Liaison numérique forêt et premier niveau de transformation

Deux études de faisabilité ont été réalisées dans le cadre de l'initiative Forêt & Bois 4.0. Elles présentent les possibilités et les conditions préalables à l'aide d'un cas concret. La première étude de faisabilité traite de la mise en œuvre de l'industrie 4.0 (jumeau numérique) dans la forêt (production biologique + technique), y compris l'interface avec le premier niveau de transformation. La seconde a pour thème la mise en œuvre du standard de données ELDATsmart en Suisse.

La production biologique et technique dans la sylviculture a déjà subi ces dernières décennies une forte évolution de l'organisation administrative du travail. Là où, autrefois, un livre de triage bien tenu et une liste de bois, rédigée à la main sur une feuille de papier, assuraient en grande partie la gestion correcte des triages forestiers et la vente du bois, le forestier se retrouve aujourd'hui le jouet d'assistants numériques devenus nécessaires. Certains souhaitent donc revenir au "bon vieux temps", qu'ils ne retrouvent pourtant plus en y regardant de plus près. Un monde en rapide évolution a également rattrapé la sylviculture, qui avait autrefois une apparence paisible. Les calamités alimentées par le changement climatique, telles que les chablis, les scolytes et les bris de neige, font que les plans d'exploitation forestière laborieusement établis paraissent sans valeur en quelques jours. Les fortes variations de prix de la matière première qu'est le bois qui en résultent ont des répercussions sur l'exploitation forestière, l'entrepreneur forestier et, plus largement, sur l'industrie du bois. Il semble donc inévitable de retrouver une certaine stabilité grâce au soutien numérique. L'industrie 4.0 peut fournir l'élément nécessaire pour intégrer les outils existants dans le travail quotidien de manière plus automatisée et plus conviviale que cela n'a été le cas jusqu'à présent.

La vision du "magasin de bois debout 4.0

Dans une interview, Stefan Flückiger, directeur de l'exploitation forestière de la Bourgeoisie de Berne, a formulé une vision de ce que l'industrie 4.0 pourrait apporter à la sylviculture, de la production biologique au premier niveau de transformation : "S'il était possible de considérer la forêt comme un "stock de bois sur pied" avec un assortiment précis, on aurait l'option de réagir chaque jour à des conditions cadres de production modifiées". Même en cas de situation de marché défavorable, elle pourrait permettre à l'industrie de transformation du bois d'accéder à l'assortiment de bois exactement nécessaire en fonction des coûts de mise à disposition, même là où les coupes devaient jusqu'à présent être arrêtées de manière forfaitaire. Selon la vision de Flückiger, le marché du bois pourrait également connaître une dynamique plus différenciée, car les assortiments secondaires, qui sont produits au cours de la mise à disposition, pourraient recevoir une étiquette de prix liée à l'assortiment principal lors de la vente.

Afin d'identifier le rôle de l'industrie 4.0 dans ce contexte et d'évaluer les étapes de mise en œuvre nécessaires, il faut se plonger plus profondément dans ses structure.

Caractéristiques techniques de la structure

Les structures de l'Industrie 4.0 sont conçues de manière à permettre une communication décentralisée des acteurs au moyen de normes spécifiques. Pour simplifier, elles fournissent des catalogues dans lesquels on peut lire comment trouver quels acteurs avec quelles caractéristiques et à quelle adresse ils sont actuellement signalés. L'avantage est que les différents acteurs, comme les abatteuses, les porteurs et les camions, peuvent être reliés directement et de manière modulaire par voie numérique. Chaque type de machine possède les mêmes caractéristiques, comme par exemple la sortie de données de production qu'il peut partager. Comme la connexion est en principe possible dans les deux sens des acteurs, ils peuvent en outre recevoir ou transmettre des tâches. Si les machines sont intégrées dans un réseau, les informations fournies peuvent également être demandées à la machine par d'autres acteurs, comme le responsable de l'exploitation forestière. Il est ainsi possible de voir l'avancement des travaux ou d'adapter les tâches, pour autant que la répartition des droits permette un accès.

Jumeaux numériques

Si l'on veut intégrer un assistant numérique ou une machine dans le monde de l'industrie 4.0, il n'est pas nécessaire de développer une nouvelle solution. Ce dont on a besoin, c'est d'une porte d'accès à ce monde (coquille de gestion). Le "jumeau numérique", en tant qu'image virtuelle de la machine, est un élément souvent cité qui est fondamentalement intégré dans cette couche. Sa tâche principale consiste, entre autres, à intégrer les informations déjà numérisées de son image réelle dans une structure prédéfinie, de manière conforme à l'industrie 4.0, afin de pouvoir accéder de manière standardisée aux données et aux services mis à disposition par la machine.

Afin de savoir quel jumeau numérique peut partager quels services et quelles données, les acteurs sont mis en relation par le biais d'un modèle structurel hiérarchique, généralement physique et logique. Ces structures-catalogues peuvent être conçues et définies de différentes manières. Il faut veiller à se baser si possible sur des catalogues existants ou à les combiner.

ELDATsmart

Les interactions fonctionnelles d'une chaîne de production n'en ressortent toutefois pas encore. Afin de représenter globalement un processus à partir de ces éléments individuels et d'établir les liens, les données de différents acteurs peuvent être rassemblées et transmises ensemble. Un exemple dans le domaine de la chaîne de mise à disposition du bois est fourni par le standard ELDATsmart, qui permet à la fin d'établir un décompte automatique du bois avec une liste complète d'informations. Les informations sont récupérées par les différents acteurs du réseau Industrie 4.0, puis transmises au partenaire sous une forme uniformisée par le biais de canaux de communication Industrie 4.0. Les informations sont ensuite transmises au partenaire par le biais de canaux de communication Industrie 4.0.

Introduction du "stock de bois debout 4.0"

Si l'on associe ces éléments de l'industrie 4.0 à la vision de "l'entrepôt de bois debout 4.0", il devient évident que cette idée pose de multiples exigences au concept. Lors de la mise en œuvre, l'intégration des avantages des structures Industrie 4.0 avec leur force de mise en réseau décentralisée des participants, y compris de leurs jumeaux numériques, doit donc être au premier plan. L'objectif de la mise en réseau devrait être de créer une vue globale de la production biologique et technique d'une entreprise forestière, et de pouvoir reproduire et réinjecter des processus dynamiques de prise de décision avec une résolution temporelle élevée (voir figure 1). Il est ainsi possible d'intégrer concrètement les souhaits de l'industrie de transformation dans un concept dynamique et de les combiner avec la situation propre à l'exploitation forestière. Grâce à des simulations, il est possible d'identifier des options d'action et de choisir une solution adaptée à l'ensemble de l'économie avec une vision à long terme.

Les étapes intermédiaires apportent aussi une valeur ajoutée

La réalisation de cette vision, bien qu'elle représente un objectif supérieur en raison de sa complexité, peut néanmoins être un objectif réalisable. Grâce à la structure de l'industrie 4.0, qui peut également être considérée comme une "colle" entre les objets numérisés, les étapes intermédiaires de l'implémentation peuvent également apporter une valeur ajoutée si la communication de systèmes jusqu'ici indépendants est rendue possible. Des solutions isolées peuvent ainsi être reliées en un réseau d'information plus large et les éléments eux-mêmes peuvent être améliorés de manière synergique.

Text: Michael Starke, Berner Fachhochschule