Industrie 4.0 : Usine intelligente – Logistique intelligente – Image : Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Industrie 4.0 – un terme qui est à la mode depuis un certain temps et qui a fait l'objet de nombreuses discussions dans l'industrie et en politique. Au sens propre du terme, Industrie 4.0 fait référence à un futur projet du gouvernement fédéral, qui envisage l'intégration étroite de l'informatique et de la technologie de fabrication afin de préparer l'industrie locale aux défis futurs.
Ainsi, la quatrième révolution industrielle proclamée dans le document stratégique, portée par le développement extrêmement rapide d’Internet, conduira à la fusion des mondes réel et virtuel, ce qui conduira à terme à un Internet des objets (IoT). Ici, ce sont les produits ou composants eux-mêmes qui se mettent en réseau et communiquent avec d'autres objets, utilisateurs ou moyens de transport afin de générer des processus sans problème et encore plus efficaces.
Un signe de l'évolution vers l'Industrie 4.0 est l'importance croissante de la mise en réseau des systèmes informatiques intégrés dans les processus de production et de logistique, tant entre eux qu'avec Internet en général (systèmes dits cyber-physiques, CPS). Le développement toujours plus grand et plus rapide de l'automatisation et de l'interconnexion dans l'industrie s'accompagne de la création de technologies de surveillance et de contrôle toujours plus intelligentes grâce auxquelles les entreprises peuvent contrôler et optimiser l'ensemble du réseau de création de valeur presque en temps réel. Une évolution qui se traduira dans un premier temps par la mise en place de processus décisionnels totalement autonomes en matière de production et de transport.
L'usine intelligente et auto-apprenante ( Smart Factory ) constitue un pas en avant vers cet objectif. L'accent y est mis sur le développement de systèmes et de processus de production intelligents et autorégulés ainsi que sur la mise en œuvre d'installations de production en réseau et communiquant de manière indépendante.
Smart Logistics : la logistique du futur
intelligentes s’invitent également de plus en plus
Mais au fait, que sont les technologies intelligentes ?
Il s'agit de systèmes assistés par ordinateur qui contrôlent de manière entièrement automatique des processus de travail entiers et sont capables d'agir de manière autonome et ainsi de contrôler l'ensemble d'un processus de manière indépendante.
La logistique d'aujourd'hui n'a plus grand chose en commun avec le stockage et l'expédition relativement unidimensionnels des marchandises d'il y a quelques années. La raison en est précisément les nouvelles technologies du Web, qui permettent un tout nouveau niveau d'interactivité entre les participants. Et le développement se poursuit à un rythme rapide. Les systèmes de transport partiellement ou même entièrement automatisés sont déjà testés de diverses manières.
Smart Factory – l’usine intelligente du futur
Le Centre allemand de recherche sur l'intelligence artificielle (DFKI), en collaboration avec divers fabricants, a développé un premier prototype d'usine intelligente du futur - la soi-disant Smart Factory . La principale caractéristique est leur composition de modules de production indépendants qui communiquent indépendamment entre eux à l'aide de divers systèmes d'information. Le travail humain ne joue qu’un rôle d’assistance dans le processus de production.
Trois éléments centraux constituent la base du développement :
- le produit intelligent et communicant
- le système en réseau
- l'opérateur adjoint du système
Grâce à des capteurs intégrés (par exemple RFID ou Bluetooth), le produit intelligent est informé en permanence de ses données actuelles de commande, de matériaux et de production et influence ainsi sa propre production. Le système en réseau communique en parallèle avec les différents produits intelligents via les composants CPS et surveille les différentes étapes de travail. Dans ce système, l'opérateur humain assistant est directement informé par le produit des détails de l'assemblage, y compris des étapes de travail nécessaires.
Usine intelligente et logistique des données
Dans la Smart Factory, la séparation habituelle entre la planification et le contrôle de la production n’est plus d’actualité. Au lieu de cela, une approche intégrée a lieu dans laquelle les machines échangent entre elles des informations et des prévisions sur le processus de production et coordonnent les étapes de travail ultérieures. Les données sur le flux des matériaux, l'utilisation des machines et des systèmes de stockage ainsi que la consommation des ressources sont également intégrées au processus et prises en compte lors de la planification des mesures. Pour que le flux d’informations ait un impact permanent sur la production en cours, il doit s’effectuer entre les appareils en temps réel.
C’est ici que la logistique des données joue un rôle particulièrement important, car elle doit garantir que toutes les données, actuelles et prévisionnelles, soient disponibles rapidement et de manière complète et soient transmises sans perte de temps.
