Vous envisagez d'utiliser l'IoT dans la fabrication ? Lisez ceci en premier

Une récente enquête de McKinsey révèle que les fabricants qui avaient réussi à passer à l'industrie 4.0 avant la pandémie se sentaient mieux équipés pour faire face à la crise. En fait, 94 % des personnes interrogées ont avoué que l'IoT dans la fabrication, ainsi que d'autres technologies, a joué un rôle clé dans le maintien de leurs opérations en ces temps de turbulences.

La recherche prouve que la mise en œuvre de solutions et de services IoT peut non seulement aider le secteur industriel à traverser la crise post-pandémique, mais également améliorer le taux de croissance des entreprises d'environ 25 %.

Continuez à lire pour découvrir les applications IoT dans la fabrication et les défis auxquels vous pourriez vous attendre si vous décidiez de donner à vos installations de fabrication une mise à niveau IoT.

L'adoption de l'IoT dans le secteur manufacturier en chiffres

La numérisation a gagné en popularité dans le secteur manufacturier au cours des dernières années, et cette tendance devrait se poursuivre. Par exemple, le marché de la fabrication intelligente devrait passer d'environ 250 milliards de dollars en 2021 à 658 milliards de dollars d'ici 2029.

Le concept d'usine intelligente ne se limite certainement pas à l'Internet des objets. Il s'appuie également sur d'autres technologies, telles que l'intelligence artificielle (IA), la vision par ordinateur, le big data et différents types d'automatisation. Mais même si nous nous concentrons uniquement sur l'IoT, nous pouvons voir que cette technologie est prometteuse. McKinsey s'attend à ce que le secteur industriel de l'IdO atteigne 500 milliards de dollars d'ici 2025 (contre 290 milliards de dollars en 2020).

Avec un pronostic encore plus prometteur pour l'Internet des objets dans la fabrication, Cisco pense que cette industrie sera parmi les plus grands bénéficiaires de l'IoT dans un avenir proche, car la technologie aura un impact énorme de 3,9 billions de dollars sur ce secteur.

Mais que disent les fabricants ? Selon une récente enquête menée auprès d'entreprises industrielles par PwC, 91 % des personnes interrogées investissent dans des usines numériques, près de la moitié des participants s'attendant à un retour sur investissement après cinq ans, tandis que 3 % espèrent un retour sur investissement rapide au cours de la première année.

Top 6 des cas d'utilisation de l'IoT dans le secteur manufacturier

L'IoT transforme le secteur manufacturier sur trois dimensions :

1. Suivi des actifs industriels
2. Assurer la sécurité
3. Activation de la maintenance prédictive
4. Expérimenter des changements de processus et des conceptions de produits
5. Gagner en visibilité sur la chaîne d'approvisionnement de fabrication
6. Suivi des opérations distantes et externalisées

Suivi des actifs industriels

L'Information Technology & Innovation Foundation (ITIF) rapporte que les solutions IoT qui surveillent l'utilisation des machines peuvent augmenter la productivité de fabrication jusqu'à 25 %.

Les appareils IoT agrègent les données des machines d'usine et les transmettent au cloud pour une analyse détaillée afin de produire des informations sur les paramètres d'utilisation de la machine, tels que le temps de configuration, le temps d'inactivité et les arrêts mineurs, entre autres. Cela donne aux opérateurs de machines une vue détaillée des performances et les informe des problèmes potentiels - par exemple, si une machine est inactive pendant trop longtemps alors qu'une autre machine avec des fonctionnalités similaires est surutilisée.

De plus, les employés peuvent utiliser l'IoT dans la fabrication pour localiser rapidement des articles dans de grands entrepôts. Richard Soley, directeur exécutif de l'Industrial Internet Consortium, a souligné ce problème en disant : « Le client a constaté que ses employés passaient 47 % de leur temps à rechercher les bons outils, mais avec une solution IIoT, on pouvait dire à l'employé que le l'outil dont ils avaient besoin se trouvait à 10 mètres derrière eux et à gauche.

