Glossaire de l’industrie 4.0.

Industrie 4.0

Quatrième révolution industrielle

L’industrie 4.0 désigne la mise en relation des machines, des systèmes et des personnes dans l’industrie, pour que les données de production circulent entre eux et que les décisions s’appuient dessus. Le terme vient d’un programme du gouvernement allemand et s’emploie aujourd’hui largement pour l’industrie numérisée.

Il désigne une direction plutôt qu’un produit, et se définit donc en pratique par ce qu’une usine relie réellement : les machines à un MES, le MES à l’ERP, la maintenance à la production. L’essentiel de la valeur vient de la partie la moins spectaculaire, une donnée fiable venant de chaque machine, avant tout ce qui demande un nouvel acronyme.

Usine connectée

Usine intelligente, smart factory

Une usine connectée est une usine où équipements et systèmes partagent leurs données en continu, de sorte que l’état de la production est connu au moment où il se produit et peut être traité sans attendre un rapport.

Le mot évoque l’autonomie, mais dans la plupart des usines il désigne quelque chose de plus modeste et de plus utile : l’état de chaque machine est enregistré automatiquement, chaque arrêt a une cause, et les personnes qui peuvent agir le voient à temps. Une usine se connecte une ligne après l’autre, pas en un seul projet.

Système cyber-physique

CPS

Un système cyber-physique est un équipement dans lequel procédé physique et logiciel sont étroitement liés : des capteurs mesurent, un logiciel décide et des actionneurs agissent, en boucle. Une machine avec son automate et sa connexion réseau en est un.

La plupart des équipements industriels sont cyber-physiques depuis l’apparition des automates programmables. Ce qu’ajoute l’industrie 4.0, c’est le lien vers l’extérieur, de la boucle propre à la machine vers les systèmes au-dessus, ce qui fait aussi de la sécurité réseau une partie de la maintenance de l’équipement.

Jumeau numérique

Digital twin

Un jumeau numérique est un modèle logiciel d’un équipement, d’une ligne ou d’un procédé, tenu à jour par les données de l’original, et utilisé pour le surveiller, le simuler ou l’optimiser. Le modèle va d’une simulation 3D à un ensemble de valeurs et de règles en direct.

Le terme recouvre des choses très différentes, et la question utile est donc à quoi sert le modèle et à quel point il est à jour. Une simulation utilisée une fois pour concevoir une ligne et un modèle alimenté en direct par les automates s’appellent tous deux jumeaux ; seul le second a besoin d’une connexion fiable à chaque machine qu’il représente.

Fil numérique

Digital thread, continuité numérique

Le fil numérique est l’historique relié d’un produit sur toute sa vie : conception, planification, production, qualité, livraison et service, liés de sorte que chaque étape puisse être rattachée aux autres.

En atelier, sa part est l’historique d’exécution : quel ordre, quelle machine, quelles matières et quels contrôles. Il se rompt partout où une donnée est ressaisie entre deux systèmes, et se construit donc en pratique en supprimant les ressaisies une par une.

Convergence IT/OT

Informatique de gestion et informatique industrielle

La convergence IT/OT est le rapprochement de l’informatique de gestion, systèmes et réseaux de l’entreprise, avec l’informatique industrielle, les automates et systèmes qui conduisent les équipements. C’est ce qui permet aux données de l’atelier d’atteindre directement les systèmes de gestion.

Les deux côtés ont des priorités différentes : l’IT applique des correctifs et met à jour, l’OT fait tourner une ligne et ne touche à rien de ce qui marche. Les projets réussissent quand la frontière est conçue plutôt que supprimée, avec des points de passage définis et une responsabilité claire de chaque côté.

Intégration verticale

Intégration entre niveaux

L’intégration verticale relie les niveaux des systèmes d’une usine, des capteurs et automates jusqu’à la supervision, au MES et à l’ERP, pour que l’information passe de l’un à l’autre sans être ressaisie.

L’ISA-95 décrit les niveaux et ce que chacun échange. Les deux jointures les plus difficiles sont en général machine vers MES, à cause de la diversité des automates, et MES vers ERP, parce que les deux détiennent le même ordre à des finesses différentes.

