I.1 l`Usine du Futur

I.1
l’Usine du Futur
I.1.1 Grandes tendances et enjeux
Les statistiques de l’OCDE (voir ci-dessous) révèlent
une réduction des emplois industriels dans la période
2008-20011. Cette baisse est relativement plus
importante dans l’industrie que dans d’autres filières
(construction).
Change in total employment between 2008-11 in
OECD countries
Job gains and losses in OECD countries between
2008-11, by sector
participent à la relocalisation : l’augmentation du
coût du travail dans les pays émergents, le prix élevé
du transport de marchandises, les problèmes de
qualité de production. Sur un marché mondial, la
performance industrielle se doit d’être globale, c’està-dire résulter de l’optimisation de l’organisation
internationale des implantations, des technologies,
des processus, des flux et des stocks (de production
et de distribution) et enfin des équipes
(compétences).
L’industrie revient au cœur des préoccupations des
grands pays. La course à la compétitivité
(optimisation de la performance) est le moteur de
cet intérêt, l’innovation technologique doit aussi
toucher les moyens de production et plus seulement
les produits. Il est alors question de la 4ème révolution
industrielle. Mais à la différence des révolutions
précédentes sectorisées (énergie hydraulique,
énergie
électrique,
robots/automates
programmables/réseaux locaux), ce qui s’annonce
est plutôt un changement vers l’intégration
transversale multi-domaines au sein de l’usine :
simulation numérique, réalité virtuelle, réalité
augmentée, capteurs, actionneurs, automatisation
collaborative, traitements des données massives et
hétérogènes, internet des objets, réseaux d’ateliers,
eco-système social, …
Il est clair que l’Usine du Futur représente un
potentiel de croissance pour les entreprises
françaises en créant un nouveau « modèle » à
plusieurs dimensions : il s’agit de concevoir et piloter
un éco-système socio-technique capable de
s’adapter à son environnement multidimensionnel
changeant.
Plus particulièrement l’Ile-de-France possède sur son
territoire une forte représentation des industries.
Elle représente donc un terrain d’expérimentation et
de développement prépondérant pour contribuer à
ces changements.
Source: OECD, Structural Analysis (STAN) Database, May 2013; OECD National
Accounts (SNA) Database and national statistical institutes, June 2013.
Dans tous les grands pays de l’OCDE, la baisse de
l’emploi manufacturier dans l’emploi total est dû,
selon les pays, à des gains de productivité
importants, pour certains d’entre eux à un niveau de
coût salarial trop élevé par rapport au niveau de
gamme des produits, à la concurrence des pays
émergents et à l’externalisation des services de
l’industrie. Pour réagir, 3 facteurs principaux
1
entreprises,
au service d’une
industrielle ambitieuse et rénovée.
politique
Programme ANR 2015
Volonté politique en France : la NFI
Au terme d’un an de travail conduit au sein du
Conseil national de l’industrie (CNI), le
Gouvernement a engagé une réflexion stratégique
destinée à déterminer les priorités de politique
industrielle de la France.
Présentées le 12 septembre à l'Elysée par François
Hollande, ces priorités sont le résultat d’une analyse
approfondie des marchés mondiaux en croissance et
d’un examen précis de la place de la France dans la
mondialisation pour chacun de ces marchés. Elles
prennent la forme de 34 plans, retenus au regard de
trois critères :
 se situer sur un marché de croissance ou
présentant des perspectives de croissance
forte dans l’économie mondiale ;
 se
fonder essentiellement sur des
technologies que la France maîtrise, sur leur
diffusion dans l’économie et
leur
développement
ainsi
que
sur
l’industrialisation d’une offre industrielle
nouvelle ;
 occuper une position forte sur ce marché
avec des entreprises leaders, ou disposer
d’un
écosystème
académique,
technologique, économique et industriel
permettant d’y occuper une place forte.
Le 30 janvier dernier, le ministre du
redressement productif a présenté la nouvelle
stratégie
de
filières
industrielles
du
Gouvernement. Cette nouvelle stratégie doit
permettre de construire la carte de France
productive des années 2020, en tirant le meilleur
parti de ses atouts, avec un Etat partenaire des
Le plan d'action 2015 de l'ANR s'inscrit dans un cadre
fixé au niveau français par l'Agenda stratégique
"France Europe 2020" et la Stratégie nationale de
recherche, ces textes étant eux même en cohérence
avec la structuration du programme cadre européen
Horizon 2020.
