L'innovation dans la fabrication numérique : lorsque le bouleversement se concrétise.
Aujourd'hui, les premiers prototypes de cœur artificiel imprimé en 3D ont fait leur apparition, les usines intelligentes utilisent la réalité augmentée et on associe et visualise des pièces réelles avec des pièces virtuelles. La fabrication numérique est un domaine de prédilection pour les chercheurs et les innovateurs. Nous allons nous pencher ici sur quelques-unes des dernières tendances en innovation.
L'innovation au sein de la fabrication numérique évolue rapidement. Les sociétés qui s'adaptent et évoluent sont celles qui garderont une longueur d'avance.
À mesure que nous nous dirigeons vers la 5e révolution industrielle, l'innovation et le développement des systèmes connectés gagnent du terrain.
Fabrication additive
La fabrication additive est une technologie qui existe sous forme de concept depuis 1945, mais qui n'a été concrétisée que près de 40 ans plus tard. Depuis la première imprimante 3D jamais documentée, au début des années 80 au Japon, l'impression 3D a parcouru un long chemin. C'est une technologie relativement nouvelle dans le domaine de la fabrication numérique, surtout si on la compare au moulage par injection et à l'usinage CNC. Les secteurs qui étaient plus hésitants à l'origine découvrent enfin la puissance que recèle la fabrication additive pour la production de pièces.
Dans le secteur médical, l'impression 3D gagne sans cesse du terrain. Qu'il s'agisse d'implants et de prothèses ou même de prototypes d'organes entiers, comme le cœur, les expériences actuelles se concentrent sur l'application de tissu additionnel, à base de cellulose et de matériaux organiques, sur les structures existantes. Il est ensuite possible d'implanter ces structures et de créer des tissus fonctionnels. Demain, les chirurgiens pourraient donc imprimer des organes en 3D, comme des cœurs, puis les transplanter dans le corps humain.
Le secteur médical n'est pas le seul à bénéficier de cette innovation révolutionnaire. L'impression 3D aide le secteur de l'aérospatiale à fabriquer des pièces plus légères, sans déchets. Bien qu'elle soit principalement limitée aux petites pièces, des recherches sont en cours pour créer des armatures entières imprimées en 3D. Et nous ne parlons pas que d'avions, mais aussi d'espace ! On espère qu'à l'avenir, il sera possible de transporter des imprimantes 3D dans l'espace, peut-être sur Mars, permettant ainsi de s'affranchir des limites liées à la taille du lanceur. Il serait possible d'imprimer des pièces en 3D dans l'espace. Des expériences d'impression 3D avec de la poussière lunaire ont même été menées ! (Du moins, à l'aide de simulations).
Il y a bien d'autres pistes à étudier, surtout lorsque l'on voit que le nombre de processus d'impression 3D ne cesse de croître. Qui sait quelles innovations l'avenir nous réserve ?
Robotique et intelligence artificielle (IA)
Tout d'abord, la robotique et l'IA ne désignent pas la même chose. En revanche, elles se complètent parfaitement. Vous pouvez considérer la robotique comme le corps et l'IA comme le cerveau. L'IA désigne la programmation, qui dit au robot ce qu'il doit faire.
En ce moment, l'IA est un sujet d'actualité dans la plupart des secteurs. Les start-ups d'IA sont parmi les plus recherchées. Dans la fabrication, les entreprises utilisent l'IA pour détecter les pannes sur les machines ou les produits, et pour prendre des décisions en matière de production, chaque étape étant surveillée par des capteurs.
Quant à la robotique, son utilisation dans les lignes de fabrication est de plus en plus répandue. Actuellement, les principales recherches se penchent sur une saisie flexible pour la ligne de fabrication. Comme vous pouvez l'imaginer, ces types de robots pourraient être extrêmement utiles dans les environnements de fabrication, en particulier ceux dangereux pour les humains.
Mais l'IA peut être utilisée d'autres façons dans le monde de la fabrication. Elle peut également aider à évaluer la qualité. Il est difficile de déterminer les problèmes internes d'une pièce sans effectuer des tests en temps voulu. L'IA peut identifier les défauts mineurs dans les machines ou dans le produit en lui-même. Ainsi, le concepteur peut corriger le problème avant qu'il ne prenne de l'ampleur.
Puis, il existe des solutions d'IA avec des outils prédictifs pilotés par apprentissage automatique (ML) qui anticipent les besoins d'entretien des machines, grâce à l'IoT et à des capteurs intégrés.
L'IA peut également être utilisée efficacement pour la prévision des demandes et des prix, en utilisant l'analyse prédictive associée à l'intelligence humaine. Les autres utilisations comprennent la gestion de l'inventaire, les relations clients et la personnalisation des produits et services.
Cloud computing
En plus des autres technologies avancées comme l'IA, l'IoT et la blockchain, le cloud computing est un élément moteur de la 4e révolution industrielle. Ces technologies amenuisent la frontière entre le monde physique et numérique.
