Connectivité, robotisation, intelligence artificielle, la production automobile 4.0

Dossier : AutomobileMagazine N°765 Mai 2021
Par Arnaud DEBOEUF (87)
Par Jean-Christophe MARCHAL (93)

Qu’est-ce que la quatrième révolution industrielle ? Voici une illustration concrète des apports des technologies dans le monde de la production industrielle automobile.

 

La quatrième révolution industrielle est désormais une réalité pour l’industrie automobile qui cherche en permanence à améliorer sa performance (économique, qualité), car la compétitivité qui l’entoure est extrême. Cette quatrième révolution industrielle est tirée par le numérique et l’interaction homme-machine qui se déploient progressivement et rapidement sur toute la chaîne de valeur : conception, programmation, production, logistique, etc. Dans le domaine du manufacturing, la connectivité entre les machines, la génération massive de données, l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle pour les traiter ou encore la visualisation numérique des données permettent une utilisation optimisée des moyens de production. Mais, en prérequis, les usines doivent opérer une transformation numérique permettant une mise à disposition instantanée d’informations exploitables au management de proximité et aux équipes de maintenance, à partir d’équipements souvent installés depuis de nombreuses années. Au sein de Stellantis, cette révolution s’est engagée à la fois par des projets corporate et surtout par des initiatives locales qui répondent mieux au contexte et aux besoins spécifiques. Ce modèle, riche d’interactions entre les équipes locales et les équipes centrales, a permis de multiplier les initiatives.

 


REPÈRES

Stellantis est l’un des leaders mondiaux de l’automobile et un fournisseur de mobilité, né le 19 janvier 2021 et résultant de la fusion des constructeurs groupe PSA et Fiat Chrysler Automobiles. Stellantis exploite et commercialise quatorze marques automobiles dont cinq marques issues du groupe PSA (Citroën, DS Automobiles, Opel, Peugeot et Vauxhall) et neuf venant de FCA (Abarth, Alfa Romeo, Chrysler, Dodge, Fiat, Fiat Professional, Jeep, Lancia, Maserati et Ram). Il emploie 400 000 salariés, de 150 nationalités, et a réalisé un chiffre d’affaires de 167 milliards d’euros en 2020.


 

La connectivité

La connectivité des équipements et des objets est le point de départ de la mise en œuvre de plusieurs technologies de l’usine 4.0. Elle s’opère non seulement via l’interopérabilité entre l’infrastructure réseau des automatismes et celle des systèmes d’information (interconnexion OT/IT), mais également via la connectivité sans fil des équipements. Ainsi, depuis 2015, Stellantis a déployé un réseau wifi industriel dans l’ensemble de ses usines. De plus en plus d’équipements industriels sont ainsi connectés en toute sécurité en wifi, tels que les clients légers (terminaux informatiques industriels), les imprimantes, les IoT (voir le lexique en encadré), les AGV, certains robots ou équipements OT, mais également les équipements mobiles (terminaux embarqués, tablettes, ordinateurs portables, smartphones…). En complément, une couverture 4G (bientôt 5G) est déployée dans les zones moins denses en équipements ou à l’extérieur, ainsi que la technologie LoRaWAN sur les meubles pick to light ou encore SigFox pour la supply chain. Le recours aux objets connectés (IoT) pour générer ou récupérer des données inhérentes à la production et à la logistique ou encore pour mesurer la consommation instantanée d’énergie est désormais systématique. Ces objets peuvent être installés sur des installations (robots, centres d’usinage…) de marques et de générations différentes. Par ailleurs, depuis 2019, le nombre d’IoT intelligents (dotés d’OS), permettant notamment de réaliser de l’edge computing, pour un traitement des données immédiat à proximité des moyens de production, a été multiplié par dix. Cette tendance va bien évidemment se poursuivre, notamment dans le périmètre de la qualité et à travers des cas d’utilisation mettant en œuvre des algorithmes d’intelligence artificielle, pour aider par exemple à la détection d’anomalies ou fournir une assistance à la réalisation d’opérations.

Les applications

Tous ces travaux sur la connectivité ont permis d’augmenter sensiblement au cours des trois dernières années la collecte des données, qui sont déversées dans un data lake industriel, afin d’être traitées et de permettre, entre autres : une data visualization à grande échelle (logiciel Power BI), pour une mise à disposition simple et en temps réel de tableaux de bord ; un affichage de l’état des installations dans les ateliers ou sur les smartphones des managers de l’usine ; une détection plus rapide des points de goulots d’une ligne de production afin d’améliorer sa productivité ; une anticipation des pannes ou une assistance à la maintenance afin de minimiser les pertes de production ; une mise en œuvre de contrôles qualité automatisés par caméra, avec une performance bien supérieure pour bloquer des non-conformités ; un suivi en temps réel des flux de pièces ou de véhicules après leur sortie d’usine, etc. Par exemple, afin d’améliorer la réactivité en usine, mais aussi afin de réduire l’usage du papier, la numérisation du système de management de la production (Stellantis Production Way) à travers des smartphones, des tablettes ou des écrans tactiles a été engagée. Ainsi, lors de leurs tours de terrain, le directeur d’usine et les responsables d’unité vont saisir tous les dysfonctionnements qu’ils repèrent. Ces dysfonctionnements seront suivis, traités et archivés en temps réel.

