Qu’est-ce que la fabrication numérique? Le terme s’applique autant aux bras robotisés d’une usine de fabrication de voitures qu’aux capteurs des appareils photo numériques. Il fait essentiellement référence à l’utilisation de l’automatisation, de la robotique et de l’intelligence artificielle (IA) pour améliorer et simplifier tous les aspects du processus de production, du concept initial à l’utilisateur final.
Le virage numérique de l’industrie manufacturière permet l’émergence de nouvelles technologies qui augmentent la productivité. La taille du marché de la fabrication numérique connaît une croissance fulgurante, et la technologie qui y est associée évolue rapidement. Afin de rester compétitif sur le marché actuel, il est essentiel de comprendre le passé, le présent et l’avenir de la fabrication numérique.
Le passé de la fabrication numérique
Un article publié en 2009 dans le Journal of Engineering Manufacture raconte brièvement les débuts de la fabrication numérique. Les systèmes de contrôle des stocks et de planification des besoins matières (PBM) de la fin du 20e siècle utilisent les premiers algorithmes informatiques pour optimiser les chaînes logistiques de produits. Avec l’évolution de la fabrication numérique, la productique permet d’améliorer l’efficacité des procédés de production en déterminant la meilleure disposition des équipements dans l’usine. La conception assistée par ordinateur (CAO) simplifie la phase de prototypage du développement de produits.
Grâce à l’apparition des machines-outils à commande numérique par calculateur (CNC) dans les années 90, les technologies de conception et de fabrication numérique permettent une transition sans heurts entre le concept et la fabrication du produit. Un fabricant d’appareils photo numériques peut concevoir un prototype de monture d’objectif avec un logiciel de CAO et l’usiner à l’aide d’une machine-outil à CNC le même jour. La fabrication numérique englobe tous les aspects du cycle de vie d’un produit, de la conception à la gestion des stocks.
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Le présent de la fabrication numérique
Actuellement, la fabrication numérique utilise des systèmes de gestion du cycle de vie du produit (GCVP). Un fabricant d’écharpes en soie à impression numérique conçoit les motifs sur un logiciel, détermine la disposition des équipements dans l’usine sur un autre, interagit avec les fournisseurs et calcule les besoins en matériaux à l’aide d’un système PBM, puis assure la distribution grâce à un autre logiciel. L’intégration de processus de fabrication numérique distincts dans un système GCVP augmente l’efficacité tout au long du cycle de vie d’un produit.
La fabrication intelligente basée sur les jumeaux numériques est un élément essentiel des systèmes GCVP modernes. Une simulation virtuelle d’un produit ou d’un appareil est mise à jour avec des données en temps réel, ce qui permet un suivi virtuel des procédés de production et un degré d’automatisation du contrôle de la qualité sans précédent. Par exemple, un fabricant de textiles numériques peut surveiller les niveaux d’encre d’une presse à soie virtuelle selon les motifs et le nombre d’écharpes produites par jour. Il peut ajuster les niveaux d’encre si le jumeau numérique produit un nombre trop élevé ou insuffisant d’écharpes pour répondre à la demande actuelle. Une vidéo virale sur YouTube a-t-elle augmenté la demande pour les tissus à carreaux?
Un logiciel de surveillance des médias sociaux peut transmettre des données directement au jumeau numérique, qui peut ensuite donner des instructions à son équivalent réel afin de modifier radicalement l’approvisionnement en encre.
En ce moment, des entreprises comme le Groupe Alibaba perturbent le marché en utilisant la collecte de données pour améliorer les prévisions de ventes et brosser un portrait en temps réel des préférences des consommateurs. La fabrication basée sur les jumeaux numériques permet d’atteindre l’excellence grâce à la reproduction virtuelle d’une usine. Le fabricant d’écharpes en soie se sert d’un système GCVP intelligent qui ordonne aux machines de l’usine d’utiliser un nouveau motif en fonction de l’augmentation de la demande des consommateurs. Le système intelligent produit un nombre optimal d’écharpes en réponse à la demande, tout en diminuant les pertes et en améliorant la satisfaction des clients.
Ces applications de la fabrication numérique profitent de l’intelligence artificielle pour ajuster les simulations et l’analyse des données à une réalité en perpétuel changement. L’IA apporte une touche d’agilité pour contrer la complexité d’un système de GCVP de fabrication numérique. Un algorithme statique, dépourvu de capacité d’adaptation à de nouvelles circonstances, perd rapidement de son utilité. Les systèmes intelligents de GCVP actuellement en service évolueront certainement de façon significative au cours des prochaines années.
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L’avenir de la fabrication numérique
De la stratégie de marketing numérique des fabricants à l’optimisation de la disposition des équipements dans l’usine, il semble que l’automatisation, l’IA et les robots aient envahi presque tous les domaines. Pourtant, quelques secteurs, comme les entreprises pharmaceutiques, tardent à adopter la fabrication numérique. Lorsque celles-ci, de même que les entreprises des secteurs de l’imagerie médicale et d’autres sciences de la vie, prendront le virage des technologies intelligentes et de l’automatisation, le domaine changera de façon stupéfiante. La conversion d’une usine de produits biomédicaux de la production d’un vaccin à un autre pourrait être automatisée et contrôlée à l’aide d’une technologie de pointe de fabrication intelligente basée sur des jumeaux numériques.
Compte tenu de la puissance requise par les systèmes d’IA et de la quantité impressionnante de données qui doivent être collectées et analysées pour assurer le fonctionnement d’une usine, on cite souvent l’informatique sans serveur comme caractéristique typique de la fabrication numérique. Sans avoir à gérer des serveurs, une entreprise de fabrication de vaccins peut surveiller la production en temps réel grâce à un système de GCVP intelligent guidé par les données, installé sur un serveur virtuel.
Cependant, le terme « informatique sans serveur » n’est pas exact. Les serveurs existent toujours, mais ils sont contrôlés par une tierce partie. À l’avenir, la fabrication numérique s’affranchira peut-être du stockage des principaux logiciels et des bases de données sur les serveurs d’un tiers. Les fabricants avertis s’orientent déjà vers des serveurs détenus par l’entreprise et gérés à l’aide de logiciels propriétaires.
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Les experts prévoient l’émergence de spécialistes pour piloter ces nouvelles technologies de fabrication numérique.
La fabrication numérique à l’ère de l’industrie 4.0
Nous sommes à l’heure de l’industrie 4.0 : la quatrième révolution industrielle, caractérisée par l’automatisation et la numérisation de la fabrication. Ce qui a commencé par la mise en place d’algorithmes d’optimisation de la chaîne logistique a évolué vers une virtualisation globale de la conception du produit, du marketing numérique, du contrôle de la qualité et de nombreux autres aspects du processus de fabrication. Désormais, les entreprises de fabrication numérique qui souhaitent réussir ne pourront plus envisager séparément leur infrastructure manufacturière et la combinaison de matériel informatique et de logiciels.
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