Intégration horizontale

Intégration le long de la chaîne

L’intégration horizontale relie des systèmes de même niveau le long d’une chaîne de valeur : les étapes de production entre elles, une usine avec une autre, une usine avec ses fournisseurs et ses clients.

Dans une usine, elle veut dire que la sortie d’une ligne devient l’entrée de la suivante dans l’historique, et pas seulement en atelier. Entre entreprises, elle passe en général par des formats convenus pour les commandes, les expéditions et les données qualité, ce qui relève plus du contrat que de la technique.

ERP

Progiciel de gestion intégré, PGI

Un ERP gère le versant gestion d’une entreprise : commandes, achats, stocks, planification, valorisation et comptabilité, dans un seul système de référence.

Il planifie ce qu’il faut produire et solde ce qui a été produit, à la finesse de l’ordre ou du poste. Il n’est pas conçu pour enregistrer ce que chaque machine a fait minute par minute, et c’est pourquoi les usines qui ont besoin de ce détail ajoutent un MES en dessous. La comparaison MES vs ERP précise la frontière.

Suivi de production en temps réel

Supervision de production

Le suivi de production en temps réel montre l’état et la production des équipements pendant la fabrication, à partir de données lues automatiquement, et non dans un rapport après le poste.

Sa valeur dépend de qui le voit et de ce qu’il peut en faire : un chiffre sur un écran de bureau ne change rien à la ligne par lui-même. Il est le plus utile quand il atteint les personnes qui peuvent agir pendant le poste, avec la cause de chaque arrêt enregistrée pendant qu’elle est encore fraîche.

Atelier sans papier

Atelier zéro papier, dématérialisation

Un atelier sans papier remplace les instructions, check-lists, formulaires et registres papier de la production par des versions électroniques, remplies sur des terminaux et conservées avec l’historique de production.

Le gain tient moins au papier qu’au délai et à la ressaisie : un contrôle noté sur papier atteint un système des heures plus tard, quand il l’atteint. Le risque est un formulaire plus lent à remplir que le papier qu’il remplace : les écrans doivent être conçus autour de la tâche, pas autour de la base de données.

Lean manufacturing

Production au plus juste

Le lean manufacturing est une façon de conduire la production centrée sur ce qui a de la valeur pour le client, avec le moins de gaspillage possible de temps, de matière et d’effort. Il est issu du système de production Toyota.

Il nomme sept gaspillages classiques : surproduction, attente, transport, traitements inutiles, stocks, mouvements et défauts. Ses outils, du takt time au SMED, sont antérieurs aux systèmes numériques, et un système de données sert le lean quand il rend le gaspillage visible plus vite, pas quand il devient un processus de plus à alimenter.

Kaizen

Amélioration continue

Le kaizen est la pratique de l’amélioration continue et progressive, menée par ceux qui font le travail. Le mot japonais signifie changement pour le mieux.

Il se pratique soit comme une habitude quotidienne, soit comme un chantier ciblé sur un problème pendant quelques jours. Dans les deux cas il faut un point de départ : une amélioration qui ne se mesure pas par rapport à l’existant se maintient mal, et l’équipe qui l’a faite en a rarement le mérite.

PDCA

Planifier, faire, vérifier, agir, roue de Deming

Le PDCA est un cycle d’amélioration en quatre étapes : planifier un changement, le réaliser à petite échelle, vérifier le résultat par rapport à l’attendu, et agir en l’adoptant, en l’ajustant ou en l’abandonnant. Il est associé à W. Edwards Deming.

L’étape la plus souvent sautée est la vérification, parce qu’elle demande des données d’avant et d’après le changement, recueillies de la même façon. Sans elle, le cycle se réduit à planifier et faire, répétés, et l’usine ne sait pas lesquels de ses changements ont marché.

Gemba

Terrain

Le gemba est le lieu où le travail se fait, dans une usine l’atelier. Une visite gemba est un responsable qui s’y rend pour observer le travail directement plutôt qu’à travers des rapports.

Son principe est que les rapports résument et que l’atelier ne résume pas : la cause d’un arrêt est souvent visible sur la ligne et absente des données. Les données et la visite se complètent, les premières montrant où regarder et la seconde ce que les données ont manqué.