Lors du salon SPS – Smart Production Solutions – qui s’est tenu à Nuremberg, Schmersal a dévoilé pour la première fois un modèle 4D révolutionnaire de ses composants de sécurité. Ce modèle, véritable jumeau numérique, représente notamment le dispositif d’interverrouillage AZM40 et le système de poignée de porte DHS. Mais qu’est-ce qui différencie ce modèle des autres ? En plus de la représentation 3D classique, ce jumeau numérique simule toutes les propriétés et fonctionnalités des dispositifs physiques dans une quatrième dimension (4D). Par exemple, si une porte de protection est déverrouillée avec un bouton-poussoir réel, les LED du jumeau numérique réagiront comme celles de la machine physique.

Schmersal se positionne ainsi parmi les pionniers en développant un jumeau numérique spécialement conçu pour les composants de sécurité industrielle. Mais ce modèle ne se limite pas à la simple simulation des composants individuels. Il permet également de simuler des séquences complètes de processus ou de commandes grâce à la représentation virtuelle des flux de signaux. L’un des avantages majeurs est la possibilité d’effectuer une mise en service virtuelle des machines avant même que les composants mécaniques réels ne soient assemblés, réduisant ainsi les coûts et les délais de développement. À terme, ce modèle pourrait aussi offrir des capacités de maintenance prédictive, grâce à la surveillance continue des composants.

Selon Volker Heinzer, responsable produit stratégique chez Schmersal, l’entreprise prévoit de rendre ce modèle Safety 4D disponible en tant que service pour ses clients, potentiellement via une boutique en ligne appelée « TwinStore ». Cette plateforme permettrait aux fournisseurs de composants de proposer leurs jumeaux numériques, facilitant ainsi l’intégration de cette technologie dans l’industrie.

Le modèle Safety 4D repose sur le logiciel de simulation ISG-virtuos, développé par ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH. Grâce à un PC industriel compact et ultra-performant, la simulation physique en temps réel est possible sans perte de données. Cet outil permet de simuler l’ensemble d’une machine du point de vue de la commande, même dans des espaces restreints, puisqu’il peut être installé directement dans une armoire électrique.

Avis d’expert par Franck Papon, Business development manager chez Bosch Rexroth France

Les expériences et projets en cours concernant l’usine du futur nous montrent à quel point la flexibilité industrielle repose sur l’extraordinaire adaptabilité des êtres humains. L’usine 4.0 devient centrée sur l’homme. La digitalisation progressive des processus de production met en évidence la très forte valeur ajoutée offerte par l’intervention humaine en termes d’analyse et de réflexion, de réactivité, de qualité.

C’est grâce à cette prise de conscience et aux innombrables opportunités offertes par les nouvelles technologies que les entreprises peuvent adopter une approche proactive de l’ergonomie et de la production lean. De nombreux avantages en découlent : bien-être mental et physique des personnes, sécurité, qualité et performances.

L’homme et l’ergonomie au centre du processus de digitalisation de l’usine 4.0

Dans le panorama de la quatrième révolution industrielle, la nécessité d’une approche centrée sur le facteur humain comme pierre angulaire du cycle de production renforce les principes de l’ergonomie dans les activités d’assemblage. Le lien entre l’ergonomie et l’industrie 4.0 est très fort. Il balaie à la fois les aspects culturels et techniques et l’accent mis précisément sur l’homme. L’ergonomie existait avant la digitalisation, mais grâce à celle-ci, elle fait un bond en avant décisif. Elle permet de rendre le lieu de travail plus flexible, plus intelligent et, surtout, plus interactif.

Par exemple, les nouveaux postes de travail intelligents sont conçus pour améliorer le bien-être psychophysique de l’opérateur. En accordant une attention particulière à l’assise, à la posture, à l’éclairage et à l’acoustique, ces stations d’assemblage innovantes et ergonomiques permettent d’optimiser et de personnaliser l’environnement de production. Paramétrables, voire connectables, elles s’ajustent en fonction des caractéristiques physiques et cognitives de l’opérateur. Elles le soutiennent également dans les opérations de montage.

Rendre les environnements de travail et les processus plus sûrs grâce aux systèmes connectés

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.

Usine 4.0 : produire sans erreur, ni stress

Un autre pilier de l’approche ergonomique 4.0 est l’assistance à l’opérateur, capable de réduire considérablement les risques d’erreur. Certaines solutions proposent un système avancé d’assistance visuelle et de contrôle des actions. Ces solutions diminuent le risque d’erreur presque à zéro. Le guidage des opérateurs limite également le stress lié à la variabilité des process. Ces systèmes permettent aussi une forte réduction du risque qualité en temps réel. Ceci, grâce à la détection, dans l’espace de travail, de la présence des mains ou de l’outillage. La validation à chaque étape du processus diminue encore le stress de l’opérateur causé par le risque de cumul ou de répétition de certaines erreurs.

Robots collaboratifs et mobiles : une assistance opérateur efficace et surtout sûre

Aujourd’hui, le développement des robots collaboratifs et mobiles garantit pleinement la valorisation du facteur humain. Il sécurise également la collaboration entre l’opérateur et le robot.

Capables de travailler efficacement dans un environnement commun à l’homme, les robots collaboratifs ou cobots, garantissent un arrêt sans contact. Ils sont aujourd’hui la base technologique pour une collaboration homme-robot en toute sécurité. Ainsi, par exemple, si un collaborateur se rapproche trop durant une opération, le robot perçoit cette proximité et va ralentir, voire s’arrêter immédiatement avant que l’homme et le robot entrent en contact. La charge émotionnelle de l’opérateur est fortement soulagée. L’homme et la machine travaillent de concert, mais la sécurité de l’homme reste prioritaire.

De la même manière, les robots mobiles (AGV intelligents) prémunissent les opérateurs de toute opération de manutention. Ils réduisent par là-même les charges biomécaniques.

L’ergonomie, la sécurisation des opérateurs, l’utilisation de robots collaboratifs et mobiles, et la production lean, renforcées par les nouvelles technologies, seront donc une partie intégrante de l’usine 4.0, centrée sur l’homme.