Le plan d'action 2015 est ainsi construit sur 4
composantes résultant en 9 défis. Le défi n°3
« Stimuler le renouveau industriel » comprend 5axes
d'innovation :
 Axe 1 : Travail - place de l’homme,
organisation des écosystèmes, valeur
sociétale
 Axe 2 : Usine du futur - système, produit,
process
Axe 3 : Matériaux et procédés
 Axe 4 : Chimie durable, produits, procédés
associé
 Axe 5 : Nanomatériaux et nanotechnologies
pour les produits du futur
Initiatives européennes:
EFFRA
The European Factories of the Future Research
Association (EFFRA) is a non-for-profit, industrydriven association promoting the development of
new and innovative production technologies.
EFFRA was established jointly by the MANUFUTURE
technology platform and key industrial associations
to shape, promote and support the implementation
of the ‘Factories of the Future’ public-private
partnership.
The key objective of EFFRA is to promote precompetitive research on production technologies
within the European Research Area by engaging in a
public-private partnership with the European Union
called 'Factories of the Future'.
The partnership aims to bring together private and
public resources to create an industry-led
programme in research and innovation with the aim
of launching hundreds of market-oriented crossborder projects throughout the European Union.
Such projects will produce demonstrators and
2
models to be applied in a wide range of
manufacturing sectors.
H2020-FoF
In 2008, the Public-Private Partnership (PPP) for
Factories of the Future (FoF) was launched under the
European Economic Recovery Plan. PPP activities funded under the EU’s 7th EU Framework
Programme for Research (FP7 - 2007-2013) –
comprised 150 high level projects involving top
industrial companies and research institutions in
Europe.
Under Horizon 2020, the EU Framework Programme
for Research and Innovation, for 2014-2020, the new
contractual Public-Private Partnership (PPP) on
Factories of the Future (FoF) will build on the
successes of the FP7 Factories of the Future PPP.
The FoF multi-annual roadmap for the years 20142020 sets a vision and outlines routes towards high
added value manufacturing technologies for the
factories of the future, which will be clean, highly
performing, environmental friendly and socially
sustainable. The priorities have been agreed within
the wide community of stakeholders across Europe,
after extensive public consultation.
With the engagement of the EU manufacturing
industry, this PPP is expected to deliver the
technologies needed for the new sustainable and
competitive factories of the future.
I.1.2 Les marchés visés par le pôle
Il y a les marchés initiaux du pôle : automobile,
transports, aéronautique, télécommunications mais
nous visons les autres filières industrielles telles que
la chimie, l’agro-alimentaire, la mécanique, la
pharmacie, l’emballage, …
Ces filières sont déjà fortement implantées sur le
territoire du pôle mais les acteurs amont/aval de ces
filières ne sont pas membres du pôle. Il s’agit donc
bien d’intégrer ces acteurs en tant que nouveaux
membres du pôle qu’ils soient PME/ETI, grands
groupes ou organismes de recherche/formation.
Par cette intégration, il s’agit de mutualiser les
compétences et les offres technologiques, de les
rendre transversales aux différentes filières
industrielles (du spécifique au standard) ainsi que de
créer une dynamique de formation et donc
d’employabilité des personnes.
I.1.3 Atouts et ressources du pôle
Grandes
entreprises et
ETI
 Dassault
Aviation
 Renault
 Safran
 Dassault
Systèmes
 Airbus Group
 Alstom
 …
Recherche
publique
PME
 Balyo
 Spring
Technologies
 Energiency
 ESI Group
 M2M
 Cadlm
 Diotasoft
 Silkan
 …








CEA
ENS Cachan
ECP/SUPELEC
UTC
ENSAM
INRIA
IRT SystemX
…
Partenariats clés




Mov’Eo
Astech
EFFRA
EMC2
Il faut aussi noter l’opportunité d’élargissement à
des acteurs industriels qui ne sont pas membres du
pôle; en effet le territoire du pôle Systematic
comporte un grand nombre de sites industriels
appartenant à des filières non représentées
actuellement dans les marchés-cibles du pôle : agroalimentaire,
chimie,
pharmacie,
emballage,
mécanique, … Ces filières devraient être
naturellement concernées par la thématique « usine
du futur », l’enjeu est de trouver un intérêt à
partager une roadmap et à développer les écosystèmes existants (grands groupes, ETI/PME,
organismes de recherche et de formation) en offrant
une transversalisation des expériences aux membres
potentiels et actuels.
