT).

Les architecture 4.0 s’appuient sur les plateformes IIOT (Industrial Internet of Things) qui intègrent des fonctionnalités natives et des applications digitales de génération et de traitement de données :

  • Le PLM pour produire les données techniques ;

  • l’ERP pour piloter les commandes et générer des ordre de fabrication ; 

  • le MES pour piloter le système de production. 

Ces couches logicielles sont portées par des entités différentes au sein des organisations : DSI, directions opérationnelles... L’évolution vers l’industrie 4.0 porte ainsi l’enjeu organisationnel de convergence autour d’objectifs communs.

Vers un système de pilotage de la production plus efficient

Les systèmes de fabrication 4.0 et leurs fonctionnalités avancées permettent de répondre à de nouvelles attentes des industriels dans trois dimensions : 

  • une planification plus fine avec un ordonnancement des tâches permettant de combiner des ordres de fabrication de manière optimale ; 

  • une modularité des opérations élémentaires de production qui devient un prérequis pour une plus grande finesse de planification ; 

  • un pilotage plus réactif aux aléas, grâce à la simulation et à la modularité des opérations.

Intégration réussie des briques technologiques

Les approches d’architecture distribuées et modulaires permettent un pilotage dynamique de la production. 

De nouvelles approches sont actuellement testées pour intégrer encore plus de fonctionnalités : vision intelligente, maintenance prévisionnelle, logistique intégrée… 

Les travaux de recherche menés conjointement entre les Arts et Métiers et l’Industry Lab de PwC et Strategy& encouragent les gains de performance grâce à ces nouvelles architectures digitales.

Méthodologie

  • Les travaux de recherche ont été menés par une équipe conjointe Arts & Métiers et Strategy&.

  • Les expérimentations pratiques ont été menées sur la plateforme 4.0 Arts & Métiers du Campus de Paris


Arts et Métiers et l’Industry Lab Strategy& en image : la plateforme 4.0

De nouvelles approches Industrie 4.0 sont expérimentées sur des plateformes technologiques évolutives aux Arts & Métiers sur le Campus de Paris et chez PwC/Strategy& à Crystal Park (Neuilly-sur-Seine, France).

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Stéphane Loubère

Stéphane Loubère

Associé, Strategy& France

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