Quelles formes de maintenance dans l’usine du futur ?

Internet des objets, intelligence artificielle, fabrication additive… L’usine du futur fait un large appel au numérique. Ce pilotage par la donnée permet de généraliser la maintenance prédictive.
 
Place à la 4ème révolution industrielle. Après la mécanisation, l’industrialisation et l’automatisation, le numérique fait une entrée remarquée dans nos usines. La fabrication additive, l’internet des objets, la robotique et l’intelligence artificielle changent en profondeur la façon dont les produits sont conçus, fabriqués et maintenus.
 
Dans ce concept d’usine du futur ou d’industrie 4.0 comme on l’appelle outre-Rhin, les sites de production sont irrigués par un flot continu de données. Alors que l’informatisation s’arrêtait aux postes de CAO/DAO des bureaux d’études, tout le cycle de vie d’un produit peut aujourd’hui être numérisé, de la conception avec la maquette numérique jusqu’à la maintenance en passant par la logistique.

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Prévenir les pannes, allonger la durée de vie des équipements

Dans l’usine du futur data driven, la production est aussi pilotée par la donnée. Du contrôle numérique du robot au MES (Manufacturing Execution System), la collecte en temps réel des données de production va délivrer de précieux indicateurs de qualité, de performance et de disponibilité.
 
Le premier bénéfice de l’usine du futur, c’est bien sûr la maintenance prédictive. En plaçant des capteurs de pression, de température ou de vibration sur un équipement, un industriel connaît en temps réel son état de santé et peut, ainsi, prévenir les pannes ou des dérives dans le cadre de sa politique de qualité produit.
 
En fonction de la qualité des fluides ou du niveau de température s’approchant des seuils critiques, le système établira un risque de défaillance nécessitant ou non la planification d’une intervention.
 
La maintenance prédictive concourt aussi à l’allongement de la durée de vie d’un équipement, correctement surveillé et entretenu. En ayant une connaissance intime de son fonctionnement, l’industriel pourra optimiser les paramètres de fonctionnement.

La disponibilité des équipements, priorité absolue des industriels

Les enjeux sont donc loin d’être neutres. Selon une étude menée par L’Usine Nouvelle et KPMG, deux tiers des industriels placent la disponibilité des équipements comme leur priorité absolue devant la réduction des coûts et l’amélioration de la qualité.
 
Le numérique leur permet de répondre à cet objectif de réduire au maximum les temps d’arrêt. Toute indisponibilité pénalise la productivité, entraîne des surcoûts. D’éventuels retards de livraison ou des baisses de qualité peuvent aussi affecter l’image de l’entreprise.
 

Objectif : « zero downtime »

Pour tendre vers le « zero downtime », les industriels s’outillent. Toujours selon la même étude, 83 % des sondés disent avoir déployé ou être en passe de le faire une solution de gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO), 78 % un outil de télémaintenance, 60 % une solution de maintenance prédictive. La réalité virtuelle et augmentée (30 %) et la fabrication additive (34 %) arrivent bien après.
 
Pour autant, si la moitié des industriels interrogés disent déjà mettre en place la maintenance prédictive, la maintenance préventive reste la forme de maintenance la plus courante (91 % des répondants). L’adoption du prédictif est notamment freinée par le manque de compétences en numérique.

L’aéronautique, la production d’acier : deux cas d’école

Certains secteurs d’activité sont plus intéressés que d’autres à capitaliser sur la maintenance prédictive. L’aéronautique est particulièrement en pointe dans ce domaine, la maintenance représentant son plus gros poste de dépense après le carburant.
 
Tous les acteurs de la chaîne ont un intérêt à prévenir les pannes. Les compagnies aériennes réduisent la durée d’immobilisation au sol de leurs aéronefs. Les motoristes, quant à eux, diminuent leur stock de pièces détachées. Safran s’est ainsi doté d’une entité dédiée au big data (Safran Analytics) tandis qu’Airbus propose son propre service de maintenance prédictive aux compagnies aériennes.
 
Autre cas de figure : la production d’acier. Les plaques d’acier passent successivement par des phases de chauffage, de refroidissement, de bain. En plaçant des caméras couplées à la reconnaissance de formes sur une ligne de production, on peut vérifier les paramètres de production et la qualité de surface de l’acier produit.
 
Les mesures remontées peuvent apporter des indications supplémentaires sur exploitation des machines. Un rouleau abîmé peut créer une déformation à la surface de la plaque d’acier. Elle n’est pas encore rédhibitoire au point de vue de la qualité mais la détection des premières dérives permet d’engager des opérations de maintenance prédictive.

De précieuses données sur l’exploitation des produits

Si la maintenance prédictive associe étroitement intelligence artificielle et internet des objets (IoT), ce n’est pas le seul intérêt de rendre les équipements “intelligents”. Grâce aux objets connectés, l’industriel conserve un lien avec son produit même une fois commercialisé. Il sait comment son produit est utilisé, quelles fonctionnalités ont été adoptées.
 
Le fabriquant fera évoluer le produit en conséquence et préparera son successeur en se basant sur des données d’utilisation réelles. Il pourra aussi optimiser les services de maintenance associés. Ce feed-back est autrement bien plus précieux que toutes les enquêtes de satisfaction.
 
De nouveaux modèles économiques peuvent aussi émerger comme la facturation à l’usage. Pour reprendre l’exemple de l’aéronautique, des motoristes proposent déjà des contrats de maintenance à l’heure de vol.

La fabrication additive pour imprimer des pièces détachées

L’usine du futur fait aussi un large appel à l’impression 3D, appelée ici fabrication additive car elle procède par dépôts de matière et non à leur retrait comme avec les process d’usinage. Elle permet de créer de petites séries de pièces avec des personnalisations quasiment infinies.
 
Pour les opérations de maintenance, la fabrication additive permet d’imprimer des pièces de rechange au plus près des sites, réduisant d’autant les stocks et la logistique.
 

Le rôle de l’homme valorisé

Enfin, l’usine du futur valorise le rôle de l’homme. Alors qu’il a longtemps été asservi à la machine, c’est aujourd’hui cette dernière qui se met à son service. Avec la cobotique – mot valise associant « collaboration » et « robotique » – le robot partage le même espace que l’homme et effectue à sa place les tâches difficiles, répétitives, ingrates ou dangereuses.
 
L’homme est, lui, augmenté. Equipé d’un casque de réalité augmentée, l’agent de maintenance dispose, en surimpression, de toutes les informations utiles qui vont guider son travail (plans, fiches techniques…).
 
La réalité virtuelle va, elle, servir de support de formation. Plongé dans un univers immersif, le technicien de maintenance va accomplir les gestes qu’il devra reproduire en situation réelle. Il peut recommencer à l’infini, filmer sa prestation et ainsi s’améliorer en continu.