Le concept d'automatisation est simple : créer des outils qui effectuent des tâches avec un minimum d'intervention humaine. Et la motivation pour plus d'automatisation est simple : les entreprises peuvent faire plus avec moins. « Plus » signifie que les entreprises peuvent vendre et livrer un volume plus élevé de produits et services que jamais auparavant. « Moins » fait référence au fait que, grâce à l'automatisation, moins de ressources sont nécessaires.

L'automatisation en pratique

Les choses sont plus compliquées dans le monde réel puisque l'automatisation peut donner des résultats différents selon la manière dont les entreprises la mettent en œuvre et l'adoptent. Cependant, il y a quelques éléments que presque tous les types d'automatisation ont en commun. Cela inclut des éléments tels que :

• Investissement initial significatif
  Cela signifie généralement que l'automatisation ne générera pas de profit pendant un certain temps (mois ou même années, selon le type d'automatisation). Étant donné que la plupart des entreprises ont des budgets limités, dépenser pour l'automatisation signifie généralement emprunter de l'argent.
• Maintenance
  Cela peut être coûteux en raison de la complexité des équipements et logiciels d'automatisation. Les coûts de maintenance incluent les réparations, les calibrations, les pièces de rechange et les services offerts par les fabricants d'équipements et leurs partenaires.
• L'obsolescence est inévitable
  Les entreprises doivent tenir compte de l'obsolescence pour optimiser leur investissement. La fin de vie de toute technologie ou équipement peut être à la fois perturbante et coûteuse. Cela est encore aggravé par la transition vers une nouvelle technologie, qui peut également être coûteuse à acheter et à mettre en œuvre.

Le graphique ci-dessous montre un scénario hypothétique des coûts et profits potentiels pendant le cycle de vie de l'automatisation, de la sélection et de la mise en œuvre à la maintenance et à l'optimisation. Les coûts initiaux ont un impact négatif sur la rentabilité ; cependant, cela change au fil du temps à mesure que l'automatisation est adoptée et optimisée.

Cet article ne se concentre pas exclusivement sur le principal composant de l'Industrie 4.0, l'automatisation industrielle, car tout type d'automatisation peut contribuer au succès d'une entreprise.

Examinons divers types d'automatisation et leurs avantages ou inconvénients.

Automatisation traditionnelle

Les formes primaires d'automatisation existent depuis des millénaires, mais la Première Révolution Industrielle a permis d'automatiser les opérations à grande échelle. Comme décrit dans ma précédente chronique mensuelle, la Seconde Révolution Industrielle et la Troisième Révolution Industrielle ont créé les conditions propices à une expansion mondiale alimentée par la technologie. À mesure que les entreprises étendaient leurs opérations, elles ont commencé à utiliser des logiciels, puis plus tard Internet, pour accroître la productivité et suivre efficacement les coûts et les revenus.

Le logiciel est omniprésent mais nécessite plus qu'une implication humaine minimale

Si vous utilisez des logiciels d'entreprise, vous avez probablement remarqué qu'ils nécessitent une saisie de données, une configuration et une maintenance. Ce sont des activités très chronophages, surtout pour des logiciels sophistiqués tels que les systèmes ERP. Bien que le passage au cloud ait rendu la maintenance plus gérable, d'autres défis subsistent. Un nouveau problème apporté par la consumérisation des logiciels est la tendance « apportez votre propre logiciel », également connue sous le nom de shadow IT. En conséquence, les utilisateurs peuvent utiliser des logiciels non formellement acquis, mis en œuvre et maintenus par leur employeur. Ces outils peuvent aider les employés dans leurs tâches quotidiennes, cependant, ces outils peuvent poser des défis, tels que l'incapacité d'intégrer ces outils avec d'autres logiciels de l'entreprise. La confidentialité et la sécurité sont un autre problème puisque les entreprises ont peu ou pas de contrôle sur ces outils.

Le principal avantage des logiciels d'entreprise est qu'il existe des produits et solutions pour à peu près tous les besoins commerciaux. Cela peut inclure la comptabilité, les RH, les ventes, le marketing, les achats, la gestion des stocks, et même la production de produits.

Commande numérique par ordinateur (CNC) et automate programmable (PLC)

À mesure que les équipements devenaient plus sophistiqués, les entreprises ont essayé de trouver des moyens de les contrôler avec une intervention humaine limitée. Certaines entreprises ont utilisé des capteurs sur le terrain pour suivre l'utilisation des équipements et des caractéristiques environnementales importantes telles que la température et l'humidité. Les fournisseurs d'actifs fixes ont créé des logiciels qui analysent les informations recueillies par ces capteurs pour identifier les problèmes potentiels avant qu'ils ne s'aggravent, tels que la surchauffe. Ces solutions ont été nommées logiciels de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) et sont utilisés pour surveiller les données des équipements en temps réel. Les outils SCADA peuvent traduire les instructions de travail en langage machine afin que les actifs fixes fonctionnent comme ils le devraient.

