Les OEM - fournisseurs de modules de machines individuels ou de machines/systèmes complexes - disposent du savoir-faire nécessaire pour offrir aux utilisateurs de machines les fonctions clés, qui constituent l'élément de différenciation le plus important, d'une manière économiquement fructueuse, et pour étendre ces fonctions afin d'inclure des composants et des services numériques IIoT.
Numérisation des systèmes de production : Devenir intelligent tout en restant à l'abri des dangers ?
Les thèmes de la numérisation / IIoT des systèmes de production sont omniprésents dans les médias d'information générale et occupent une place importante dans les médias spécialisés. De plus en plus de nouveaux mots-clés apparaissent au cours de ce processus. Des entreprises telles qu'Amazon et Uber sont souvent citées en exemple, démontrant au monde entier comment les stratégies de numérisation peuvent être utilisées pour atteindre le succès économique par la numérisation cohérente du commerce en ligne et de la logistique (Amazon) ou par l'utilisation numérique des ressources existantes (Uber). Par conséquent, les équipementiers de biens d'équipement se posent également la question : Pouvons-nous obtenir un succès aussi rapide grâce à la numérisation et, si oui, comment ?
Tout d'abord, le thème de la numérisation / de l'IIoT pour les systèmes de production doit être davantage circonscrit. Nous examinerons les étapes possibles de la numérisation tout au long du cycle de vie typique d'une machine (VDMA) ou, plus précisément, uniquement les mesures qui concernent les produits, services ou autres prestations pouvant être offerts à un utilisateur final. Nous n'examinerons pas les technologies et les modèles commerciaux entièrement nouveaux qui sont techniquement concevables, mais qui n'ont actuellement aucun cadre juridique (comme les commandes et les paiements de machine à machine, par exemple). Un aspect fondamental doit être mentionné à l'avance. Certains experts se demandent si la numérisation et les technologies IIoT dans le domaine de la construction de machines et d'installations ont le moindre potentiel pour entraîner des changements fondamentaux, voire perturbateurs, dans les modèles d'entreprise existants. Gunter Dueck, auteur, business angel et ancien directeur technique d'IBM, commente dans ce contexte : "Lorsque le déluge arrive, construisez des bateaux, pas des digues... Construisons-nous des bateaux pour naviguer vers le futur continent numérique ? Cela signifie que nous sommes à la recherche d'innovations numériques qui façonneront notre nouvelle ère".
"Nous resterons définitivement des ingénieurs en mécanique
Une étude intitulée "Digitalization in Mechanical Engineering", réalisée en 2018 par la Fondation Hans Böckler, présente les choses de manière plus concrète et cite un expert d'une entreprise allemande : "Nous resterons définitivement des ingénieurs en mécanique et ne deviendrons pas une entreprise de logiciels." Mais nous avons besoin de logiciels et de réseaux pour mieux vendre nos machines et nous assurer qu'elles restent attrayantes. En nous appuyant sur la numérisation, nous voulons aider les clients à mieux résoudre leurs problèmes. "Avant tout, nous voulons tirer parti du potentiel numérique pour faire en sorte que personne ne s'interpose entre nous et nos clients. Il s'agit d'une stratégie prospective, couplée à une stratégie de couverture, afin qu'aucun perturbateur - Amazon, Google, Microsoft ou autres acteurs similaires - ne finisse par nous aliéner de nos clients". En définitive, la pression concurrentielle ne laisse pas d'autre choix aux équipementiers de biens d'équipement : ils doivent faire face à la numérisation émergente ! La question n'est donc pas de savoir si, mais comment. L'état actuel de la numérisation et les priorités nécessaires dans la construction de machines et d'installations sont toutefois évalués de manière très différente par les parties concernées. La fondation IMPULS de la VDMA, par exemple, a résumé l'état des lieux dans l'avant-propos d'une étude de 2016 comme suit : "L'industrie 4.0 est arrivée dans la construction mécanique et d'installations allemande. Les entreprises jouent un rôle de premier plan, notamment en tant que fournisseurs de technologies et de services numériques en réseau ... Pour les clients du monde entier, une valeur ajoutée supplémentaire est créée".
Gunther Kegel, président du conseil d'administration de Pepperl+Fuchs et actuel président de la ZVEI, a fait le commentaire suivant lors d'une interview en juin 2018 : " Cependant, je pense que [...] notre rythme pour aller de l'avant est plutôt lent. Les possibilités sont si diverses que nous devons choisir très consciemment laquelle des nombreuses ressources est utilisée, des degrés de liberté sont autorisés et peut-être que quelque chose de nouveau sera créé. Il faut faire la part des choses entre ce qui doit être mis en œuvre et ce qui ne l'est pas encore, car cela semble encore trop lointain" Les déclarations montrent à quel point la situation de l'ingénierie mécanique est évaluée différemment par les acteurs eux-mêmes. Fin 2019, Commerzbank AG a tenté une évaluation quantitative de la digitalisation dans l'industrie mécanique allemande : "Une évolution décisive vers l'entreprise numérique est l'intégration de solutions de plateforme, tant au niveau des processus et des services qu'au niveau des ventes. Entre-temps, trois entreprises sur quatre du secteur déclarent que de telles plateformes IIoT sont importantes pour elles, et près de 30 % utilisent déjà des solutions correspondantes". Cela signifie que plus de la moitié des fabricants allemands de machines et d'installations n'ont encore pris aucune mesure sur le thème de la numérisation / de l'IIoT. La situation est similaire dans d'autres pays dotés d'une industrie mécanique comparable.
