Atelier du futur (2017 - 2021)

Grâce aux nouvelles technologies et à l'augmentation massive de la puissance des ordinateurs, des choses qui n'étaient pas possibles auparavant sont devenues possibles. C'est nouveau dans l'histoire de l'économie. Qu'une scie soit actionnée manuellement, à la vapeur ou électriquement, c'est en fait toujours le même processus, simplement plus rapide et plus précis. La commande est directive. Une personne dirige le processus. On dispose désormais de systèmes complexes que nous ne pouvons plus décrire complètement, même si l'on dispose d'informations complètes sur tous les éléments individuels.

Au lieu d'un contrôle directif, on assiste à une recombinaison d'éléments. L'homme devient ainsi plutôt un chef d'orchestre ou un coordinateur. Il ne connaît pas au préalable le processus exact de la tâche dirigée. Il est par exemple possible qu'une machine usine une pièce sans que l'homme n'ait défini précisément la trajectoire que doit suivre la broche de la machine et le nombre de perçages nécessaires. L'exemple décrit est

relativement simple. Si, en plus, de nouvelles technologies telles que la robotique, les systèmes de transport autonomes, la fabrication additive sont mises en réseau, on peut imaginer des environnements de production encore plus complexes.

Des environnements de production sont envisageables, la complexité se rapportant à la structure. L'exploitation devient plus simple, plus performante, plus flexible, voire autonome dans le cas idéal.

L'usine intelligente comme facilitateur

Ce sont ces nouvelles possibilités qui sont révolutionnaires. Elles modifient l'infrastructure et la manière de travailler. Mais elles modifient d'abord les besoins du marché. Les souhaits latents des clients deviennent tout à coup réalistes, voire habituels, et se transforment en attentes concrètes. Les exigences augmentent. Les produits deviennent plus personnalisés et les délais de livraison diminuent, tandis que les besoins en informations augmentent. Tout, à tout moment, partout. En anglais, on parle du triple A : Available, Anywhere, Anytime.

La Smart Factory en est une conséquence et en même temps un facilitateur (Enabler). C'est la vision d'une production auto-apprenante, autogérée, entièrement automatisée, par lots de 1, et de haute qualité, au prix d'une production de masse (Mass Customization).

Le modèle commercial, l'expérience client, l'offre de services, la durabilité sociale et environnementale des produits et de la production sont d'autres facteurs essentiels. La taille de lot 1 signifie qu'un produit a été développé, calculé, contrôlé et que les processus ont été optimisés. Un seul exemplaire de ce produit est ensuite produit selon des paramètres personnalisés. Alors que l'industrie doit individualiser la production de masse sans perdre la productivité ou la qualité existantes, les entreprises artisanales ont d'autres défis à relever. Elles doivent faire évoluer les produits personnalisés vers des produits de qualité, peu coûteux et rapidement disponibles, qui peuvent concurrencer les produits industriels. Les défis et la mise à l'échelle peuvent être différents, mais les recettes se ressemblent.

La technologie s'autogère

Dans l'atelier du futur, les machines, les outils, les produits reçoivent une identification unique et communiquent via une infrastructure de données, par exemple l'Internet des objets. On parle dans ce contexte de systèmes cyber-physiques CPS, de jumeaux numériques, de produits intelligents. Il se peut que les composants ne consistent qu'en

l'identification univoque. Mais d'autres informations peuvent être liées, par exemple des données d'état, de mesure, de processus, de mouvement ou de position. Grâce à ces données, il est désormais possible de mettre en place des processus de production autogérés. La pièce porte ou reçoit en permanence toutes les informations nécessaires à l'ensemble du processus de production et de logistique.

processus logistique. Les installations connaissent leur état et peuvent produire en fonction des besoins et des pièces. Les intervalles de maintenance nécessaires et les changements d'outils sont prédits. Grâce au Machine Learning, le système devient continuellement plus stable et meilleur. Une production hautement flexible et entièrement automatisée devient ainsi pour le moins envisageable. Il se peut que cette vision ne soit encore nulle part entièrement une réalité, mais il existe des exemples dans d'autres secteurs qui s'en rapprochent. Le chemin vers un tel atelier du futur se fera progressivement. La condition préalable est un bon degré de maturité numérique au niveau 3.0, c'est-à-dire une production sans papier et basée sur des données.