Ce type de production moderne ne s’arrête pas aux portes de l’entreprise Smart Factory. L'approche intégrée et orientée commande de la fabrication, qui couvre l'ensemble de la chaîne de valeur, des matières premières au produit industriel fini, nécessite une réflexion inter-entreprises et une logistique des données pour garantir un échange fluide d'informations.
Les défis associés à cela sont énormes. D’une part, il faut s’attendre à un énorme flux de données, ce qui nécessitera une réorganisation complète de l’infrastructure informatique. Une expansion rapide du réseau de pipelines est donc essentielle à la réussite du projet.
Outre l'expansion qualitative et quantitative des lignes de données, la logistique des données est confrontée à une autre tâche très complexe et actuellement très controversée : garantir une sécurité globale des données. En plus d'assurer la disponibilité des données pour les personnes autorisées, le maintien de leur confidentialité joue un rôle central. Il est important d'éviter l'intrusion de personnes non autorisées ainsi que la perte ou la divulgation non autorisée de données confidentielles. Les spécialistes de la logistique des données sont donc confrontés à la tâche de faire progresser le développement et l’exploitation de concepts et de normes de sécurité complets.
Le lien entre données et logistique de transport
Outre la logistique des données, la logistique du transport jouera également un rôle encore plus important dans le sillage de l'Industrie 4.0. Il s'agit spécifiquement de la mise en réseau complète de tous les objets impliqués dans la chaîne de transport. Cela a déjà été mis en œuvre dans de vastes zones et dans une utilisation quotidienne dans diverses applications : la planification d'itinéraires flexible basée sur les conditions de circulation ou la météo prévues et le contrôle des flux de circulation assisté par logiciel ne sont que deux exemples. Mais le développement technique ne s’arrête pas là. L’introduction de véhicules intelligents et autonomes dans une infrastructure de transport basée sur l’Internet des objets ouvrira la porte à des dimensions complètement différentes de solutions logistiques automatisées et flexibles.
Dans ce domaine, données et logistique de transport vont de pair, car la première fournit les informations qui peuvent être utilisées pour optimiser la logistique de transport. Plus l’échange d’informations actuelles sur la capacité, la météo, le trafic et les véhicules est complet, plus les flux logistiques croissants peuvent être contrôlés efficacement. À une époque de production croissante et de transport de lots de plus en plus petits (mot-clé e-commerce), la production et la vente dépendent pratiquement de la performance et de la flexibilité de la logistique de transport. La vision d’une quatrième révolution industrielle en général et le concept d’usine intelligente en particulier ne peuvent se réaliser que si cela garantit que les matières premières, les produits préliminaires ou les articles pouvant être expédiés arrivent sur place à temps.
Il faut s’attendre à ce que les technologies intelligentes s’implantent tôt ou tard dans la production. Mais quel impact cela a-t-il sur la logistique des entrepôts ? Le développement y aura-t-il lieu sous une forme identique ou similaire ?
Il y a suffisamment de signes de cela.
Systèmes de transport intelligents dans l'entrepôt
Sans contrôle central, ces appareils négocient entre eux les ordres de transport entrants, fixent des règles de priorité et échangent des données sur leurs positions respectives dans l'entrepôt. Étant donné que chaque navette traite ses informations de manière décentralisée, l’ensemble du système de contrôle est réparti sur de nombreuses épaules virtuelles. En cas de dysfonctionnement, l'essaim de véhicules réagit et corrige le problème.
Des robots de transport autonomes
C'est là qu'interviennent les deux sociétés Kardex Remstar et Servus Intralogistics. Sous le mot-clé Smart Factory , elles ont développé une nouvelle solution pour optimiser la logistique de production interne de leurs clients.
Les éléments de base de la solution sont des solutions de mise à disposition dynamique de Kardex Remstar et un système de transport spécial de Servus Intralogistics, composé de robots de transport autonomes se déplaçant sur des rails. Les produits des deux sociétés sont disponibles séparément depuis longtemps. Ce qui est nouveau, c'est que les composants sont combinés en une solution globale efficace à l'aide d'un logiciel nouvellement développé. Les pièces nécessaires au montage sont stockées de manière peu encombrante dans les ascenseurs de stockage verticaux, les rayonnages de circulation ou les systèmes de stockage de conteneurs de Kardex Remstar. Au moment de la mise à disposition, le système de transport Servus récupère automatiquement les pièces de l'entrepôt et les transporte vers les postes de montage à l'aide de robots de transport autonomes. Les appareils reçoivent automatiquement des informations sur les étapes de travail requises et exécutent toutes les autres étapes de manière indépendante. Le système Servus ne nécessite donc pas de commande centrale, car les robots de transport communiquent directement avec les autres robots de transport et postes de travail par infrarouge et réagissent ainsi à leur environnement immédiat. Le système de transport Servus se révèle particulièrement flexible car il permet un déplacement libre dans le hall de l'usine et s'adapte de manière optimale aux structures de bâtiment existantes. Cela signifie que le parcours peut être installé à n'importe quel endroit - du sol au plafond - dans l'entrepôt et les halls de production.