Modèles de réussite pour la numérisation
En tant qu'équipementier de systèmes de production, il est important d'identifier les acteurs les plus importants dans le domaine de la numérisation / de l'IIoT dans l'industrie - et d'examiner leur rôle, leurs capacités et leurs intérêts (voir également le rapport de situation VDI/VDE [9]) :
En outre, la numérisation dans le domaine des biens d'équipement ne peut être considérée comme une tendance isolée, mais doit être intégrée dans les principales tendances actuelles. Les plus importantes sont les suivantes :
Industrie 4.0 / production industrielle de produits individuels - Les utilisateurs finaux s'attendent à une variabilité de plus en plus grande des systèmes de fabrication : il doit être possible de fabriquer la gamme la plus large possible de produits en petites et moyennes quantités en exploitant le même système.
Les installations de production doivent être modulables et offrir des possibilités d'extension ultérieure rentable des systèmes existants en termes de capacité et de production.
La diminution des marges des équipementiers sur les nouvelles installations, combinée aux attentes élevées des utilisateurs finaux en matière de maintenance et de service, rend l'expansion des modèles commerciaux basés sur les coûts du cycle de vie (LCC = Life Cycle Costs) avec de nouveaux concepts commerciaux (y compris la maintenance, le service, les services de modernisation, par exemple la "maintenance prédictive") de plus en plus économique pour les équipementiers également, et donc de plus en plus significative.
Les attentes des utilisateurs en matière d'interopérabilité des modules et des sous-systèmes de machines sont en constante augmentation; les machines et les modules de machines provenant de différents fournisseurs doivent être aussi faciles que possible à combiner dans une seule ligne de production. Il en résulte une plus grande comparabilité et une concurrence plus rude pour les équipementiers. Toutes ces exigences ne peuvent être conciliées de manière très efficace dans la construction de machines et d'installations, tant sur le plan technique qu'économique, que si les systèmes de production sont systématiquement modulaires, évolutifs à différents stades d'expansion et, en dernier ressort, également interconnectables. Ce n'est qu'avec des machines modulaires en réseau que l'on peut réussir économiquement à long terme - pour plus de détails, consultez l'article de HARTING sur la modularisation : "Jusqu'à quel point la technologie de production peut-elle être granulaire ?
Étant donné que le succès économique de la numérisation dans l'industrie mécanique peut varier considérablement d'un segment à l'autre et qu'il dépend notamment de l'orientation de l'entreprise et des modèles commerciaux, nous ne ferons pas de recommandations ici.
Pour répondre à ces questions, il convient de consulter des études actuelles : par exemple, le "Baromètre de l'industrie 4.0 / Résumé 2019" de MHP [9] ou l'"Étude de marché Communication industrielle / Industrie 4.0" de VDMA / M. Rothhöft [10].
Sur la base de l'expérience des clients de HARTING dans divers sous-segments de l'ingénierie mécanique et dans différents pays, trois aspects doivent être abordés en premier lieu :
Les fonctions et les éléments logiciels existants du système initial doivent être classés par ordre de priorité:
Les fonctions clés qui reflètent les compétences essentielles de l'équipementier ;
Fonctions de base qui s'appliquent à l'ensemble du système mais qui ne sont pas liées à l'expertise de base ;
Fonctions supplémentaires ou auxiliaires qui sont d'une importance secondaire pour l'équipementier et l'utilisateur final et qui sont généralement achetées en tant que sous-systèmes ;
2. Recueillez ensuite les connaissances des utilisateurs finaux (clients) et de vos propres experts sur les projets de numérisation possibles et donnez la préférence aux fonctions et aux éléments logiciels hautement prioritaires. Comparez-les avec l'expertise des concurrents, si possible, et utilisez-les pour dresser une liste d'exigences. La structure doit être modulaire tout au long du processus et aussi spécifique que possible, en se concentrant sur les fonctions prioritaires et les logiciels associés.
3. L'étape suivante consiste à évaluer la faisabilité de la numérisation des différents modules fonctionnels. Au cours de cette étape, il est conseillé d'impliquer tous vos propres experts OEM tout au long de la chaîne de services - développement et conception, planification de projet et ventes, fabrication et assemblage, documentation, service et services après-vente. En outre, des évaluations peuvent être obtenues auprès de spécialistes externes et les spécifications ou normes déjà élaborées peuvent servir de modèle (par exemple, celles de l'UMATI). N'oubliez pas la phrase : "Nous resterons définitivement des constructeurs de machines et ne deviendrons pas une entreprise de logiciels"
Les plus grands défis pour les équipementiers
La contradiction entre les diverses exigences individuelles des clients en matière de machines et la nécessité économique de limiter le nombre de modules/processus nécessaires à cette fin (en particulier pour les fonctions clés). Les équipementiers résolvent déjà ce problème aujourd'hui en "décomposant" systématiquement leurs systèmes en unités logiques et en les modularisant. Pour agir économiquement dans ce domaine de la numérisation, il convient de prendre en compte les éléments suivants.