Cependant, il y a quelques inconvénients à ces outils. Les logiciels SCADA nécessitent généralement du matériel spécifique tel qu'un automate programmable (PLC), qui sont des ordinateurs durcis pour une utilisation industrielle, pour fonctionner correctement. SCADA et PLC peuvent être difficiles à mettre en œuvre et à maintenir dans plusieurs installations. De plus, ces outils ne sont compatibles qu'avec des actifs fixes sophistiqués, qui sont généralement coûteux.

Nouveaux types d'automatisation

Les nouvelles avancées technologiques, y compris l'impression 3D et les robots autonomes, ne sont pas différentes des anciennes simplement parce qu'elles sont nouvelles. Une autre différence fondamentale est qu'elles peuvent effectuer des opérations sans intervention humaine. Leur but n'est pas de remplacer les employés mais d'automatiser les tâches banales et répétitives afin que les gens puissent se concentrer sur des tâches complexes. C'est fascinant puisque Peter Drucker, l'un des pères du management moderne, l'avait prédit dans les années 90 lorsqu'il a inventé le terme « travailleur du savoir ». Son essai de 1992 La nouvelle société des organisations suggérait que « la connaissance est la ressource principale pour les individus et pour l'économie dans son ensemble ». Il avait prédit que « cette transformation ne sera pas achevée avant 2010 ou 2020 ».

Les nouveaux types d'automatisation décrits ci-dessous aident les employés à se concentrer sur le travail de connaissance en automatisant les tâches répétitives. La plupart d'entre eux ne sont pas encore courants, principalement en raison de leurs coûts et d'autres limitations, mais ils perturbent déjà de nombreux secteurs industriels, y compris la fabrication et la logistique.

Bots et logiciels d'automatisation des processus robotiques (RPA)

Un bot est un logiciel programmé pour effectuer des tâches automatiquement. Contrairement aux logiciels d'entreprise qui couvrent plusieurs opérations, les bots sont utilisés pour des tâches très spécifiques, y compris les transferts de fichiers ou la fourniture de réponses simples à des questions de base. J'ai récemment interagi avec un bot créé par une chaîne de pharmacies. Bien que le bot puisse donner beaucoup d'informations sur les médicaments, l'adresse de la pharmacie et d'autres informations génériques, il n'a pas pu me dire pourquoi l'ordonnance était retardée. Certains bots sont plus intelligents que d'autres, mais leur objectif principal est d'effectuer des tâches répétitives qui sont simples et directes.

J'ai consulté les avis sur G2 pour les logiciels d'automatisation des processus robotiques (RPA) pour voir comment les entreprises utilisent les bots. Le nuage de mots ci-dessous résume les utilisations les plus importantes des bots. Les avantages les plus courants étaient la réduction du temps, une meilleure efficacité du travail, le remplacement d'Excel et moins d'implication humaine. En ce qui concerne l'utilisation des bots pour des besoins commerciaux spécifiques, les plus mentionnés étaient les e-mails, les projets et la finance. Il n'y avait aucune mention des opérations de fabrication effectuées par des bots et seulement quelques références à l'inventaire et à la chaîne d'approvisionnement.

Les bots sont relativement faciles à adopter. Cependant, ils n'ont pas de taux d'adoption plus élevés car ils ne sont pas utilisables pour tous les départements d'une entreprise, du moins pas encore. Les entreprises peuvent créer des bots personnalisés pour leurs besoins spécifiques, mais cela nécessite généralement un investissement plus important dans les logiciels RPA et du personnel qualifié.

Impression 3D ou bricolage pour la fabrication légère

La fabrication additive (un nom sophistiqué pour l'impression 3D) permet aux entreprises de créer rapidement des objets et des produits qui peuvent être vendus ou utilisés comme composants et pièces. L'impression 3D nécessite un investissement important dans le matériel (l'imprimante) et les matériaux utilisés pour l'impression. Il existe également des logiciels d'impression 3D, qui peuvent être livrés avec l'imprimante ou séparément. Un autre défi de l'impression 3D est l'adaptation des modèles 3D aux logiciels d'impression 3D. Un modèle 3D de l'objet est nécessaire avant son impression. Habituellement, cela peut être créé avec des logiciels de conception assistée par ordinateur. Les entreprises peuvent utiliser des logiciels de bibliothèques CAO pour éviter les coûts initiaux. Cela permet aux utilisateurs de trouver des milliers de modèles 3D qui peuvent être facilement téléchargés et modifiés, sans avoir la connaissance approfondie pour les construire à partir de zéro.

Bien que les imprimantes 3D fassent la une des journaux pour leur capacité à créer de petites maisons et un bateau de 25 pieds et 5 000 livres, ce type de technologie est principalement utilisé pour créer de petites pièces. Un autre inconvénient de l'impression 3D est qu'elle ne peut pas imprimer des outils ou des équipements qui ont des pièces mobiles, tels que des moteurs. Théoriquement, toutes les pièces d'un moteur peuvent être imprimées séparément, puis assemblées. Cependant, en pratique, la plupart des matériaux d'impression 3D ne sont pas assez robustes pour créer des pièces de moteur solides.