Pour une visibilité des actifs en temps réel, vous pouvez équiper les articles de balises RFID ou Bluetooth. Robert Schmid, technologue en chef chez Deloitte Digital, a rapporté que l'un de ses clients a économisé 3 millions de dollars par an sur chacune de ses lignes de production après avoir équipé son équipement de capteurs de localisation.

Assurer la sécurité

Les capteurs IoT peuvent suivre les conditions de travail et détecter les fuites de matières dangereuses. Par exemple, les capteurs de gaz peuvent détecter les fumées toxiques, avertir en temps opportun un responsable du lieu de travail qui peut évacuer les employés et minimiser les dommages.

Un autre cas d'utilisation de l'IoT dans la fabrication est la protection des employés. Le département américain du Travail a signalé 4 764 accidents mortels liés au travail au cours de la seule année 2020. L'utilisation d'appareils portables dans l'usine pourrait aider les usines à résoudre ce problème redoutable. Les appareils portables peuvent recueillir des données sur l'état de santé des travailleurs. Ils peuvent capturer les données biométriques des personnes, telles que la fréquence cardiaque et la température corporelle, et détecter et signaler tout schéma inhabituel. Cela aide les chefs de quart à repérer les travailleurs qui ne se sentent pas bien et qui sont particulièrement susceptibles de tomber et d'autres blessures.

Un exemple d'IdO dans le secteur manufacturier provient de Nation Waste, Inc., une entreprise de recyclage des déchets. L'entreprise est parfaitement consciente des dangers que représentent les substances toxiques et la machinerie lourde pour la santé humaine. Nation Waste a équipé ses employés de solutions portables IBM Watson IoT et a installé des capteurs sur le lieu de travail. Cela a permis aux responsables de repérer tout signe de fatigue, de déshydratation et d'épuisement parmi les employés et d'agir en fonction de ces informations. Cette initiative a permis de réduire de 60 % les coûts liés aux blessures.

Activation de la maintenance prédictive

Les grands fabricants perdent environ 323 heures de production par an en raison des temps d'arrêt des équipements. Si l'on additionne les pertes de revenus et les pénalités financières potentielles pour les délais non respectés, les coûts associés aux pannes de machines peuvent s'élever à 532 000 $ par heure pour les grandes usines de production. L'utilisation de l'IoT dans la fabrication peut détecter les dysfonctionnements des équipements à un stade précoce, minimiser les temps d'arrêt et, selon McKinsey, réduire les coûts de maintenance d'environ 40 %.

Les capteurs IoT installés sur les équipements industriels collecteront en temps réel des données liées aux performances, notamment la pression, les vibrations, etc. Ces informations sont transmises à la passerelle ou directement au cloud et combinées avec les données de configuration de la machine et son historique d'utilisation pour détecter tout schéma anormal. Les responsables de l'usine auront accès à l'analyse et planifieront d'autres inspections et maintenances afin que l'impact sur le processus de production soit minimal.

Un exemple est celui des pneus de camion compatibles IoT, où des capteurs collectent des données sur l'utilisation des pneus pour planifier l'entretien et le remplacement, évitant ainsi la situation où le pneu explose pendant un trajet de transport, immobilisant le véhicule et retardant la livraison. Volvo a équipé ses camions de capteurs IoT, ce qui a permis de réduire de 70 % le temps de diagnostic et de 25 % le temps de réparation.

En plus de réduire les temps d'arrêt, la maintenance prédictive augmente la durée de vie des équipements, réduit les coûts et diminue le risque d'accidents. C'est un substitut plus efficace et plus sûr à la maintenance traditionnelle avec des inspections programmées, d'autant plus que parfois les machines de fabrication ne sont pas facilement accessibles et qu'il n'est pas sûr de les côtoyer.

