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© Ali Motamedi Introduction à l'industrie 4.0 BIM870 – Construction 4.0 et BIM

© Ali Motamedi Introduction à l'industrie 4.0 BIM870 – Construction 4.0 et BIM connecté Prof. Ali Motamedi Prof. Ivanka Iordanova 1 © Ali Motamedi Qu’est-ce que l’industrie 4.0? • La quatrième révolution industrielle. • Cela fait référence à une nouvelle phase de la révolution industrielle qui se concentre fortement sur l'interconnectivité, l'automatisation, l'apprentissage automatique et les données en temps réel. • L'industrie 4.0 (parfois appelée IIoT ou fabrication intelligente (Smart Manufacturing)) associe la production physique et les opérations à la technologie numérique intelligente, à l'apprentissage automatique et aux mégadonnées pour créer un écosystème plus holistique et mieux connecté pour les entreprises qui se concentrent sur la fabrication et la gestion de la chaîne d'approvisionnement. • L'industrie 4.0 ne consiste pas seulement à investir dans de nouvelles technologies et de nouveaux outils pour améliorer l'efficacité de la fabrication, mais à révolutionner la façon dont votre entreprise fonctionne et se développe. epicore.com https://www.epicor.com/en-ae/resource-center/articles/what-is-industry-4-0/ 2 © Ali Motamedi Qu’est-ce que l’industrie 4.0? 3 © Ali Motamedi Qu’est-ce que l’industrie 4.0? • La première révolution industrielle • La fabrication est passée d'une concentration sur le travail manuel effectué par des personnes et aidé par des animaux, à une forme de travail plus optimisée effectuée par des personnes grâce à l'utilisation de machine à vapeur et d'autres types de machines-outils. • La deuxième révolution industrielle • A commencé avec l'introduction de l'acier et l'utilisation de l'électricité dans les usines. • C'est au cours de cette phase que des concepts de production de masse comme le montage à la chaîne (assembly line) ont été introduits pour augmenter la productivité. • La troisième révolution industrielle • Les fabricants ont commencé à intégrer davantage de technologies électroniques - et éventuellement informatiques - dans leurs usines. • Au cours de cette période, les fabricants ont commencé à faire face à un changement qui mettait moins l'accent sur la technologie analogique et mécanique et davantage sur la technologie numérique et les logiciels d'automatisation. • La quatrième révolution industrielle ou industrie 4.0 • L'industrie 4.0 met l'accent sur la technologie numérique à un tout autre niveau grâce à l'interconnectivité via l'Internet des Objets (IdO), l'accès aux données en temps réel et l'introduction de systèmes cyber-physiques. epicore.com https://www.epicor.com/en-ae/resource-center/articles/what-is-industry-4-0/ 4 © Ali Motamedi 5 L’industrie 4.0 – Son évolution 1ère Révolution 2ème Révolution 3ème Révolution 4ème Révolution INDUSTRIE 1.0 Mécanisation, machine à vapeur, métier à tisser INDUSTRIE 2.0 Production massive, montage à la chaîne, énergie électrique INDUSTRIE 3.0 Automatisation, ordinateurs et électronique INDUSTRIE 4.0 Systèmes cyber- physiques, internet des objets (IdO), réseaux © Ali Motamedi Système cyber-physique • Cette révolution industrielle est basée sur les systèmes cyber- physiques. • Les entités de l'industrie sont connectées numériquement les unes aux autres et fonctionnent intelligemment en synchronisation pour une efficacité maximale. • Un système cyber-physique (sigle: CPS, de l'anglais Cyber-Physical System) est un système où les éléments informatiques collaborent pour le contrôle et la commande d'entités physiques. (L’organisation virtuelle CPS) Ablifree business network 6 © Ali Motamedi Qu’est-ce que l’industrie 4.0? Solutions PLM Instructions de travail électroniques Robot Simulation Logiciel de simulation d’usines Planification et ordonnancement Maintenance préventive Assistance d'experts à distance Gestion des opérations de fabrication (MOM) Simulation de robot Conception / simulation de contraintes GKN Aerospace Plateforme IdO Objets (Machines, dispositifs, produits, composants, matériel) Appareils utilisateurs (PC, tablettes, smartphones) Services web (réseaux sociaux, météo…) Applications métier (ERP, CRM, PLM) 7 © Ali Motamedi Blocs de construction BCG Analysis Mégadonnées et analytique Robots autonomes Simulation L’internet des objets industriel Cybersécurité Le cloud Fabrication additive Réalité augmentée Intégration de systèmes horizontaux et verticaux https://www.bcg.com/en-ca/capabilities/operations/embracing-industry-4.0-rediscovering-growth.aspx 8 © Ali Motamedi Les étapes de développement de la transformation numérique Les nouvelles technologies conduisent à de nouvelles architectures à tous les niveaux de l'industrie 4.0 source: Fraunhofer IPA Thomas Bauernhansl Systemès mécatroniques 1950 4 Autonomie 1 Numérisation 2 Virtualisation 3 Connectivité Systèmes Cyber-physiques Systèmes autonomes 1990 1980 2000 Ombre numérique Système opérateur Jumeaux numériques Apprentissag e automatique Core Architecture Core Technology Image numérique de processus analogiques (par ex. Technologie NC, CAD 2-D, MRP / ERP,…) Modélisation numérique des processus (ex: CAD / CAM, FEM, usine numérique,…) Intégration de tous les processus de création de valeur via les télécommunications à large bande (par exemple IoT industriel, cloud computing,…) La combinaison des technologies classiques et de l'intelligence artificielle crée des systèmes autonomes et auto- organisés (par exemple, des systèmes de transport autonomes, des