Dans un monde connaissant un
basculement numérique
accéléré, l’Industrie du Futur
représente un avantage
compétitif pour chaque
entreprise et chaque territoire
qui s’en saisit. Il reste que ce
modèle théorique doit prendre
corps dans le monde réel. C’est
précisément le chantier auquel
s’est attelé Schneider Electric
dans son usine du Vaudreuil qui
tire désormais parti de toutes les
technologies de pointe
commercialisée par le groupe.
Les technologies de transformation numérique que Schneider Electric développe et propose à ses clients,
l’entreprise plus que centenaire a aussi
choisi de les appliquer à son propre
appareil de production en déployant la
plateforme logicielle « EcoStruxure for
Industry » qui permet notamment de faire converger les données opérationnelles
issues d’un large éventail d’activités
industrielles. D’ici à 2020, le groupe
compte déployer l’essentiel de son
programme de digitalisation sur la
centaine de sites industriels qu’il possède,
ce qui outre les gains de productivité
attendus, lui permettra aussi de disposer
d’une des plus grandes vitrines
technologiques en vraie grandeur existant
dans le monde.
A moins d’une trentaine de kilomètres de
Rouen, Schneider Electric possède une
usine au Vaudreuil depuis 1975. Employant
quelque 300 salariés en régime de
croisière et jusqu’à 360 en période de
pointe, ce site produit de l’ordre de douze
millions de contacteurs par an sur des
installations largement automatisées. Ce
socle vaut à l’usine du Vaudreuil, d’être le
premier site européen à bénéficier d’un important investissement dans la
digitalisation au niveau à la fois, financier
mais aussi, matériel, logiciel et humain.
L’humaIn au cœur
du projet
Cet effort a connu un premier niveau de
reconnaissance, hors les murs de
l’entreprise, puisque l’Alliance pour
l’Industrie du Futur a d’ores et déjà
labellisé le site « Vitrine Industrie du
Futur ».
Si la transformation numérique impacte
les technologies déjà déployées, elle
change également et profondément les
méthodes de travail. L’Industrie du Futur
s’organise autour des personnes
impliquées qui sont les seules garantes
d’une compétitivité durable. Les nouvelles
technologies, comme les terminaux
mobiles, les outils 3D, la réalité
augmentée, le cloud collaboratif ou la
robotique collaborative, sont synonymes
de nouveaux usages, de nouvelles
compétences et de nouvelles méthodes.
L’opérateur doit réinventer sa relation aux
machines dans une organisation de plus
en plus apprenante. C’est pourquoi
l’implication et la responsabilisation des
acteurs sont indispensables pour réussir
et faire évoluer l’entreprise vers une
démarche d’amélioration continue.
Sur le site du Vaudreuil, Schneider Electric
a ainsi mobilisé ses ressources humaines
dans le projet. Un important dispositif de
conduite du changement a été mis en
place, allant d’une lettre d’information
mensuelle à des modules de formation
s’adressant à tous les opérateurs en
passant par des réunions de partage
d’expérience pour évaluer l’impact d’une
nouvelle technologie. Au total, plus de
800 heures de formation ont été
consacrées à la réussite de ce projet en
2017, et près de 1 600 heures sont déjà
prévues en 2018.
Quatre grands défis ont été relevés sur le
site du Vaudreuil : améliorer la
disponibilité opérationnelle de l’outil de
production, augmenter sa performance
industrielle en cherchant à atteindre le
plein rendement, apporter plus d’agilité et
de flexibilité sur le site en augmentant les
capacités des opérateurs et enfin,
optimiser la consommation énergétique
pour réduire l’empreinte
environnementale du site.
Ces quatre axes de déploiement de
l’effort de transformation visent en retour
trois objectifs principaux : mieux répondre
aux attentes des clients qui absorbent
95 % de la production de l’usine, optimiser
la chaîne d’approvisionnement pour
réduire les délais de livraison des
commandes et accompagner l’évolution
des métiers avec des exigences de
sécurité renforcées. Toutes ces actions
doivent converger vers un même
résultat : améliorer la compétitivité du
site pour accélérer sa croissance d’ici à
2020.
Cette mutation du site du Vaudreuil
engagée pour se conformer aux objectifs
de l’Industrie du Futur, active cinq leviers
de compétitivité : la smart maintenance
pour accroître la disponibilité des
équipements et des machines, la smart
supply chain pour que les lignes soient
toujours approvisionnées, l’opérateur
augmenté pour améliorer sa perception
de son environnement pour qu’il prenne
les décisions adaptées, le management de
la performance pour exploiter au mieux
l’efficacité de l’outil industriel, assurer de
meilleur rendement et accroître la
satisfaction des clients et enfin, la
performance énergétique intimement liée
à la compétitivité de toute installation.
