Développement de produits intelligents dans l’Industrie 4.0

A. Développement de produits intelligents dans l’Industrie 4.0

La quatrième révolution industrielle comprend un ensemble d’avancées qui concernent à la fois les produits et les processus. Le Développement de Produits Intelligents (DPI) est l’un des aspects critiques de ce nouveau paradigme industriel, représentant plusieurs potentiels pour les organisations et les marchés. En outre, l’émergence et les capacités des produits intelligents sont analysées, ainsi que leurs potentiels centraux dans le cadre de l’Industrie 4.0.

Les changements perturbateurs abordés par l’Industrie 4.0 ont eu un impact sur l’ensemble du cycle de vie des produits, avec l’émergence d’outils numériques avancés pour le développement et le prototypage de produits qui comprennent des plateformes informatiques avancées, telles que la Réalité Virtuelle et Augmentée (RVA).

A1. Industrie 4.0

L’Industrie 4.0 est un concept largement adopté comme moteur dans l’industrie numérique et est basé sur le projet Industrie 4.0 développé par le gouvernement allemand. Ce projet a été annoncé à la Foire internationale de Hanovre en 2011 et, selon la théorie de l’Industrie 4.0, l’industrie numérique est basée sur des produits personnalisables, développés dans un environnement de fabrication flexible.

La valeur des produits intelligents ne résidera pas seulement dans leurs capacités physiques, mais aussi dans l’amélioration de l’expérience des clients et des partenaires fournisseurs. Dès les premières étapes de l’ingénierie et de la conception, chaque aspect est intégré à des services de haute qualité dans une nouvelle catégorie de produits hybrides.

Le nouveau concept de fabrication développé par l’initiative Industrie 4.0 intègre des machines, des processus, des logiciels, des capteurs, des processeurs et des technologies de communication. Tous ces systèmes ont une composante informatique, ainsi qu’une interaction physique avec le monde réel, fournissant ainsi une interface significative entre les deux.

Le paysage industriel a changé au cours des dernières décennies en raison des avancées technologiques successives. Ces dernières années, le terme Industrie 4.0 a fait son apparition et une attention accrue a été portée à ce phénomène. Comme les trois premières révolutions industrielles qui ont résulté d’avancées technologiques perturbatrices, l’Industrie 4.0 peut être considérée comme la quatrième révolution industrielle.

Ce nouveau paradigme industriel aura une influence considérable sur le secteur industriel car il représente un ensemble d’avancées technologiques pertinentes concernant les robots intelligents, les Systèmes Cyber-Physiques (SCP), le Big Data, la Réalité Augmentée (RA) et l’Internet of Things (IoT). Dans le cadre de l’Industrie 4.0, tout ce qui se trouve dans l’environnement de fabrication est intégré, échangeant des informations de manière autonome, déclenchant des actions et contrôlant chacun indépendamment, ce qui permet la création de processus plus intelligents.

A2. Potentiels des produits intelligents dans l’Industrie 4.0

De nos jours, le terme « Intelligent » est devenu très répandu et, bien qu’il soit généralement utilisé par les organisations et les chercheurs, il n’existe pas de définition cohérente. Ce concept est souvent lié à l’utilisation d’appareils indépendants qui coopèrent en réseau avec d’autres appareils intelligents et peuvent effectuer des actions basées sur des mises à jour en temps réel.

L’Industrie 4.0 est axée sur la création de produits et de processus intelligents par la transformation d’usines conventionnelles en usines intelligentes.

Les usines intelligentes sont l’une des caractéristiques essentielles de ce nouveau paradigme industriel. Il s’agit d’une solution de fabrication qui permet la mise en œuvre de processus flexibles et adaptatifs, adaptés à la satisfaction dynamique et rapide des exigences du marché en matière de complexité élevée. En outre, les usines intelligentes peuvent gérer la complexité et accroître l’efficacité de la fabrication. L’environnement d’une usine intelligente se caractérise par une intercommunication en réseau entre les ressources humaines, les machines et les objets, tels que les produits intelligents.

Les produits intelligents sont intégrés à l’ensemble du processus de fabrication et soutiennent activement leur processus de fabrication, en contrôlant les différentes étapes de production de manière autonome. En outre, en tant que produits finis, les produits intelligents connaissent les paramètres dans lesquels ils doivent être utilisés, fournissant des informations sur leur état tout au long de leur cycle de vie. Ces systèmes intégrés peuvent être gérés en temps réel tout au long de la chaîne de valeur, optimisant ainsi l’usine intelligente en ce qui concerne la logistique, la production, la maintenance et les processus de gestion commerciale.

B. Produits intelligents pour l’industrie numérique 4.0

Les produits intelligents intégrés dans les flux de production actuels peuvent s’auto-traiter, stocker des données, communiquer et interagir dans l’écosystème industriel.

Depuis les premières approches qui permettent aux produits de s’identifier via la RFID (Radio Frequency IDentification), les capacités des produits à fournir des informations ont évolué.

Aujourd’hui, les produits intelligents ne fournissent pas seulement leur identité, mais décrivent également leur état et l’historique de leur cycle de vie. Ils sont capables de calculer des algorithmes et de faire de l’apprentissage automatique, ce qui les rend aptes à traiter des étapes ultérieures, notamment les étapes du produit aboutissant au produit fini, mais aussi les opérations de maintenance à venir.