Changement de paradigme

L'atelier du futur implique quelques changements de paradigmes. Les technologies de l'information et de la communication deviennent décentralisées (CPS, cloud). L'importance des grands logiciels centralisés et structurés hiérarchiquement s'efface au profit d'apps communicantes (SaaS). Les fonctions deviennent orientées services (XaaS). La pyramide d'automatisation classique se transforme en réseau.

un réseau dans le cloud. Les systèmes propriétaires sont remplacés par des normes ouvertes. Les volumes de données générés sont alors trop importants, trop rapidement évolutifs ou trop faiblement structurés pour être évalués par des méthodes manuelles et traditionnelles (Big Data). Comme les systèmes ne sont pas seulement compliqués, mais complexes, l'ensemble des données disponibles est utilisé pour la reconnaissance des formes et la corrélation. La puissance des systèmes permet d'effectuer des analyses, des prévisions et des simulations en temps réel.

Les formes de travail changent

Il semble être une conséquence logique que de tels changements de paradigmes entraînent également de nouvelles formes de travail. Les activités de routine diminuent. L'ingénierie remplace de plus en plus la préparation du travail classique liée à la commande. Au lieu d'un plan de travail avec une nomenclature, on passe à un développement de produit plus abstrait qui est assemblé et paramétré en fonction du client, dans l'idéal même par le client lui-même. Les données de production sont alors générées automatiquement. Les projets complexes ne peuvent plus être entièrement planifiés et sont donc traités avec des méthodes agiles. Globalement, on peut s'attendre à ce que les méthodes de travail évoluent vers la mobilité, la flexibilité, la transparence, l'orientation projet, l'agilité, le lean et l'absence de hiérarchie. Dans le secteur de la construction et du bois, ces changements semblent particulièrement difficiles, probablement parce que les processus de construction sont normalisés par phases et que le mode de pensée actuel est profondément ancré.

s'est installée. Il n'est toutefois pas possible d'arrêter réellement le changement. L'intensité croissante de la concurrence y veillera.

Atelier du futur

Déclenchée par l'initiative Forêt&Bois 4.0, la Haute école spécialisée bernoise construit l'atelier du futur en collaboration avec Swiss Smart Factory et plusieurs partenaires économiques. L'atelier du futur développe une voie visionnaire mais réaliste vers l'avenir numérique des entreprises suisses de travail du bois. Il s'agit d'un environnement d'apprentissage, de développement, de test et de démonstration ouvert et neutre à l'échelle réelle. Des partenaires issus de la recherche appliquée et de l'économie y adaptent et intègrent de nouvelles technologies, concepts et méthodes à titre de modèle. Les orientations suivantes sont poursuivies:

1. Un réseau numérique
   Dans l'atelier du futur, les produits sont planifiés et fabriqués numériquement dans un système interconnecté de bout en bout. L'infrastructure physique et le modèle virtuel sont développés en parallèle.
2. Produits personnalisés
   Les produits issus de l'atelier du futur sont des fabrications individuelles ou des produits standard hautement personnalisables en lots de taille 1 ou, au maximum, en petites séries. Le mode de pensée peut être mis à l'échelle industrielle.
3. Usinage de barres et de panneaux
   Les processus de la construction en bois et de l'aménagement intérieur se ressemblent de plus en plus. L'atelier du futur travaille sur des solutions pour un usinage universel des barres et des panneaux.
4. L'homme et la machine
   L'atelier du futur englobe à la fois les hommes et les machines. Il propose des scénarios de développement axés sur les applications pour des situations d'entreprise existantes.
5. Cas d'application
   Chercheurs, étudiants, fournisseurs de systèmes et exploitants de systèmes se rencontrent dans l'atelier du futur pour développer des cas d'application cohérents. Ils apportent une valeur ajoutée concrète et ciblée tout au long des processus de bout en bout dans les entreprises de la filière bois.
6. Un atelier modèle qui a valeur d'exemple
   L'atelier du futur naît de la somme de ces cas d'application. Cet atelier modèle à caractère exemplaire est disponible dans le cadre de la consultation en tant qu'instrument permettant de visualiser les processus dans les ateliers et de simuler des scénarios.
7. Réseaux décentralisés de création de valeur
   Les ateliers de bois forment des réseaux de création de valeur dynamiques et interconnectés avec de nouveaux types de coopération. La disponibilité, la transparence et l'accès aux données augmentent considérablement la compétitivité des ateliers.
8. Une orientation client cohérente
   L'expérience d'achat constitue un pilier important de l'atelier du futur. Les besoins des clients et les possibilités technologiques constituent la base de nouveaux modèles commerciaux axés sur les données.
9. Durabilité
   Les avantages du matériau biologique qu'est le bois et de la fabrication décentralisée doivent être exploités consciemment et une valeur ajoutée doit être créée à partir de ces éléments. Les aspects économiqu

Texte : Rolf Baumann, BFH