Industrie 4.0

“Industrie 4.0” est un surnom pour notre ère actuelle de technologie numérique dans la fabrication industrielle. Caractérisée par une collaboration entre le travail humain et le travail autonome, la quatrième révolution industrielle s’est développée au-delà des premières capacités informatiques, se distinguant pleinement comme une nouvelle vague de fabrication à partir du début des années 2000. Il repose sur l’informatique en nuage, des outils intelligents et une automatisation optimisée.

PRINCIPAUX ENSEIGNEMENTS

L’industrie 4.0 est un prolongement historique et technologique de la troisième révolution industrielle

Son expansion est marquée par un mélange d’automatisation, de semi-automatisation et de travail humain

Elle met en évidence la transformation numérique comme une stratégie émergente clé

Également connu sous le nom d’Internet industriel ou d’usine numérique, car il repose sur des systèmes cyber-physiques.

Comment en est-on arrivé à la quatrième industrie ?

Les “révolutions industrielles” sont des cadres historiques permettant de comprendre les améliorations technologiques des outils modernes au cours de l’histoire récente. Ce cadre s’appuie sur des preuves historiques provenant de plusieurs civilisations occidentales à partir du milieu du 18e siècle, ces pays étant principalement la Grande-Bretagne, l’Europe et l’Amérique du Nord. Les outils et systèmes industriels que nous utilisons encore aujourd’hui dans la fabrication moderne remontent au complexe industriel qui a commencé à se développer dans les années 1760.

L’utilisation de ce cadre historique, ainsi que la conclusion selon laquelle l’ère moderne se trouve actuellement au milieu de la quatrième révolution industrielle, ont été officiellement référencées pour la première fois en 2016 par le gouvernement allemand. Voici une brève chronologie pour vous mettre au courant :

Première révolution industrielle

La première révolution industrielle, qui s’est déroulée entre 1760 et 1840 environ, s’est caractérisée par l’utilisation de l’énergie mécanique, principalement de l’eau et de la vapeur, dans des opérations industrielles à grande échelle. Grâce à l’adoption d’une énergie mécanique infatigable et bon marché, les usines n’avaient plus besoin d’employer une personne pour chaque tâche ; une machine avait la capacité de produire à une échelle incroyablement rentable, et n’avait peut-être besoin que d’un ou deux travailleurs pour la gérer.

Deuxième révolution industrielle

En réduisant les délais de production, les usines ont pu produire davantage d’articles et investir dans l’élargissement de leur marché, ce qui a entraîné une augmentation de la demande. Ainsi, la production de masse est une autre caractéristique clé de la deuxième révolution industrielle, dont il est généralement admis qu’elle s’est déroulée entre 1871 et 1914 environ. L’industrie 2.0 a largement bénéficié de l’expansion intégrée des réseaux télégraphiques et ferroviaires.

Des inventions essentielles comme l’accès à l’électricité et la chaîne de montage organisée ont amélioré la capacité des usines à incorporer les pièces mécaniques les plus modernes dans le flux de travail humain.

Troisième révolution industrielle

La troisième révolution industrielle se caractérise par les premières introductions de l’informatique et de l’automatisation. Elle a débuté à la fin du 20e siècle, après que la technologie industrielle a ralenti ses progrès à la suite des deux premières guerres mondiales. Le premier ordinateur mécanique à moteur, l’ordinateur Z1, est inventé. Les scientifiques ont rapidement exploré l’ère numérique avec des applications des mathématiques binaires et booléennes.

Quatrième révolution industrielle

L’industrie 4.0 a beaucoup en commun avec l’industrie 3.0 car elle s’appuie sur les applications des systèmes informatiques. Officiellement créée en 2016, l’industrie 4.0 a vu le jour au début du 21e siècle, selon la plupart des historiens.

Dans l’ensemble, l’industrie 4.0 se différencie par l’accent mis sur la numérisation et l’optimisation des données, notamment grâce au cloud computing et à l’Internet industriel des objets. Toutes ces technologies ont été appliquées pour ressembler à ce que l’on appelle une usine numérique intelligente. Plus précisément, les systèmes cyber-physiques (CPS) sont les moteurs des spécifications de l’industrie 4.0 : ils alimentent d’autres technologies pertinentes à cette époque, telles que l’intelligence artificielle, le big data, l’apprentissage automatique et la fabrication additive.

Applications de l’industrie 4.0

Les applications de la transformation numérique sont presque infinies. Les possibilités offertes par la technologie Industrie 4.0 se chevauchent dans de multiples domaines d’innovation.

Voici les principaux moteurs de la quatrième révolution industrielle :

l’usine intelligente
Robotique et intelligence artificielle
Connexion au nuage et intégration au réseau
Fabrication additive
Maintenance prédictive et prévisions
Prévalence de l’économie de la connaissance

Sommes-nous sûrs que nous vivons le quatrième âge de l’industrie ?

Nous pouvons juger où nous nous situons réellement dans ce cadre par le degré d’intégration de nos systèmes avec la technologie qui définit les limites de la révolution industrielle. Un bon indicateur est l’équilibre entre les intégrations verticales et horizontales.