Aux abords de l’usine du Futur
Juste à l’entrée de l’usine, trône une étrange vitrine. Derrière sa
porte vitrée, se trouve un espace climatisé qui abrite un serveur
de la taille d’une solide armoire appelée, Smart Bunker et, à sa
proximité un écran qui en permanence, affiche un tableau de
bord de la santé des systèmes informatiques industriels et l’état
des réseaux qui véhiculent les données qu’ils échangent.
Pour assurer cette surveillance, Yann Bourjault, directeur
cybersécurité de Schneider Electric, a fait déployer des sondes
Sentryo qui ont permis de réaliser une cartographie exhaustive
de tous les équipements numériques (automates, PC industriels,
Scada, passerelles, routeurs, etc.) en service au Vaudreuil. Cette
solution de cybersécurité sélectionnée par Schneider Electric,
permet de faire un inventaire des équipements mais aussi, une
typologie du fonctionnement idéal de l’usine. Une fois que ce
modèle a été établi sur des bases saines, toute modification
substantielle de son fonctionnement (connexion isolée vers tel
ou tel équipement, échanges inhabituels entre deux nœuds a
priori sans relation, etc.) sera considérée comme une activité
suspecte.
Pour sa part, le Smart Bunker joue le rôle d’un micro-datacenter
privé sécurisé (alimentation doublée, stockage redondant,
pare-feu interne et externe, etc.) qui stocke toutes les données
critiques de l’usine.
Juste à côté de la porte, on trouve un sas de décontamination
de clés USB qu’on appelle aussi, une borne blanche. Tout
opérateur ou intervenant qui doit transporter des données sur
un dispositif de stockage (clés USB, disques portables, cartes à
mémoire ou encore, modules eMMC, etc.) doit le connecter à la
borne de décontamination qui, si elle en valide le contenu, va y
enregistrer un certificat le rendant temporairement utilisable
par les systèmes installés à l’intérieur de l’usine.
Premiers pas au milieu
des machines
Au-delà des portes de l’atelier où la production est réalisée, le
visiteur se déplace dans les allées balisées sur le sol qui suivent
les voies de circulation empruntées par des chariots autoguidés.
En effet, l’usine du Vaudreuil est désormais parcourue par des
véhicules automatiques : ici, un chariot nettoyeur enlève des
traces risquant d’empêcher la lecture des pistes de guidage, là
une servante autoguidée livre des pièces à une opératrice
tandis que quelques mètres plus loin, un véhicule plus imposant
emporte son chargement vers une destination qu’il est seul à
connaître.
Ce ballet est aussi finement réglé que celui d’un opéra, est un
des éléments de la transformation qui s’est opéré au Vaudreuil
puisque chaque véhicule autonome autoguidé, concourt à
éviter aux personnels, des déplacements fastidieux et pénibles
dont tout le monde se félicite qu’ils soient devenus désormais
inutiles.
Quelques mètres suffisent à nous rapprocher d’une première
machine spéciale qui sans discontinuer, produit des bobines. Les
corps de bobinage vides se mettent en position et en quelques
secondes, le fil s’enroule avec une précision millimétrique avant
qu’une soudure fixe solidement ses extrémités aux points de
contact. Quelques secondes plus tard, un nouveau lot prend
place et la séquence recommence encore et encore.
En dépit de son apparence de robustesse, cette bobineuse est
une machine délicate. Elle a donc été l’objet d’une étude pour
fiabiliser son fonctionnement. Conformément a ce que
démontrait une étude préalable quant aux dérivés en
température, elle a d’abord, été équipée de capteurs
thermiques puis, son fonctionnement a été modélisé. Les
données produites sont collectées et comparées à un modèle
de référence qui permet d’interpréter les dérives relevées aux
cours du fonctionnement afin de séparer les événements liés à une simple augmentation des cadences de production, de ceux
qui révèlent un phénomène inhabituel. Grâce à ce dispositif de
suivi en temps réel, les opérateurs sont désormais capables
d’identifier les signes précurseurs d’une probable panne et donc,
d’accroître le potentiel de production en opérant une
maintenance prédictive qui est une composante essentielle de
la smart maintenance déjà évoquée.
