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Aucotec & Industrie 4.0 : le coup d'envoi a été donné; conséquences sur l'ingénierie des techniques électro-techniques et d'automatisation

L'idée « Industrie 4.0 » pose des jalons entièrement nouveaux pour la production et revoit de fond en comble les produits ainsi que leur fabrication. BITKOM, VDMA et ZVEI (fédérations allemandes) ont décidé de créer une plateforme qui concentre ses activités uniquement sur ce sujet. Mais que s'est-il passé de 1 à 3.0 ? L'invention du premier métier à tisser mécanique est considérée comme la première révolution industrielle, 2.0 commence à l'électrification de la production, et 3.0 marque l'introduction de la technologie de l'automate programmable industriel (API) et du bus terrain. Quant à 4.0 : la technique électronique et d'automatisation va énormément gagner en importance, entraînant dans son sillage l'ingénierie correspondante.

Les chaînes de production fixes dédiées à un seul produit devraient donc être remplacées par le traitement de commandes en quantités réduites tout en bénéficiant du niveau d'efficience et des faibles coûts de la production en série. Une chaîne de production ne devrait donc plus servir à construire un seul modèle de voiture, comme cela a toujours été le cas jusqu'à présent, et la production devrait devenir flexible au point de permettre à une chaîne de fabriquer en alternance des limousines, des cabriolets et des voitures tout-terrain sans que la cadence n'en pâtisse. Une installation de remplissage sera en mesure de remplir divers récipients avec différentes recettes et de configurer les tâches en fonction du destinataire. Plus besoin de transformations complexes des ateliers ou de modifier l'équipement à chaque changement de produit.

Quel rôle joue l'ingénierie de la technique électrotechnique et d'automatisation dans ce contexte ?

Cette question peut être abordée sous deux perspectives : la personnalisation croissante aura de considérables répercussions sur l'ingénierie du produit lui-même d'une part, mais aussi dans une large mesure sur les installations de production d'autre part. En ce qui concerne les produits :

C'est l'individualité qui gagne

Il s'agit de la planification personnalisée du produit lui-même dans la mesure où il comporte des composants électriques. Dans ce domaine, l'industrie automobile est déjà très en avance. Les grands fabricants allemands misent sur des faisceaux de câbles et la modularité spécifiques en fonction des clients. C'est effectivement le gros avantage qu'ont les fabricants allemands d'automobiles haut de gamme car leurs clients attendent une liberté totale afin de configurer le véhicule de leurs rêves. Cette diversité n'a rien de comparable avec les équipements prédéfinis parmi lesquels il faut faire un choix, comme le proposent p.ex. les fabricants aux États-Unis. On arrive à quelque 150 variantes mais chez les assembleurs de faisceaux, on atteint facilement plusieurs centaines de milliers !

Il est alors indéniable que l'ingénierie doit offrir une flexibilité sans limite et une vue d'ensemble la plus claire possible. Toutes les combinaisons possibles du faisceau de câbles doivent pouvoir être prévues sur le schéma de base dans l'outil de planification, pour être réduit ensuite à la configuration finale choisie, ce que permet la plateforme Engineering Base (EB) conçue par le développeur de logiciels Aucotec basé à Hanovre. Le schéma est associé à une base de données intelligente et flexible. La logique de connexion reste donc actuelle en permanence. Les expériences avec EB et l'énorme diversité de variantes dans l'industrie automobile peuvent facilement être appliquées aux exigences de flexibilité d'autres secteurs pour la mise en œuvre d'Industrie 4.0

En ce qui concerne la production :

Le deuxième secteur à subir des changements marquants est celui de la construction de machines et d'installations. Des chaînes avec plus de robots et des cellules de production extrêmement flexibles vont voir le jour afin de fabriquer ce qu'on appelle la « taille de lot 1 » à la cadence de la fabrication en série. Afin de reconnaître la géométrie et lire les informations contenues sur une ébauche, et pouvoir réagir en quelques millièmes de seconde, il faut prévoir et documenter de nombreux capteurs et actionneurs. Leur intelligence elle aussi se développe. Les flux de données et les commandes toujours plus complexes nécessitent un système de planification adapté.

La complexité de l'ingénierie croît à mesure que l'intensification de l'automatisation augmente. Pour cette raison, l'ingénierie doit compenser cette évolution par une flexibilité, une cohérence et une qualité qui font gagner du temps.

Le génie des procédés montre l'exemple

Dans le génie des procédés et la conception de systèmes de mesure et de régulation, la gestion de données de masse fait partie du quotidien. EB est de la partie sur les grosses installations. Qu'il s'agisse d'une raffinerie de sucre ou d'une cimenterie, la construction des machines et d'installations en profite largement : p.ex. pour le traitement de données de points de mesure sous forme de tableaux, courants dans le génie des procédés. C'est également la voie empruntée par le processus de conception même si cela est possible uniquement avec une base de données centrale. C'est la seule façon de réduire ou d'automatiser les étapes de travail graphiques chronophages. EB actualise automatiquement tous les schémas ultérieurs lorsqu'un objet est traité dans un rapport, une feuille de travail ou un dossier de folios.

La gestion axée sur base de données des points de mesure et de réglage, et les affectations automatisées des entrées et sorties des API et systèmes de contrôle sont d'autres facultés d'EB, issues du génie des procédés et qui permettent de maîtriser les flux de données futurs d'Industrie 4.0.

La modularité des machines croît

Lorsqu'on considère chaque machine d'une installation, la perspective de la production se fond avec la perspective des produits, et la boucle est bouclée. Une machine capable de fabriquer en série 10 produits différents est aussi compliquée qu'une voiture, et la modularité des machines spéciales ne peut que subir une avancée considérable. Les systèmes modulaires hypercomplexes seront encore plus indispensables. L'ingénierie classique sans base de données centrale (« Single-Source-of-Truth ») ne sera plus adaptée au flux de données et à la combinatorique futurs. EB est déjà capable de gérer les quantités phénoménales de données des précurseurs industriels : non seulement il rend l'objectif accessible, mais il le crée tout bonnement !

Parés pour Industrie 4.0

Andreas Kurth est responsable de l'ingénierie électrotechnique chez Oystar Hassia à Ranstadt, où EB est en service depuis quelque temps. Le groupe Oystar fait partie des leaders mondiaux du secteur des emballages. Chez Hassia, différentes chaînes de machines se rejoignent en installations, les exigences en matière de cohérence et d'uniformité de l'ingénierie étaient donc très élevées. EB a permis d'associer l'électricité et la technique des procédés. « Cette association de savoir-faire est unique », déclare Andreas Kurth, « et désormais, les différentes disciplines coopèrent presque automatiquement à partir d'une base de données, ce qui accélère considérablement le processus. Grâce au concept de base de données d'EB, le taux d'erreur lors de la création de dessins et de nomenclatures des différentes disciplines (électrique, pneumatique, génie des procédés) est fortement réduit. »

Le concept de modularisation et de standardisation de Hassia peut être mis en œuvre plus facilement grâce à la structure modulaire virtuelle. L'expert en ingénierie explique : « EB assure notre savoir grâce à des modules que nous devons créer qu'une seule fois, et nous fait gagner du temps grâce à sa gestion extrêmement flexible des variantes et à son concept extensible d'utilisateurs multiples. Nous sommes d'avis qu'avec ce système, nous sommes parés pour faire face aux défis d'Industrie 4.0. »