Les technologies de cloud computing sont essentielles pour les sociétés émergentes et les plus petites entreprises. En plus d'apporter une approche agile de la fabrication, de promettre une augmentation de l'évolutivité et une transparence accrue, le cloud computing peut également réduire les coûts. Il est généralement plus économique d'investir dans les solutions cloud plutôt que dans les systèmes traditionnels sur site : plus besoin d'avancer des frais, d'acheter du matériel onéreux ou de faire appel à une assistance informatique.
Usine intelligente
Une usine intelligente est un environnement numérique entièrement connecté et intégré, qui optimise le processus de fabrication de bout en bout. Au sein de cet environnement, des systèmes cyber-physiques surveillent les processus physiques de l'usine. Ils fournissent une analyse et automatisent ou accompagnent les contrôles et la prise de décision.
Les usines intelligentes peuvent bénéficier d'une production des marchandises plus rapide, économique et de meilleure qualité, avec une disponibilité à la demande, des pièces personnalisées, une traçabilité complète, des modèles durables (réutiliser, réparer et réaffecter), ce qui en fait des partenaires fiables dans une chaîne d'approvisionnement.
Les principales fonctionnalités comprennent les jumeaux numériques, le Big Data, la robotique avancée, l'élimination des inefficacités sur le lieu de travail et la communication sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement.
Réalité augmentée
Différente de la réalité virtuelle, la réalité augmentée associe le virtuel au monde réel.
La réalité augmentée peut accompagner la fabrication de différentes façons. Elle peut être utilisée pour repérer des défauts dans la conception d'un produit, opération qui nécessiterait généralement plusieurs semaines d'analyse de données. Elle s'est révélée incroyablement utile pour augmenter la sécurité : elle permet de simuler numériquement les processus de production, et potentiellement d'identifier les manœuvres dangereuses à l'avance.
Elle peut aussi être très utile dans la maintenance des machines. Il est possible de projeter une image virtuelle sur la machine, qui indique ensuite à un opérateur les actions à suivre pour réparer une pièce. Cette fonctionnalité peut être particulièrement utile lorsque les connaissances d'un spécialiste sont nécessaires à l'autre bout de la Terre : un expert peut simuler les actions pour guider, à distance, un employé portant des lunettes de RA.
Les ingénieurs de Siemens ont développé une technologie de RA à utiliser spécifiquement dans la fabrication. Elle superpose des éléments virtuels, conçus via CAO, et d'autres données, sur des vues d'objets réels, visualisés sur des appareils mobiles, des ordinateurs de bureau, etc.
Les principales utilisations de la RA dans des cadres industriels comprennent la formation, l'identification des actifs, le transfert de connaissances, la conception de processus et la disposition de l'équipement.
Blockchain
Les solutions pilotées par la blockchain peuvent facilement regrouper toutes les informations pour apporter un atout important aux entreprises industrielles. Elles libèrent tout le potentiel d'autres technologies avancées comme la RA, l'IoT et l'impression 3D.
La blockchain se compose d'informations numériques stockées par blocs dans une base de données publique. Il s'agit d'une chaîne de blocs, littéralement : les informations numériques sont le bloc, la base de données publique est la chaîne.
Elle peut augmenter la visibilité dans tous les domaines d'un processus : fournisseurs, approvisionnement stratégique, achats et qualité des fournisseurs pour les opérations en atelier, comprenant la surveillance au niveau de la machine.
Les avantages liés à l'adoption d'un service de blockchain comprennent l'amélioration de la traçabilité, de la visibilité et de la satisfaction client, l'accélération de la livraison de produits et la réduction des coûts de la chaîne d'approvisionnement.
Jumeaux numériques
Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un produit ou actif réel. Il peut être utilisé pour améliorer la conception d'un système, tester de nouveaux produits, surveiller et éviter la maintenance, et gérer le cycle de vie d'un actif.
Le développement d'un jumeau numérique est soumis à certaines exigences : CAO/outils de modélisation 3D ; appareils IoT/connectés ; moteurs de jeu et contrôle des versions. Un jumeau numérique peut être utilisé pour prévoir la maintenance sur un équipement, ce qui réduit le temps d'indisponibilité d'une machine. Il peut aider à mieux comprendre à quoi ressemblera un produit et comment les utilisateurs finaux l'utiliseront, en le voyant en temps réel. Il est également idéal pour optimiser les processus de fabrication, car il améliore les processus de traçabilité de produit, les tests et la validation. Il augmente ainsi le niveau d'intégration entre les systèmes déconnectés et le dépannage à distance des équipements.
À mesure que nous nous rapprochons de la 5e révolution industrielle, avec une collaboration harmonieuse entre les humains et les machines, l'entreprise deviendra davantage connectée. Une blockchain géante connectera toutes les pièces d'un produit. Ainsi, par exemple, si votre téléphone se casse, une notification est automatiquement envoyée pour démarrer une chaîne permettant de le réparer, sans que vous n'ayez à quitter votre domicile.
Nous entrons dans un monde où la science-fiction devient rapidement une véritable science. Les possibilités sont immenses pour les innovateurs et pour les start-ups.