I.1.4 Axes d’innovation
Axe d’innovation 1 : procédés de fabrication
avancés
De nouveaux procédés émergent en relation avec les
nouveaux matériaux, avec l’assemblage multimatériaux (conventionnels/nouveaux) et enfin avec
des technologies innovantes (dont « additive »). Pour
le pôle il s’agit de développer les technologies, les
outils/méthodes numériques associés à ces
nouveaux procédés et permettant leur intégration
dans les systèmes de conception numérique.
3
Enjeux technologiques
 Nouvelles technologies liées
à ces procédés
 Modélisation et simulation
de ces procédés (dont
aspects technicoéconomiques)
 Structuration et gestion des
données numériques
associées
 Techniques de métrologie,
d’inspection et de contrôle
(dont non destructif)
Enjeux non technologiques
 Compétitivité des procédés,
efficacité matière/énergie
 Création de standards,
interopérabilité
 Qualité
 Nouveaux business models
dont le MaaS
Parmi les nouveaux procédés nous incluons les
opérations de désassemblage/démantèlement. En
effet les procédés sont inversés : à partir d’un
produit
il
s’agit
de
séparer
au
final
pièces/composants et matières.
Enjeux technologiques
 Modélisation et simulation
des opérations et des flux
(dont bilans énergétiques,
environnementaux, …)
 Identification et gestion des
risques (matières),
traçabilité
 Création/Gestion d’une
nomenclature
 Création de BdD,
standardisation
Enjeux non technologiques
 Création de standards
interopérables
 Maîtrise des risques (santé,
environnement)
 Re-commerce
Enjeux technologiques
Enjeux non technologiques
 Outils de modélisation et de
simulation des équipements
et des systèmes de
production
 Modélisation
multidisciplinaire et
Validation virtuelle (usine
système complexe)
 Outils de supervision et
d’optimisation système
 Techniques de contrôle
(dont non destructif)
 Instrumentation /
Monitoring des opérations
 Suivi de process / Modèle
prédictif
 Self Health Monitoring
appliqué à l’outillage
 Outils de monitoring en
continu (performance (KPI),
extraction automatisée de
connaissance, data mining,
analyse mathématique, ….)
 Diagnostic automatique et
adapté au contexte,
Maintenance prédictive
 Time to market
 Niveau de qualité du produit
fini
 Agilité, flexibilité et
réactivité dans le pilotage de
l’usine
 Performance du système de
production
Outils de production et de gestion
Enjeux technologiques
Enjeux non technologiques
La priorité pour ce domaine est de disposer de
processus et de systèmes agiles afin de répondre aux
variations du marché : variabilité au produit et au
volume. Les innovations se situent à 2 niveaux :
 Outils de conception produit, process et
cycle de vie
 Outils de production et de gestion
 Intégration et configuration
automatique des ressources
 Optimisation des outils de
production
 Architectures des systèmes de
production
 Sécurité de fonctionnement de
systèmes automatisés
 IHM multimodale et sûre,
réalité augmentée
 Robotique collaborative et
cobotique
 Poste et ligne reconfigurables
 Modélisation et optimisation du
poste de travail
 Passage à l’échelle en volume et
en diversité
Outils numériques de conception et de
contrôle
Axe d’innovation 3 : le numérique au cœur des
usines efficientes en ressources
Axe d’innovation 2: Système de production
adaptatif, décisionnel et cognitif
 Standards
 Flexibilité
 Autonomie des équipes de
pilotage
 Interopérabilité
Les lignes de production, d'assemblage et des stocks
doivent être conçues, configurées, contrôlées et
4
maintenues de manière dynamique et optimisée
selon de multiples critères. Pour cela il est nécessaire
d’avoir un modèle intégré et évolutif de l’usine avec
un accès temps réel à toutes les ressources
(matières, machines, main d’œuvre et méthodes,
objets) et avec différents niveaux de visualisation.
Les
différents
intervenant
disposeront
d’informations en lien avec leurs activités et
pourront avoir accès à des KPI (Key Performance
Indicator) corrélés pour observer le fonctionnement
de tout ou partie de l’usine.
De tels outils numériques permettront de concevoir
et de piloter des usines plus efficaces à tout niveau
(gestion de l’activité, de la qualité, gestion
énergétique/ matière, agilité, surface, management
des équipes, ….).
Enjeux technologiques
être agile, flexible et réactive pour répondre
efficacement aux attentes du marché.
Entre autres, ceci impose de revoir le pilotage du
système industriel constitué de l’usine et de son
réseau de fournisseurs. Pour assurer réactivité et
agilité, il faut un système piloté par le produit pour
garantir l’efficacité des décisions.