Dans le cadre des futurs projets de numérisation, il convient d'utiliser et d'agréger au niveau modulaire "le plus bas" le plus grand nombre possible de données technologiques et de données relatives aux machines existantes, c'est-à-dire d'utiliser les sources, les données et les modèles de machines et de processus déjà disponibles. Il convient d'accorder une attention particulière à l'"intelligence" précédemment inutilisée ou sous-utilisée des composants d'automatisation tels que les entraînements, les capteurs d'état des machines ou des processus, etc.
À tous les niveaux supérieurs (périphérie et au-delà), l'accent devrait être mis sur les interfaces physiques avec des normes aussi ouvertes et orientées vers l'avenir que possible, ainsi que sur les logiciels et les protocoles de communication les plus récents.
Des objectifs trop ambitieux et mal définis, associés à des attentes excessives concernant les effets économiques de la numérisation, conduisent à la frustration. D'une part, les projets concernés sont souvent surchargés d'attentes de la part de la direction de l'OEM, mais d'autre part, ils ne disposent pas de ressources suffisantes. Pour le développement, la mise en œuvre et le soutien continu des projets de numérisation, il est donc conseillé de ne pas essayer de tout faire en même temps.
La règle suivante s'applique plutôt :
Les sous-projets doivent être définis module par module et se concentrer sur les fonctions clés hautement prioritaires.
La conception des interfaces au niveau physique et au niveau des données doit être aussi moderne que possible et ouverte aux mises à jour et améliorations logicielles ultérieures (en particulier pour les utilisateurs finaux).
Les participants doivent être répartis en groupes de projet interdisciplinaires afin de permettre, d'une part, un échange dynamique et constant d'informations et, d'autre part, l'accès au niveau de gestion de l'équipementier en vue de la correction des objectifs à court terme et à tout moment.
La règle primordiale est donc la suivante :
Si la modularité des projets de numérisation (le "logiciel") suit la modularité des machines et des systèmes (le "matériel") et est équipée des interfaces physiques et de données les plus récentes, vous disposez, en tant qu'OEM, d'un système économiquement et techniquement optimal pour répondre aux besoins actuels des clients.
Ce système est alors également équipé de manière optimale pour faire face à des exigences futures en constante augmentation et, dans certains cas, encore inconnues.
Les interfaces jouent un rôle important dans les systèmes de production modulaires en réseau : elles sont les "lignes de vie, les voies nerveuses et les synapses" et créent l'infrastructure nécessaire pour les transitions entre les modules et les machines, la zone périphérique, l'usine et d'autres niveaux supérieurs. Le groupe technologique HARTING propose des solutions pour toutes les interfaces requises dans les technologies modernes et futures de commande, d'entraînement, d'interface homme-machine et de communication pour les systèmes de production afin de mettre en œuvre et de poursuivre la numérisation dans ce domaine sans restrictions fonctionnelles.
Références
M. Bode, F. Bünting, K. Geißdörfer, "Rechenbuch der Lebenszykluskosten" (Livre de calcul du coût du cycle de vie), VDMA Verlag, ISBN 978-3-8163-0617-7
G Dueck, "Heute schon einen Prozess optimiert ?" (Avez-vous optimisé un processus aujourd'hui ?), 2020, Campus Verlag, ISBN 978-3-593-51084-2
Jürgen Dispan, Martin Schwarz-Kocher, "Digitalisierung im Maschinenbau" (numérisation dans l'ingénierie mécanique), 2018, Fondation Hans Böckler, Düsseldorf
Fondation IMPULS, VDMA ; étude "Digital-Vernetztes Denken in der Produktion" (pensée numérique en réseau dans la production), novembre 2016, Karlsruhe
Commerzbank AG, Industry Report "Maschinenbau in Deutschland" (Ingénierie mécanique en Allemagne), 2019, Francfort-sur-le-Main,
Rapport sur l'industrie Commerzbank AG Rapport d'étape VDI/VDE "Digitale Chancen und Bedrohungen - Geschäftsmodelle für Industrie 4.0" (Opportunités et menaces numériques - modèles commerciaux pour l'industrie 4.0), mai 2016
T Huber, A. Henkel, MHP Management and IT Consulting Ltd. "Industrie 4.0 Barometer, Zusammenfassung 2019" (Baromètre de l'industrie 4.0, résumé 2019)
Baromètre de l'industrie 4.0, résumé 2019 M. Rothhöft, VDMA "Marktstudie Industrielle Kommunikation / Industrie 4.0" (Étude de marché Communication industrielle / Industrie 4.0), Association d'automatisation électrique VDMA
Jakob Dueck
Position: Responsable de segment industriel Machines
- Département: Gestion des segments de l'industrie
- Entreprise: HARTING Technology Group