L’humain, pièce maîtresse
du dispositif
Dans une installation industrielle obligatoirement complexe,
simplifier l’accès à l’information pertinente est l’un des plus sûrs
moyens de gagner en efficacité. C’est ici, qu’entre en jeu la
réalité augmentée qui conduit à l’opérateur ou l’opératrice
augmenté. Sur le site du Vaudreuil, Schneider Electric fait la
démonstration de l’efficacité de cette technologie mais aussi, de
sa faculté d’adaptation puisque n’importe quelle machine,
n’importe quel appareil peut faire l’objet d’un enrichissement
numérique. La réalité augmentée consiste à prendre des images
de l’équipement et de leur ajouter des liens au moyen d’un
environnement de conception digitale. Ces liens peuvent
pointer sur des contenus stockés en ligne ou sur un serveur
privé pour afficher, une page HTML, permettre la consultation
d’un ou plusieurs documents au format Adobe/PDF (manuel,
fiche technique, nomenclature, etc.), lancer un diaporama, lire
une vidéo, etc. La principale difficulté consiste à recenser et à
regrouper les contenus pertinents pour l’opérateur ou le
technicien de maintenance.
Une fois que ce travail préparatoire a été accompli, tout
intervenant équipé d’une tablette munie de l’application de
réalité augmentée qui va piloter la caméra intégrée, verra des
icones apparaître en surimpression sur l’image de la machine.
Ces icônes permettent d’ouvrir une fenêtre qui peut afficher une
grandeur physique, un indicateur graphique, un état de
fonctionnement, un déroulé opératoire, un guide de
maintenance ou tout autre élément d’information multimédia
qui apporte une réelle valeur contextuelle.
La force de cette technologie de pointe réside précisément
dans le fait qu’elle peut être appliquée à n’importe quel
équipement quel que soit son âge ou sa date d’installation pour
peu que les informations et le savoir que l’on souhaite rendre
disponible à son sujet existe ou puisse être produit sous une&l
;br/>forme numérique ou une autre. Outre la machine ou
l’équipement, la réalité augmentée permet de reconnaître la
conformation d’un poste de travail, voire l’état d’une pièce à
différents stades de montage afin par exemple, de prodiguer à
l’opérateur des conseils ou de le guider de séquence en
séquence au moyen de flèches montrant les points
d’intervention dans l’ordre de la procédure à suivre.
Grâce à la pertinence de l’information à laquelle il peut en
permanence accéder, l’opérateur augmenté gagne autant en
autonomie qu’en efficacité. Il peut directement consulter les
données produites par une machine sans naviguer dans une
arborescence applicative complexe. Il peut passer d’un
équipement à un autre pour surveiller les paramètres de
fonctionnement d’une cellule ou même d’une ligne complète.
Dans certaine situation, il peut aussi s’appuyer sur la réalité
virtuelle pour acquérir de nouvelles compétences par lui-même.
Plus de Flexibilité,
moins de pénibilité…
Au détour d’un autre poste de travail, c’est un robot collaboratif
Sawyer de Rethink Robotics qui est à la manœuvre. Ici,
l’équipement automatisé a permis de recentrer l’opérateur sur sa mission principale qui consiste à contrôler la qualité de sa production. Avant l’installation du cobot
Sawyer, il passait presque la moitié de son
temps à ranger des pièces et à les
redistribuer pour pallier les écarts de
cadence entre différentes machines… une
tâche dont la répétitivité provoquait
rapidement des troubles
musculosquelettiques pénibles.
Outre l’intérêt pour les opérateurs
intervenant sur ce poste, le robot
collaboratif a pu être installé à l’issue
d’une seule semaine de développement
et d’intégration contre deux à trois mois
en moyenne, pour un robot industriel
classique. Installé sur un socle mobile, le
cobot peut être déplacé en différents
points de l’usine au gré des nécessités. Le
bureau des méthodes de l’usine du
Vaudreuil se sert d’une imprimante 3D
pour créer des préhenseurs
spécifiquement adaptés aux besoins des
postes de travail ciblés, ce qui permet
d’évaluer l’intérêt de la robotique
collaborative dans un large éventail de
situations.
… Et beaucoup de
transparence
Depuis plusieurs années, le site du
Vaudreuil est passé au lean
manufacturing. Cette technique
d’amélioration et d’optimisation des
capacités de production classe les
séquences de production en « temps
vert » lorsque tout fonctionne et en
« temps rouge » lorsque des déperditions
sont constatées (blocages de pièces,
ruptures d’approvisionnement, pannes,
etc.).