“Le nombre d’objets connectés a été multiplié par dix depuis 2019.”

 

Autres applications de la numérisation : la formation des nouveaux opérateurs qui, munis de casques 3D d’immersion, peuvent parfaire leur gestuelle et s’entraîner en dehors de la ligne de fabrication, sans perturber la production. De même, les lunettes connectées permettent aux maintenanciers confrontés à une panne complexe de faire appel en temps réel aux compétences et à l’expérience de leurs collègues, parfois éloignés de plusieurs milliers de kilomètres. Plusieurs apps (applications mobiles) par domaine d’activité industrielle, telles maintenance, logistique ou qualité, utilisables sur smartphones et tablettes, en complément d’applications mobiles du marché, ont également été développées et déployées. Plusieurs milliers de smartphones ont été distribués aux acteurs de la production, en complément de ceux déjà distribués à la ligne managériale. Ces nouvelles technologies numériques permettent à Stellantis de progresser sensiblement sur plusieurs indicateurs clés de la performance industrielle, tels que le rendement opérationnel des ateliers, le coût de fabrication, le taux de pannes, le temps moyen de réparation des moyens industriels (MTTR Mean Time to Repair), l’optimisation des stocks ou encore la qualité. Tout projet doit présenter individuellement un retour sur investissement inférieur à douze mois pour être engagé. Ce critère incite naturellement les équipes à chercher les solutions les moins coûteuses et permet bien évidemment une sélection objective des projets qui seront déployés dans les usines.

Les cobots ou robots collaboratifs

Jusqu’à présent les machines étaient isolées, entourées de carters, consommatrices de surfaces. Par ailleurs elles imposaient des rigidités sur les architectures de lignes (lignes de transfert en usinage, îlots robotisés) ou de flux (chariots filoguidés), qui n’étaient plus acceptables après la révolution qu’avaient connue les ateliers pour devenir toujours plus flexibles aux variations de volumes ou aux changements de produits. Les cobots, ou robots collaboratifs, ont fait peu à peu leur apparition dans l’industrie automobile, avec la promesse de permettre la coactivité homme-robot en toute sécurité. Ils permettent d’améliorer la productivité en assurant des opérations techniques comme des vissages, d’améliorer la qualité avec des caméras ou des capteurs embarqués ou de régler des problèmes de conditions de travail en mettant des charges lourdes à hauteur d’homme. Leur déploiement s’accélère car leur logique d’intégration, simplifiée, rend accessible à des non-experts l’exploitation de ce type de robots. Par ailleurs, et c’est certainement le point le plus important pour l’industrie automobile, leur mise en place sans protection spécifique permet d’alléger l’impact de l’automatisation des opérations sur les lignes d’assemblage : sans barrière physique structurante, les architectures de lignes sont plus simples et flexibles pour une exploitation optimisée. Ils peuvent être insérés rapidement et facilement dans des lignes existantes. Enfin, leur coût diminue sensiblement, ce qui rend leur rentabilité plus grande. Ainsi, en seulement quatre ans, ce sont des centaines de robots collaboratifs qui ont été installés sur les lignes de production.

 


Quelques anglicismes…

Internet of Things : internet des objets connectés.

Automatic Guided Vehicle : véhicule filoguidé.

Pick to light : voyant lumineux pour orienter un opérateur vers une référence qu’il doit prélever.

Operating System : système d’exploitation.

Edge computing : méthode d’optimisation employée dans le cloud.


 

L’automatisation de la logistique

La logistique interne (transport des pièces du quai de déchargement des camions au bord de la ligne d’assemblage) a fait l’objet d’importants plans d’automatisation qui font coexister robots et hommes : s’inspirant des constructeurs japonais, les premiers robots AGV, porteurs ou tirant des chariots, ont été introduits il y a une dizaine d’années. Plus autonomes et plus flexibles que les chariots filoguidés, ils permettent d’apporter les pièces en bord de ligne, de remplacer des lignes de préparation, d’organiser des zones de kitting (préparation de collections de pièces pour gérer la diversité). Là encore, la simplicité de leur intégration ou de l’évolution de leurs parcours a contribué à leur déploiement accéléré. Aujourd’hui, la cible est d’automatiser l’ensemble des flux de logistique interne, du camion au bord de ligne, tout en restant synchronisé avec la ligne de montage principale. Depuis plus de cent cinquante ans, l’industrie automobile innove et adapte de nouvelles technologies pour continuer à progresser dans toutes les dimensions de sa performance : économique, qualité, sécurité, ergonomie, environnement… Avec cette quatrième révolution industrielle, elle a trouvé de nouveaux outils pour améliorer son efficacité, alors qu’elle doit faire face, par ailleurs, à la révolution du véhicule électrique. C’est la bonne intégration, rapide, de l’industrie 4.0 qui peut permettre à l’industrie automobile d’être plus flexible, plus frugale et plus efficiente, afin de continuer à offrir une mobilité individuelle propre et sûre, mais également abordable.

Poster un commentaire