Expérimenter des changements de processus et des conceptions de produits

L'IoT pour la fabrication peut être déployé avec l'IA et d'autres technologies pour créer des jumeaux numériques de nouveaux produits et des usines entières. Un jumeau numérique est un modèle informatique d'une machine particulière, d'un processus ou de l'ensemble de l'usine avec tous ses équipements et autres actifs. Il imite le statut et les interactions des composants du monde réel. Les gestionnaires et les ingénieurs peuvent utiliser cette technologie pour mener des expériences, tester de nouveaux processus et observer les conséquences avant d'appliquer les changements dans la vie réelle.

Les jumeaux numériques peuvent aider à simuler de nouvelles lignes de production et à détecter les zones nécessitant une optimisation, à planifier la conception des entrepôts, à exécuter les mises à jour des produits et à optimiser les processus existants pour éliminer les inefficacités. Unilever, un fabricant britannique de biens de consommation, exploite huit jumeaux numériques d'usines situées aux États-Unis, en Europe et en Asie. Couplée à l'informatique décisionnelle, la technologie a permis à l'entreprise de réduire de 90 % par jour le nombre d'alertes nécessitant une présence physique à l'usine.

Les équipes de fabrication peuvent également utiliser des jumeaux numériques pour expérimenter un produit. Par exemple, Ford développe généralement sept modèles virtuels pour chacun de ses véhicules. Chaque modèle couvre un aspect de production différent.

Gagner en visibilité sur la chaîne d'approvisionnement de fabrication

Les solutions de gestion de la chaîne d'approvisionnement basées sur l'IoT permettent aux fabricants d'accéder à des informations en temps réel sur l'emplacement et l'état des articles individuels, ainsi que sur les camions de livraison. Les parties prenantes peuvent également surveiller les conditions de stockage et de livraison des articles, telles que l'humidité, la température, etc. Avec la chaîne d'approvisionnement conventionnelle, les responsables pourraient voir que les articles ne sont endommagés qu'après leur livraison. Mais avec la fabrication intelligente IoT, il est devenu possible de détecter tout dommage ou violation des recommandations de stockage pendant que l'article est encore en transition et de déclencher des ajustements de condition.

Par exemple, imaginez une entreprise pharmaceutique livrant une commande à un centre de distribution en utilisant des chauffeurs tiers. Les articles sensibles à la température sont placés dans un conteneur avec des capteurs attachés. Si le système de refroidissement tombe en panne, des capteurs détectent l'augmentation de température et informent immédiatement l'entreprise pharmaceutique des violations des conditions de stockage. L'entreprise contactera le conducteur pour lui demander de réinitialiser le système de refroidissement, évitant ainsi une éventuelle détérioration du médicament.

Un exemple d'un tel système alimenté par l'IdO est Efento Transport, qui assure l'expédition en toute sécurité des vaccins et des médicaments qui nécessitent une surveillance continue de la température. Les capteurs sans fil lisent et transmettent les données de température. Le système surveille les valeurs et alerte les parties concernées si les lectures dépassent les seuils prédéfinis.

Les fabricants peuvent également placer des capteurs IoT dans les usines pour savoir quels articles sont fabriqués afin d'éviter de passer des commandes en double. Par exemple, l'usine intelligente d'Ericsson au Texas a positionné ce type de tracker d'actifs et a permis d'économiser jusqu'à 5 % des coûts sur les achats de pièces de rechange.

Suivi des opérations distantes et externalisées

Selon Deloitte, les dirigeants de l'industrie manufacturière américaine rapportent qu'il est aujourd'hui 36 % plus difficile de trouver des candidats qualifiés dans le secteur, par rapport à 2018. Ce manque de talents et de capacités locales oblige les fabricants à diversifier les emplacements de leurs opérations. Lors de l'acquisition d'installations de fabrication dans une autre ville ou de la sous-traitance des opérations à un tiers, les entreprises souhaitent toujours surveiller les normes et la vitesse de production. Les capteurs IoT peuvent envoyer des données de performances en temps réel au siège social pour évaluer l'efficacité de la production et les conditions de l'usine, et détecter les dysfonctionnements des équipements sans se rendre physiquement sur le site.