C. Développement de produits intelligents

Les produits intelligents sont l’un des aspects critiques de la transformation industrielle émergente qui influence positivement le balancement des produits et des processus. L’Industrie 4.0 offre un ensemble de nouvelles opportunités pour le Développement de Produits Intelligents (DPI) avec l’émergence de nouvelles technologies comprenant des plateformes informatiques avancées.

C1. Développement de nouveaux produits

La quatrième révolution industrielle qui se dessine est synonyme d’usines et de fabrication intelligente, avec un haut degré d’automatisation et de grandes quantités d’informations dans les réseaux. L’adoption de ce nouveau paradigme industriel et la production de produits intelligents et connectés impliquent d’excellents changements dans l’ensemble de la chaîne de valeur de l’organisation, notamment dans les processus de développement de produit.

Pour rester compétitives et répondre aux exigences du marché dans un environnement qui évolue rapidement, les entreprises doivent relever de nombreux défis, en introduisant continuellement de nouveaux produits, processus et technologies et en étant plus efficaces que leurs concurrents dans le développement de leurs produits.

Les processus de développement de produits ont connu plusieurs avancées au cours des dernières années en termes de théorie, de méthodes et d’approches. Dans le passé, les entreprises avaient l’habitude de concentrer leurs processus de développement de produits sur la sortie périodique de produits. Cependant, ce processus devient plus itératif, et les entreprises améliorent continuellement leurs produits.

Les tendances en matière de développement de produits sont fortement influencées par les nouvelles avancées technologiques qui ont donné naissance à un nouveau type de produits innovants et par l’évolution des nouvelles exigences du marché. D’autre part, la société joue un rôle essentiel dans les questions d’impact environnemental, de durabilité, de santé et de sécurité.

C.2 La Réalité Augmentée (RA) dans le Développement de Produits Intelligents (DPI)

La Réalité Augmentée est une technologie qui combine le monde physique avec des textes et des images ou des animations générés par ordinateur, offrant ainsi une expérience d’interaction intuitive aux utilisateurs. La RA peut être définie comme une vue directe ou indirecte en temps réel d’un environnement du monde réel amélioré ou augmenté, combinant des objets réels et virtuels. En d’autres termes, la RA est utilisée pour compléter l’environnement physique, en superposant des informations numériques générées par ordinateur, telles que du son, de la vidéo et des graphiques. Elle vise à simplifier l’expérience de l’utilisateur en lui apportant des informations virtuelles et en améliorant sa perception et son interaction avec le monde réel, en augmentant le sens de la réalité en temps réel.

La RA est une variante de la RV puisque leurs technologies et les composants de leurs systèmes sont très similaires. Cependant, contrairement à la RV dont le but est d’immerger les utilisateurs dans un monde simulé et virtuel, la RA a pour but d’augmenter les graphiques et les informations générés par ordinateur sur des objets réels. Alors que la RV prend en charge les phases de développement de produits sans environnement physique, la RA se concentre sur l’environnement physique et les produits physiques, en augmentant la réalité par l’ajout d’informations pertinentes qui facilitent la conception et les processus de développement de produits intelligents.

Des techniques avancées telles que la RV et la RA sont introduites dans le développement de produit, représentant un grand potentiel pour le design industriel et le prototypage interactif augmenté. Ces outils de conception collaborative peuvent faciliter le partage du savoir-faire, en améliorant la vision du monde physique avec des informations supplémentaires et des représentations générées par ordinateur du produit en cours de développement.

La RA n’est pas seulement utilisée pour améliorer le processus de prototypage, mais aussi comme un outil qui augmente la perception du produit et favorise la communication entre toutes les parties prenantes.

Conclusions

La quatrième révolution industrielle réunira les mondes numérique et physique, en les intégrant pour améliorer les processus et les produits. Ce nouveau concept de fabrication représente une opportunité d’améliorer la productivité et l’efficacité des entreprises en utilisant un produit intelligent pour communiquer avec un environnement industriel. Les produits intelligents et connectés offrent de nouvelles opportunités pour de nouvelles fonctionnalités, une plus grande fiabilité et de nouvelles capacités, ainsi que l’introduction de chaînes de valeur disruptives.

L’Industrie 4.0 offre un ensemble de nouvelles opportunités avec l’émergence de nouvelles technologies disruptives et de pointe qui représentent un potentiel massif pour le design industriel et le prototypage. Les technologies numériques avancées qui comprennent des plateformes informatiques avancées, telles que la RV et la RA, sont introduites dans le domaine du DPI et commencent à réécrire les règles des processus de développement de produits. La combinaison du prototypage physique et virtuel ou augmenté permet la création rentable de produits intelligents hautement flexibles et fournit un rendu réaliste de l’apparence et du comportement du produit.

Le fait de réunir la conception et la visualisation augmente la perception du produit. Elle favorise la communication entre toutes les parties prenantes, créant des environnements plus collaboratifs, qui représentent un excellent potentiel pour accroître la compétitivité des organisations, plaçant les entreprises qui adoptent ces approches DPI à la pointe de la technologie.