Internet des objets (IoT) et IoT industriel

L'Internet des objets (IoT) est un système qui connecte des appareils de tous types en utilisant Internet. Cela inclut les téléphones, les machines et des actifs plus sophistiqués. Lorsqu'il est combiné avec des technologies telles que le GPS ou la RFID, les réseaux IoT peuvent être utilisés pour suivre des personnes, des véhicules et même des animaux. Les applications IoT couvrent souvent différentes opérations commerciales telles que la fabrication et la maintenance, les ventes, le service sur le terrain et la chaîne d'approvisionnement.

Similaire à la commande numérique par ordinateur (CNC), l'IoT nécessite du matériel et des réseaux physiques, qui sont maintenus à l'aide de plateformes IoT. Il existe des produits logiciels pour la gestion des appareils, le développement d'applications IoT ou l'analyse IoT. Ces produits ne sont pas toujours étroitement intégrés, ce qui rend difficile l'adoption de l'IoT par les entreprises.

Un inconvénient majeur de l'IoT est le fait qu'il nécessite des réseaux complexes pour échanger des données entre les appareils. Les appareils de base comme les smartphones peuvent utiliser des connexions Internet Wi-Fi, mais les équipements sophistiqués nécessitent des capteurs et des réseaux personnalisés qui nécessitent de la maintenance et consomment beaucoup d'énergie. L'IoT peut nécessiter son propre réseau dédié. C'est en partie pourquoi les opérateurs de télécommunications ont récemment commencé à fournir des réseaux à bande étroite et à faible consommation pour l'IoT.

Les robots peuvent être intelligents, mais ils ne sont pas toujours intelligents

Les robots ont été utilisés dans des secteurs industriels comme la fabrication depuis des décennies. La principale caractéristique des robots était qu'ils pouvaient effectuer des opérations complexes, mais ils ne pouvaient pas apprendre. Sans donner aux robots des instructions claires et des données, ils ne pouvaient tout simplement pas fonctionner.

Les robots autonomes utilisent l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique pour s'adapter à leur environnement. Par exemple, les robots d'entrepôt peuvent éviter les personnes et d'autres objets en mouvement. Dans la fabrication, les robots intelligents peuvent arrêter d'effectuer des tâches spécifiques lorsqu'ils détectent une personne à proximité. Certains robots peuvent se maintenir eux-mêmes - pas entièrement mais des choses simples comme trouver et se connecter à une station de charge.

Comme indiqué ci-dessous, le marché des robots industriels devrait croître de manière significative à court terme.

Source : Fédération Internationale de Robotique

Pour l'instant, les robots sont encore coûteux, et la plupart des entreprises ne peuvent pas se permettre d'investir dans des robots autonomes. Il convient de mentionner que l'environnement physique dans lequel les robots fonctionnent peut avoir un impact sur leur efficacité. Cela signifie que l'infrastructure industrielle telle que les entrepôts et les installations de production peut également devoir être améliorée.

Automatisation complète et Industrie 4.0

L'automatisation complète est très rare et il n'existe que quelques exemples d'entrepôts et d'usines entièrement automatisés :

• Le premier entrepôt « sans humain » au monde a ouvert à Shanghai en juin 2018 et utilise 20 robots pour une surface de 40 000 mètres carrés. Il n'est pas 100 % sans humain car il nécessite encore cinq personnes pour entretenir les machines. À titre de comparaison, un entrepôt de cette taille emploie généralement 500 employés.
• Les installations de fabrication sans lumière (ou sombres) reposent sur des robots qui peuvent travailler dans le noir. Le principal avantage est que les robots peuvent travailler 24 heures par jour et être plus efficaces que les humains. Un excellent exemple de fabrication sans lumière est Fanuc, une entreprise japonaise où les robots fabriquent d'autres robots.

Bien que l'automatisation complète soit encore à ses débuts, elle devrait s'accélérer. L'automatisation complète offrira des avantages significatifs aux entreprises, tels que :

• En raison de la précision supérieure des robots et de leur disponibilité illimitée, les entreprises connaîtront une productivité et une efficacité accrues.
• Cette technologie améliorera la sécurité des employés, qui seront moins impliqués dans des travaux dangereux, et des consommateurs, qui bénéficieront d'une meilleure qualité de produit.
• L'automatisation complète signifie un temps de mise sur le marché plus court et une personnalisation des produits plus facile, car les robots s'adaptent plus rapidement aux nouvelles instructions de travail que les humains.

Malgré toutes les technologies intelligentes disponibles aujourd'hui, atteindre l'automatisation complète prendra des décennies. Pensez aux robots autonomes comme à des enfants - ils peuvent apprendre, mais leur performance future dépend de ce que nous leur enseignons et comment. Tout comme les enfants, les robots ont besoin de plus que d'informations ; ils ont besoin de comprendre la logique derrière ce qu'ils font.

Comme mentionné dans un article de recherche sur Les tendances futures de l'automatisation des processus, « Un problème clé en ingénierie de contrôle est l'application à des systèmes hautement complexes : le couplage de systèmes hétérogènes compliqués et de grande taille dans lesquels différentes disciplines sont impliquées et différents types d'informations sont disponibles ou doivent être découvertes. »

Bien que ce rapport ait été publié en 2007, je pense que sa conclusion s'applique encore aujourd'hui.