Par exemple, des capteurs sur le toit peuvent détecter et signaler la fumée et les incendies, tandis que des caméras pilotées par l'IoT à l'entrée peuvent surveiller la présence des employés et signaler les accès non autorisés.

Un exemple de surveillance à distance vient d'un fabricant de produits d'assainissement portables, Armal. L'entreprise a constaté une surconsommation d'énergie pour l'éclairage et le refroidissement de son usine de production éloignée. L'un des problèmes était leur machinerie héritée. Armal a embauché un consultant qui a aidé l'entreprise à numériser ses équipements et à déployer l'Internet des objets dans la fabrication pour faciliter la surveillance en temps réel, ce qui a permis de réduire de 30 % les coûts de production et d'énergie.

L'impact commercial des solutions IoT sur l'industrie manufacturière

L'utilisation de l'IoT dans la fabrication présente de nombreux avantages. Voici les plus importants :

Réduction des coûts

L'IoT peut réduire les coûts de fabrication de plusieurs manières, notamment en permettant la maintenance prédictive et la surveillance de la consommation d'énergie.

L'une des principales raisons de la perte de revenus est l'arrêt inattendu et prolongé de l'équipement. Une étude montre qu'un tel obstacle peut coûter jusqu'à 260 000 dollars de l'heure aux grandes usines. Comme nous l'avons établi ci-dessus, les capteurs IoT peuvent détecter un dysfonctionnement ou même une surcharge de l'équipement et alerter le responsable qui peut résoudre ce problème au lieu d'attendre que la machine tombe en panne au milieu du processus de production.

Le déploiement de solutions IoT dans les usines permet également d'optimiser la consommation d'énergie. Chengdu Xihui Water Environmental Co., Ltd fabrique et exploite des usines de traitement des eaux usées. Après avoir installé des capteurs IoT sur ses équipements, l'entreprise a pu corréler la consommation avec les prix de l'énergie et profiter des plages horaires creuses, réduisant ainsi ses coûts énergétiques de 10 %.

Prendre des décisions éclairées

Des capteurs IoT positionnés autour de l'usine diffusent en continu des données en temps réel, qui sont agrégées, analysées et projetées de manière pratique sur des tableaux de bord personnalisés. L'équipe de direction aura toutes les informations importantes et opportunes à portée de main en cas de besoin. Sans l'IdO et l'analytique, il est impossible que les responsables aient une compréhension aussi solide des besoins de l'usine.

Créer un environnement de travail sûr

Les blessures liées au travail sont d'une fréquence alarmante. Des études américaines montrent qu'un employé est blessé au travail toutes les sept secondes. Cela équivaut à 540 blessures par heure. De plus, l'industrie manufacturière est l'une des cinq principales professions avec le plus grand nombre de blessures causant des incapacités.

L'utilisation de solutions IoT pour la fabrication peut aider à améliorer ces sombres statistiques. Les appareils IoT peuvent suivre la santé des employés et informer leurs supérieurs s'ils souffrent de fatigue, de déshydratation ou de toute autre condition qui augmente la probabilité de faire une erreur. Ensuite, des capteurs peuvent surveiller les machines et repérer les comportements inhabituels pouvant entraîner des accidents. De plus, les appareils connectés peuvent surveiller l'environnement de travail et signaler les fuites de gaz, les incendies et autres dangers. Et si un accident se produit, l'IoT peut faciliter l'opération de sauvetage en indiquant, par exemple, les zones où les travailleurs se sont retrouvés piégés.

Rationalisation du processus de production

Les appareils IoT peuvent aider les travailleurs à localiser rapidement des articles dans de grands entrepôts au lieu de passer des heures à se déplacer. Les nouvelles gammes de produits peuvent être testées virtuellement avec des jumeaux numériques au lieu de démarrer la production et d'échouer. Les capteurs aident à surveiller l'état des marchandises transportées pour éviter la détérioration, ce qui retarderait la production car les gestionnaires devront effectuer une nouvelle livraison et l'attendre. Ce ne sont là que quelques exemples de la manière dont l'utilisation de l'IoT dans l'industrie manufacturière peut faciliter la production.