Jusqu’à la transformation, tous ces
événements étaient consignés à la main
sur des feuilles volantes par les
opérateurs avec une variabilité dans
l’évaluation qui pouvait atteindre
plusieurs minutes par rapport à la
situation réelle. Désormais, l’immense
majorité de ces événements sont
automatiquement détectés et répertoriés
dans Wonderware, logiciel de
management de la production et de suivi
de la performance qui s’intègre à la
plateforme EcoStruxure for Industry. La
remontée temps réel, des cadences, des
alertes, des incidents, etc., depuis les
automates jusqu’à ce système de
supervision et de MES (Manufacturing
Execution System), permet d’effectuer
une analyse continue de l’état de l’outil
industriel et de ses capacités de
production.
Au milieu de l’atelier, un écran tactile de
grande taille affiche en permanence les
indicateurs qui traduisent l’état de la
production en temps réel (quantités
produites sur l’ordre de fabrication en cours, état d’avancement sur l’objectif,
nombre de pièces produites sur chaque
ligne, etc.). A partir d’une arborescence, il
est possible de vérifier les caractéristiques
de fonctionnement de chacune des
machines et des équipements reliés au
système et bien sûr de consulter
l’historique (état instantané, performance,
temps morts, etc.). Grâce à ce système, les
temps d’arrêt – voulus ou non – sont
comptabilisés à la seconde près, ce qui
permet d’affiner les analyses et d’apporter
des correctifs, le plus souvent, avant
même que des dérives préjudiciables se
produisent.
Depuis que le système est en service, des
gains de productivité de 5 % à 15 % ont
été constatés sur l’ensemble des lignes de
l’usine.
Réduire les coûts
par l’efficacité
énergétique
La préservation de l’environnement est
l’un des enjeux majeurs de l’usine du futur.
Il recouvre des notions très diverses
comme la réduction des rejets polluants,
l’intégration des infrastructures et des
bâtiments industriels dans le paysage
urbain et bien sûr, la consommation
énergétique.
L’usine du Vaudreuil est engagée dans un
plan visant à réduire les déchets qu’elle
produit, à consommer moins d’eau et à
réduire sa consommation énergétique
dont la facture s’élève à 700 000 euros
par an. Les responsables de l’usine se sont
fixés comme objectif de réduire la
consommation énergétique du site de
4 % chaque année jusqu’en 2020.
A ce titre, la solution EcoStruxure a été
mise à contribution à différents niveaux.
Elle permet d’abord, de connecter tous les
équipements utilitaires (pompes à
chaleurs, climatisations, ventilations,
panneaux solaires, etc.) pour les piloter à
distance d’une part, mais aussi pour en
retirer des informations (mesures, états,
etc.) exploitables. Les données
apparaissent en temps réel sur le tableau
de bord énergétique, ce qui permet par
exemple, de corriger rapidement les
anomalies.
Le deuxième niveau d’utilisation consiste
à mieux comprendre comment sont
exploités les équipements utilitaires. Par
exemple, en surveillant la température et
l’hygrométrie dans les bâtiments mais
aussi, la qualité de l’air en fonction de ses
composantes (azote, oxygène, gaz
carboniques, etc.), il est possible
d’optimiser la ventilation pour renouveler
l’air en fonction des besoins réels, ce qui
réduit le recours au chauffage ou à la
climatisation selon les saisons. Cette seule
action a permis de réduire de 30 % le
chauffage qui à lui seul, représente un
quart de la consommation énergétique du
site.
Plus généralement la collecte de toutes
les données qui relèvent de la
consommation énergétique permet de
détecter les gisements de possibles
économies. La plateforme EcoStruxure a
notamment permis de mettre en place un
dispositif d’exploitation des déperditions
de chaleur qui découlent de la production
d’air comprimé. Le système logiciel
permet aussi de qualifier le
comportement du site au regard de sa
connexion au réseau d’alimentation en
énergie afin de s’assurer qu’il ne le
perturbe pas lors du démarrage ou de
l’arrêt de certains équipements.
Le dernier niveau d’utilisation du logiciel
Resource Advisor intégré à la solution
EcoStruxure, réside dans la comparaison
des consommations énergétiques de
plusieurs sites de Schneider Electric dans
le monde. Il est ainsi possible de faire
apparaître les bonnes pratiques, mises en
œuvre ici ou là, pour en faire profiter
toutes les installations du groupe… un
chantier dont on ne peut qu’espérer qu’il
produise des effets positifs pendant de
nombreuses années.