Intelligence en essaim de l’Institut Fraunhofer
système de stockage et de transport de conteneurs appelé Multishuttle Institut Fraunhofer pour les flux de matériaux et la logistique, présente une approche fondamentalement comparable, mais dans sa forme actuelle, va plus loin .
L'idée de base est que l'avantage significatif d'un système de stockage ne se mesure pas seulement par les performances pures de stockage et de récupération, mais également par la vitesse à laquelle les conteneurs de stockage atteignent leur destination. Les spécialistes de Fraunhofer IML partent du principe que dans la logistique d'entrepôt, la proportion de systèmes de convoyage et de stockage destinés aux supports de petites charges continuera d'augmenter par rapport aux systèmes de convoyage et de stockage de palettes. La raison en est la réduction constante des volumes de livraison et les mesures de réduction des stocks qui en résultent dans l'industrie et le commerce.
L’idée originale impliquait le développement d’un système de transport utilisant des véhicules à guidage ferroviaire à faible coût. Ils doivent également être capables d'effectuer de manière autonome les processus de stockage et de récupération dans l'entrepôt afin de pouvoir gérer l'intégralité du transport depuis l'entrepôt jusqu'au poste de travail sans aucune autre opération de manutention. Cette idée a donné naissance au Multishuttle , dont le fonctionnement est similaire au chariot de transport Servus.
Cependant, les ingénieurs ont rapidement reconnu les limites de cette solution : le système ferroviaire rigide. Ils ont ensuite continué à développer la navette multiple, qui permettrait de naviguer dans l'entrepôt sans rails. En collaboration avec la société Dematic, l'institut a développé le MultiShuttle Move , compatible avec le système ferroviaire conventionnel, mais également équipé d'un châssis au sol et d'un système de navigation intelligent. Le véhicule est équipé de scanners laser à l'avant et à l'arrière, qui servent à la fois à la recherche d'itinéraire et à une fonction de sécurité dans les opérations dans les couloirs. Grâce à la technologie de positionnement intégrée, il peut se déplacer en toute liberté dans l'espace et réagir de manière dynamique aux changements sans aucune directive ni autre marquage fixe. La technologie de convoyage installée en permanence est ainsi réduite au minimum tout en obtenant une flexibilité maximale.
Grâce au nouveau système, les véhicules de transport intelligents et interconnectés effectuent tous les transports, par exemple depuis un entrepôt à hauts rayonnages jusqu'aux postes de travail où les produits sont ensuite traités ou récupérés. Cependant, les assistants agiles ne sont pas guidés par un logiciel de gestion d'entrepôt dans leur parcours, mais se coordonnent indépendamment les uns des autres, sans aucun contrôle central. Comme ce type de logistique d'entrepôt nécessite un grand nombre de petits assistants, les logiciels seraient dépassés par la complexité des tâches de contrôle de cette nuée de robots. Ils peuvent ainsi se déplacer en toute liberté dans l'entrepôt à hauts rayonnages, sur rails et au sol.
Les appareils communiquent et se contrôlent selon le principe de l’intelligence en essaim. Ceci est réalisé grâce à l'utilisation d'une technologie de capteurs nouvellement développée, dotée de fonctionnalités telles que la localisation radio, les instruments de distance et de navigation. Cela signifie que les différentes navettes recherchent toujours l'itinéraire direct et le plus court vers leur destination, se coordonnent pour prendre les commandes et trouver l'itinéraire optimal, garantissant ainsi un débit maximal dans l'entrepôt et donc une efficacité.
Les collisions sont également évitées grâce au concept de capteur intégré, qui arrête automatiquement les véhicules en cas de collision imminente avec un autre appareil ou une personne. Dans le cas contraire, des règles de passage fixes s'appliquent dans l'entrepôt, à l'instar de la circulation routière.
Si des ressources supplémentaires sont nécessaires, les performances de transport du système peuvent être ajustées de manière flexible en augmentant le nombre de véhicules. Les investissements dans les systèmes fixes ne sont pas nécessaires.
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