Une récente enquête de PwC a révélé que plus de 80 % des fabricants industriels ont réussi à augmenter leur efficacité opérationnelle à l'aide d'appareils connectés.

Offrir une assistance post-fabrication

Dans les environnements de fabrication conventionnels, les fournisseurs perdent le contact avec les clients après avoir vendu leurs produits. Ils ne sauront pas comment leurs produits fonctionnent à moins que les clients ne déposent une plainte. Avec l'IoT dans la fabrication, l'équipe de production peut recueillir des informations sur ses produits après le déploiement et intégrer des corrections dans les nouvelles versions. Ils peuvent également fidéliser leurs clients en offrant une assistance client rapide et mieux informée en cas de dysfonctionnement de l'équipement.

IoT et fabrication : des défis sur le chemin de la mise en œuvre

Sécurité

Les appareils IoT sont très vulnérables aux failles de sécurité. Selon Kaspersky, il y a eu 1,5 milliard de failles IoT au premier semestre 2021, soit déjà plus du double du nombre pour l'ensemble de 2020. Voici comment Ondrej Krehel, PDG de Lifars, une entreprise de cybersécurité basée à New York, décrit Problèmes de sécurité IoT, « Aucun appareil au monde n'est à 100 % à l'abri de toutes les menaces extérieures. Tout appareil connecté à Internet, où qu'il se trouve, est vulnérable à certains types d'attaques. Cependant, compte tenu de l'interconnectivité des appareils IoT, une simple violation pourrait être catastrophique et exposer des problèmes à tout un réseau d'appareils [à travers l'entreprise], au lieu d'un seul.

Les menaces auxquelles Ondrej fait référence incluent :

• Programmes malveillants avancés qui prennent le contrôle de l'environnement industriel
• Botnets et attaques par déni de service distribué (DDoS)
• Le vol de données
• Ransomware qui peut manipuler des machines

Lorsque les usines traditionnelles déploient l'IoT dans la fabrication, elles se transforment en un système basé sur IP où chaque appareil connecté est vulnérable et peut mettre en danger l'ensemble du réseau. L'histoire offre de nombreux exemples horribles d'entreprises souffrant de failles de sécurité liées à l'IdO. Par exemple, Norsk Hydro, un grand fabricant multinational d'aluminium, a été victime du rançongiciel LockerGora. L'entreprise a dû fermer bon nombre de ses usines de production et déconnecter les autres. L'ensemble de l'épreuve a coûté à Norsk Hydro environ 75 millions de dollars.

Autre constructeur malchanceux, Visser Precision qui opère dans le domaine de la défense. L'infrastructure de l'entreprise a été pénétrée par le rançongiciel DoppelPaymer. En essayant de nettoyer les conséquences de cette attaque, les chercheurs ont découvert que les pirates publiaient ouvertement des documents sensibles, y compris les accords non divulgués de Visser Precision avec SpaceX et Tesla.

Pour minimiser les risques de cyberattaques, les entreprises qui envisagent l'IdO devraient adopter le paradigme de la « sécurité dès la conception ». Les équipes de sécurité doivent configurer les appareils connectés de manière à limiter leur participation aux attaques DDoS et autres et utiliser des composants matériels et logiciels fiables. La sécurité des appareils n'est cependant pas un investissement ponctuel. Des équipes dédiées devront surveiller le réseau pour s'assurer que le logiciel est constamment mis à jour pour suivre les menaces émergentes et détecter les premiers signes d'attaque.

De plus, il est important de prendre soin des données. Les capteurs IoT collectent une énorme quantité d'informations. Tout doit être collecté, transmis et stocké en toute sécurité sans violer la confidentialité et la vie privée.

