Avis d’expert par Philippe Gérard, Product & Segment Manager – Motion chez Bosch Rexroth France

Difficile d’évoquer l’Industrie 4.0, sans parler d’automatisation. Une automatisation qui gagne en maturité, autour de grandes tendances qui ne manqueront pas de marquer à moyen terme des évolutions profondes, dont il faut rester conscient pour garder le rythme, dans une industrie qui développe son innovation à grande vitesse.

Le protocole OPC UA et le prisme de la 5G

En automatisation industrielle, les protocoles OPC (Open Platform Communication) et OPC UA (Unified Architecture) pour les objets connectés représentent la concrétisation d’un travail commun exemplaire. Cette collaboration à débutée en 1996. Elle se compose d’une majorité d’acteurs de l’Industrie 4.0 pour la sécurisation et la structuration des flux de données en automatisation industrielle.

Ces protocoles sont aujourd’hui indispensables autant à la remontée des données vers les systèmes informatiques décisionnels qu’à la communication machine-to-machine. Ils sont maintenant en voie d’évolution vers une dynamique de transmission en temps réel, sous l’influence du développement des capteurs connectés et des logiciels embarqués. Les données ne seront ainsi plus transmises par paquets, mais en flux plus continus. C’est l’avènement d’un nouveau protocole, le protocole OPC UA TSN.

Ce nouveau protocole nécessitera un réseau de communication efficient. Celui-ci pourra être classiquement filaire ou sans fil, avec l’arrivée de la 5G. La communication temps réel sera la technologie fondamentale au développement de l’edge computing. Elle représente certainement un des progrès majeurs de l’Industrie 4.0, pour des raisons de sécurité renforcée dans la transmission de la data, de réduction du coût du stockage ou encore de recherche d’une plus grande réactivité.

Des environnements plus sûrs grâce à l’Automatisation

Le paradigme de l’Industrie 4.0 conjugue l’introduction de nouvelles technologies, de nouvelles compétences et de nouveaux modèles organisationnels. Cela provoque une transformation profonde des environnements de travail et du rapport entre les opérateurs et leurs machines. Les problématiques de sécurité des opérateurs, leur bien-être physique et mental, la prévention des blessures et l’amélioration des conditions de travail sont ici des facteurs qui affectent significativement la productivité. Ils sont donc placés au centre de l’approche proactive de l’ergonomie dans une usine 4.0 centrée sur l’homme et connectée.

L’intégration des principes ergonomiques aux processus de production et l’avènement de la technologie numérique connectée multiplient les possibilités de protection de l’opérateur contre les risques sanitaires liés à une surcharge biomécanique, une mauvaise posture, un stress au travail ou des tâches répétitives.

Une Hyper adaptabilité des lignes de production

La flexibilité des équipements est une autre des grandes tendances de l’Industrie 4.0. Nous assistons à une évolution des besoins vers une production de mini séries et plus de personnalisation des produits. La capacité d’une entreprise à modifier sa production, selon des modèles toujours plus diversifiés, devient un challenge que certains ont déjà relevé, réussissant à orchestrer de très courtes productions de quelques minutes en les enchaînant. Or, le recalibrage des équipements, en des temps records, concerne autant les automatismes et les commandes numériques que les actionneurs et les systèmes de transfert.

C’est pourquoi la réponse en connectivité se montre primordiale. Celle-ci assure une transmission idéale des ordres de commande depuis l’ERP vers l’ensemble des composants de la chaîne. Le protocole OPC UA démontre ici tout son intérêt.

L’intégration totale d’une machine au système d’information d’un environnement industriel autorise la modification d’une stratégie de production de façon automatisée tout en synchronisant les différents éléments de la ligne grâce à une communication inter-machines très efficace.

En parallèle, les évolutions technologiques permettent désormais d’enrichir en nouvelles fonctionnalités des automatismes jusqu’ici peu ou pas évolutifs. Au même titre que les machines s’adaptent, l’automatisme s’adapte aussi. Notamment avec l’ajout ou la suppression de fonctionnalités par applications logicielles systématiquement à jour.

Des données disponibles pour l’écosystème des machines

La production de datas est toujours plus importante grâce à la performance des équipements et leur connectivité intégrée. Cette collecte n’est pertinente que si la donnée est partagée à l’écosystème de la machine. Par exemple, dès AGVs, cobots, et convoyages intelligents pourront exploiter ces données.

À l’introduction progressive des convoyeurs intelligents, dont les propriétés magnétiques permettent d’adapter les conditions de prise, de dépose, d’assemblage ou de vissage et de transport d’une production à une autre, s’ajoute la participation des AGVs en entrée comme en sortie d’une ligne de production. Cette association permet de maintenir le rythme d’une production diversifiée, tout en répondant aux contraintes physiques d’un bâtiment.

L’adaptation constante des machines et de leur écosystème est une des grandes et inévitables orientations de l’automatisation du futur. Elle permet de définir et d’optimiser les trajectoires des AGVs dans un espace contraint. La machine se règle automatiquement grâce au convoyeur intelligent. Elle adapte également le fonctionnement des cobots comme partenaires de travail des opérateurs.

Cette adaptabilité se nourrit du flux massif de données disponibles. Cela assure une meilleure traçabilité des événements et une plus grande compréhension des comportements machines.

De nouveaux langages de programmation pour l’Automatisation Industrielle

Avec le déploiement massif de la connectivité pour assurer une intégration des machines visant à une communication fluide, aisée et rapide, ce sont aussi les manières de concevoir la programmation et l’automatisme qui changent, tout comme les profils à recruter par les entreprises.

Il faut accompagner le glissement des métiers traditionnels de l’automatisme vers des profils plus diversifiés. Ces profils devront répondre aux enjeux mêlant la robotique, la mécanique et l’électronique. C’est pourquoi nous voyons émerger dans les solutions d’automatisation actuelles l’arrivée de nouveaux langages orientés informatique tels que Python et Java. La construction du programme machine se fera donc désormais par applications fonctionnelles indépendantes, codées avec le langage le plus adapté.

Cette évolution des profils doit être vue comme un atout. En effet, elle permet de porter un œil neuf sur la conception des automatismes et de l’aborder de façon moins académique qu’on ne le faisait il y a 5 ou 10 ans. Le développement applicatif agile est une lame de fond qui profitera, à n’en pas douter, à toute la filière industrielle.

L’impression 3D présente beaucoup d’intérêt dans la fabrication de pièces mécaniques compte tenu des matériaux disponibles aujourd’hui. En conclusion, ce qu’il en ressort, c’est une émulation permanente et l’assurance que l’Industrie 4.0 n’a pas fini de surprendre.