robots autonomes,…) Industrie 4.0 2010 2020 Systèmes électromécaniques 5G/TSN Plateforme s 9 © Ali Motamedi Principes de conception de l'industrie 4.0 • Interopérabilité: capacité des systèmes (machines, appareils, capteurs et personnes) (humains et usines intelligentes) à communiquer via l'Internet des objets (IdO). • Transparence de l'information: la capacité des systèmes d'information à créer une copie virtuelle du monde physique (ou de l’usine intelligente) qui est créée en reliant les données des capteurs (provenant de la surveillance des processus physiques) aux modèles d'installations virtuelles et aux modèles de simulation. • Virtualisation: un «jumeau numérique» des usines intelligentes et des chaînes de valeur / sites Web de l'industrie • Assistance technique: la capacité des systèmes d'assistance à soutenir les humains en agrégeant et en visualisant les informations de manière compréhensible pour prendre des décisions éclairées et résoudre les problèmes urgents à bref délai. • Décisions décentralisées: capacité des systèmes cyber-physiques à prendre des décisions par eux-mêmes et à exécuter leurs tâches de la manière la plus autonome possible. • Capacité en temps réel: la capacité de collecter et d'analyser des données et de fournir des informations immédiatement. • Modularité: adaptation flexible des usines intelligentes aux exigences changeantes des modules individuels. GKN Aerospace Fraser (2019) 10 © Ali Motamedi Principes de conception de l'industrie 4.0 GKN Aerospace 11 © Ali Motamedi Systèmes cyber-physiques et IIoT 12 © Ali Motamedi Convergence du physique et du virtuel • L'industrie 4.0 est propulsée par: • Systèmes / capteurs avec microprocesseurs intégrés, qui permettent la convergence des mondes physiques et virtuels sous la forme de «systèmes cyber-physiques». • La possibilité de mettre en réseau des ressources, des informations, des objets et des personnes pour créer l'Internet des objets (IoT). GKN Aerospace 13 © Ali Motamedi Qu'est-ce que l’IdO (IoT) et l'IIoT? • L'Internet des objets (IdO) est une extension naturelle de SCADA (supervisory control and data acquisition), une catégorie de logiciel d'application pour le contrôle de processus. • La collecte de données en temps réel à partir d'emplacements distants pour contrôler l'équipement et les conditions. • Le matériel rassemble et alimente les données dans un ordinateur sur lequel le logiciel SCADA est installé, où il est ensuite traité et présenté en temps opportun. Last Generation SCADA First Generation IIoT Pranami (2019) 14 © Ali Motamedi Process Engineer HSSE (Health, Security, Safety, Environmental) Reliability Manager Machines Manager SCADA – Un aperçu SCADA Operator Console Controller Analog Input Analog Output Digital Input / Output Wireless Input Wireless Gateway Server Cloud Network LAN Pranami (2019) 15 © Ali Motamedi Concept similaire à l’IdO • Il existe plusieurs autres concepts tels que l'Internet de tout (IoE), Internet industriel et Machine-to-machine (M2M) qui ont des fonctionnalités similaires ou en commun avec l’IdO. • Un graphique d’éclaircissement du concept. 16 © Ali Motamedi CPS et IoT • Un système cyberphysique est caractérisé par un actif physique, tel qu'une machine, et son jumeau numérique; essentiellement un modèle logiciel qui imite le comportement de l'actif physique. En revanche, l'IoT dans le langage courant est généralement limité aux actifs physiques, pas à leurs modèles numériques. (Bagheri and Lee, 2015) Designworldonline.com 17 © Ali Motamedi Cyber-Physical System (Sawhney et al. 2020) 18 © Ali Motamedi IoT-CPS-CPPS-IoS (Sawhney et al. 2020) 19 © Ali Motamedi Références importantes • NIST (2017). Framework for Cyber-Physical Systems: Volume 1, Overview. Version 1.0, National Institute of Standards and Technology Special Publication 1500-201. <https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1500-201> • NIST (2019). Cyber-Physical Systems and Internet of Things, National Institute of Standards and Technology Special Publication 1900-202. <https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1900-202 > 20 © Ali Motamedi IIoT • Les meilleurs fournisseurs enregistrent une croissance de plus de 50%. • La plupart des plateformes se concentrent sur les domaines d'applications industrielles et des villes intelligentes. 21 © Ali Motamedi Acteurs du marché IoT IDC MarketScape (2017) Forrestor Wave Research Q4 2016 22 © Ali Motamedi Taux d'automatisation - Compétences futures 23 © Ali Motamedi La peur des nouvelles technologies grandit Vous êtes viré ! Comment les ordinateurs et les robots volent notre travail - et quels emplois seront toujours sûrs demain. La révolution informatique Le progrès entraîne le chômage source: Clap Club Bauernhansl (2019) 24 © Ali Motamedi Plus de la moitié des emplois actuels ont un potentiel d'automatisation d'au moins 30% source: McKinsey&Company: Jobs Lost, Jobs Gained: Workforce Transitions in a Time of Automation, December 2017 Bauernhansl (2019) 25 © Ali Motamedi Videos • Industrie 4.0 en quelques mots (4:00) • https://www.youtube.com/watch?v=yXpKQT5x0b4 • La quatrième révolution industrielle. L'Industrie 4.0. (3:27) • https://www.youtube.com/watch?v=ncKaEA0QWNU • Notre vision de l'Industrie du Futur (4:44) • https://www.youtube.com/watch?v=yiIYpJzY-PY 26 © Ali Motamedi Youtube Videos (En) • Industrie 4.0 - The Fourth Industrial Revolution (EN) (5:34) • https://www.youtube.com/watch?v=HPRURtORnis • KPMG Industry 4.0 (3:54 – 2:36) • uploads/Industriel/ bim-industrie-4-0.pdf