Des investissements initiaux importants

Un autre facteur qui a tendance à faire hésiter les constructeurs est l'aspect financier. Vous devez investir une somme importante pour mettre en place l'Internet des objets dans le secteur manufacturier, alors que le retour sur investissement peut prendre des années. Les dépenses comprennent le matériel, tel que les capteurs, les passerelles, etc., les logiciels, le cloud ou d'autres unités de stockage, la connectivité et le support technique.

Vous pouvez obtenir une meilleure estimation du budget requis à partir de notre récent article sur les coûts de l'IoT.

Il n'y a aucun moyen d'éviter les dépenses lors de la transformation d'une usine ou d'un entrepôt, mais il existe des moyens de minimiser ces dépenses. Par exemple, vous pouvez louer des équipements avec des capteurs intégrés. Dans ce cas, vous n'avez pas à tout payer en une fois et le vendeur restera impliqué. Ils surveilleront l'équipement et s'assureront qu'il reçoit des mises à jour en temps opportun.

Problèmes d'interopérabilité

Une autre préoccupation importante est de savoir comment intégrer tous les appareils IoT dans l'infrastructure de l'entreprise étant donné le manque de normalisation de l'IoT et les protocoles de communication concurrents. La situation peut devenir encore plus difficile si vous travaillez au sein d'un écosystème de fournisseurs, d'entreprises de logistique et d'autres participants, et que vous devez également être interopérable avec eux.

Pour contourner ce problème, les décideurs doivent communiquer avec tous les partenaires impliqués et rester à jour avec l'évolution des normes IoT. De plus, optez toujours pour les protocoles de communication IoT couramment utilisés, car ils disposent généralement de fonctions de sécurité solides et il y a de meilleures chances d'être interopérables avec la technologie de vos partenaires.

Intégration avec les systèmes hérités

Les systèmes hérités jouent également un rôle important en entravant l'intégration et la numérisation des usines. Dans une enquête auprès des fabricants menée par Forrester Consulting, 53 % des répondants à faible maturité ont avoué que leurs systèmes hérités ne sont pas du tout en mesure de communiquer avec le reste des actifs.

Il n'est pas toujours possible de remplacer les systèmes hérités par des alternatives plus conviviales pour la connectivité, mais les usines peuvent toujours mettre à niveau ces machines avec l'IoT dans la fabrication.

Une option consiste à équiper les machines isolées de capteurs intelligents capables de collecter des données sur les performances de l'appareil et de les envoyer vers le cloud ou un serveur local. Une autre solution, plus complète, consiste à utiliser un kit de mise à niveau qui contient des capteurs IoT en plus d'autres fonctionnalités, telles que l'analyse prédictive. Certains de ces kits sont produits par des fournisseurs pour un type de machine spécifique. D'autres peuvent travailler avec différents systèmes hérités. Une autre possibilité de moderniser les équipements développés à l'ère pré-IoT consiste à utiliser une passerelle. Il connectera non seulement l'actif hérité au reste du système, mais offrira également des fonctionnalités supplémentaires, telles que la sécurité.

Pour résumer

L'IdO dans la fabrication peut apporter de nombreux avantages à votre installation et vous aider à naviguer dans le monde post-pandémique. Transformer votre usine coûte cher, mais si vous restez en arrière, vous risquez de vous séparer de sommes encore plus importantes.

Si vous souhaitez découvrir comment d'autres technologies révolutionnent le secteur industriel, consultez notre récent article sur l'IA dans le secteur manufacturier.

Et si vous souhaitez en savoir plus sur l'Internet des objets, nous avons publié un article détaillé sur l'architecture IoT et des conseils de conception.

Vous envisagez de transformer votre usine avec l'IoT ? Entrer en contact! L'équipe ITRex vous aidera à créer/acheter des appareils IoT, à les connecter à un réseau et à implémenter un logiciel personnalisé si nécessaire. Même votre machinerie pré-Internet peut participer !

Publié à l'origine sur https://itrexgroup.com le 2 juin 2022.