La flexibilité, la fluidité, l’adaptabilité nécessitent de
simplifier les interactions entre le système de
pilotage et les hommes :
 en supprimant des tâches sans valeur
ajoutée (par exemple saisies multiples),
 en favorisant les activités supportant la
nécessaire montée en gamme / qualité des
produits,
 en proposant des données agrégées pour
faciliter les prises de décision
Enjeux non technologiques
Enjeux technologiques
 Modèle intégré de l’usine
multi-vue, muti-échelle
 Suite logicielle intégrée
portable sur des interfaces
nomades permettant de
suivre et manager l’ensemble
du fonctionnement de l’usine
 Outils de simulation et
d’analyse des données
« multi-vues » (qualité,
économique,
environnemental,
maintenance …)
 Réseau de capteurs /
actionneurs
 Connectivité, Internet des
objets dans l’usine
 Réseaux d’ateliers, d’usines
 Sécurisation des données
 Efficacité matière/énergie
 Gestion des flux (du discret
au continu)
 Une logistique adaptative
optimisée
 Standards et
interopérabilité
 Continuité de la supervision
 Approche globale
permanente
 Gestion de configuration et
opérationnalité
Axe d’innovation 4: Le Manufacturing centré sur
l’humain










Réalité virtuelle
Réalité augmentée
Gestion de la connaissance
Capture de geste
Analyse de scène
Interopérabilité des
systèmes de captage et
d’information
IHM intuitive contextualisée
Connectivité, Internet des
objets dans l’usine
Réseaux d’ateliers, d’usines
Sécurisation des données
Enjeux non technologiques
 Fluidité pilotage
 Acquisition et partage de la
connaissance
 Ergonomie cognitive
 Acceptabilité nouveaux outils
 Prise de décision « in the fly »
 Renforcement de l’autonomie à
chaque niveau de la chaîne de
commandement
Le manque d’attractivité de l’industrie
manufacturière
L’âge moyen des employés de l’industrie
manufacturière en France est élevé : en moyenne, il
est de XX avec YY% de la population située au-dessus
de ZZ (Toyota = 32 ans). Compte-tenu de cette
situation, et dès maintenant dans la décennie en
cours, il y a un fort besoin de main d’œuvre qualifiée,
à l’exemple de cette étude réalisée pour le secteur
automobile.
L’homme acteur du pilotage du système industriel
Dans un contexte d’augmentation de la
personnalisation, de réduction du délai de mise sur
le marché d’un nouveau produit, l’usine du futur doit
5
Enjeux technologiques
Enjeux non technologiques
 Formation en réalité
virtuelle
 Formation en réalité
augmentée
 Systèmes d’auto évaluation
 Réseaux sociaux de l’usine
 Méthodes et outils de
partage de l’information
 Formation permanente sur
le terrain, en interaction
avec les opérations
 Valorisation et
reconnaissance des acteurs
 Responsabilisation
 Travail bien fait
 Fierté au travail
 Qualité du management
La qualité de vie au travail, un besoin sociétal
Or, en France, à l’exception notable d’Airbus, aucune
entreprise manufacturière ne fait partie des 15
entreprises jugées comme les plus attractives (voir
graphique ci-dessous).
 Santé et la sécurité
 Ergonomie : cet axe de travail est d’autant plus
important que nous sommes dans un contexte
d’âge moyen élevé des opérateurs de fabrication
en 2013 en France
 Qualité du Management: il faut continuer à
travailler sur les compétences attendues des
managers ainsi qu’aux formations associées
 Responsabilisation des acteurs
Enjeux technologiques
Un des premiers axes du renforcement de
l’attractivité est de renforcer l’image technologique
des activités de production par la mise en place
d’innovations performantes et efficaces.
Tant pour ces nouvelles technologies que pour les
activités « traditionnelles », il faut savoir attirer et
conserver des talents au sein de l’industrie
manufacturière. Il faut construire des parcours de
carrière valorisant et offrir des formations initiales et
continues permettant l’adaptation des compétences.
 Robotique collaborative
 Marche de substitution
(intervention humaine)
 Sûreté de fonctionnement
(technologies contribuant à
la)
 Cobotique
 Assistance à la manipulation
 Exo squelette
 Systèmes d’auto évaluation
 Réseaux sociaux de l’usine
 Méthodes et outils de
partage de l’information
Enjeux non technologiques








Sûreté de fonctionnement
Ergonomie
Santé / Sécurité
Valorisation et
reconnaissance des acteurs
Responsabilisation
Travail bien fait
Fierté au travail
Qualité du management
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