Intégration horizontale

L’exemple classique d’intégration horizontale est la fusion, lorsqu’une entreprise en achète une autre dans un secteur similaire. Dans l’industrie 4.0, le marqueur de l’intégration horizontale est la prévalence de l’économie mondiale de la connaissance. L’industrie 4.0 a entraîné la mondialisation grâce aux opérations numériques via l’informatique en nuage et la communication instantanée nécessaire à la gestion de la chaîne d’approvisionnement. Aujourd’hui, la clientèle d’une entreprise peut être la planète entière si elle choisit d’en faire la publicité.

Intégration verticale

On parle d’intégration verticale lorsqu’une entreprise prend en charge plus d’une étape de la chaîne d’approvisionnement d’un bien ou d’un service transformé. Pour prendre un exemple dans le domaine de la fabrication, imaginons une entreprise qui ne se contente pas de produire de petits moteurs, mais qui assemble ensuite habilement ces moteurs pour en faire des équipements de maintenance plus importants qui sont ensuite vendus en tant que produit final.

En ce qui concerne la technologie à l’ère de l’industrie 4.0, un bon test de l’intégration verticale consiste à voir combien de processus le long de la chaîne de production ont été complètement modifiés grâce à l’innovation industrielle. Avec l’introduction de dispositifs IoT automatisés, des capteurs aux interrupteurs en passant par le suivi, presque toutes les étapes d’un processus industriel sont assistées par une technologie moderne qui a supplanté tous les flux de travail et processus d’il y a plusieurs décennies, dans l’industrie 3.0.

Préoccupations spécifiques de l’industrie 4.0

Comme pour les autres révolutions industrielles, les problèmes de la révolution actuelle sont des problèmes exacerbés de l’ère précédente. Il est normal que des systèmes historiques en évolution s’irritent sous l’effet du stress, mais il est également important d’être conscient des faiblesses de la vie au sommet de la technologie industrielle.

Sécurité : il s’agit probablement du problème le plus important qui se pose dans le cadre de la numérisation industrielle, la cybersécurité doit être un investissement et une priorité. À mesure que les actifs sont numérisés et que les plateformes sont partagées entre les conglomérats d’entreprises, les possibilités de piratage augmentent.

Interopérabilité imposée : à mesure que de plus en plus de technologies (y compris des plateformes, des logiciels, des dispositifs IoT, etc.) sont inventées, les gouvernements et les organisations doivent s’assurer que les entreprises qui créent ces technologies les construiront en gardant à l’esprit l’intérêt du client et en ne monopolisant pas une technologie par le biais d’un produit. Une collaboration accrue entre les systèmes logiciels, ainsi qu’une meilleure intégration entre les technologies de l’information et les technologies de l’information et de la communication, contribueront à résoudre ce problème.

Incertitude de la chaîne d’approvisionnement : avec des problèmes généraux tels que la dégradation de l’environnement, l’épuisement des ressources naturelles, l’instabilité politique et les pénuries de main-d’œuvre, les chaînes d’approvisionnement mondiales sont de plus en plus difficiles à coordonner. Les dirigeants stratégiques auront plus de mal à tenir compte de ces défis à l’avenir.

À quoi ressemblera l’industrie 5.0 ?

Dans le domaine de la fabrication industrielle, certains aiment à qualifier l’avant-garde des processus technologiques d'”industrie 5.0″. Selon eux, la cinquième révolution industrielle ouvrira une nouvelle ère de travail aux côtés de robots et d’autres machines intelligentes. Alors que l’industrie 4.0 incluait la robotique et les technologies intelligentes pour le fonctionnement humain, l’industrie 5.0 inaugure théoriquement une nouvelle ère de travail aux côtés des robots et de collaboration avec eux.

La plupart des géants de l’industrie considèrent que les applications de la robotique, des capteurs automatisés et des technologies intelligentes, ainsi que l’interopérabilité entre les machines et les humains, constituent toujours les fondements de l’industrie 4.0.

Qui sait ? Peut-être qu’une technologie non encore découverte ajoutera à l’avenir un vecteur inattendu à l’optimisation du système.

“Industrie 4.0” ist ein Spitzname für das aktuelle Zeitalter der digitalen Technologie in der industriellen Fertigung. Die vierte industrielle Revolution, die durch die Zusammenarbeit von menschlicher und autonomer Arbeit gekennzeichnet ist, entwickelte sich jenseits der frühen Computerfähigkeiten und zeichnete sich ab Anfang der 2000er Jahre als neue Welle der Fertigung aus. Es basiert auf Cloud Computing, intelligenten Tools und optimierter Automatisierung.

SCHLUSSFOLGERUNGEN

Industrie 4.0 ist eine historische und technologische Erweiterung der dritten industriellen Revolution

Seine Expansion ist durch eine Mischung aus Automatisierung, Halbautomatisierung und menschlicher Arbeit gekennzeichnet

Sie hebt die digitale Transformation als eine wichtige neue Strategie hervor

Auch bekannt als industrielles Internet oder digitale Fabrik, da es auf Cyber-Physical Systems aufbaut

Wie sind wir nun schon bei der vierten Branche angelangt?

“Industrielle Revolutionen” sind ein historischer Rahmen für das Verständnis der technologischen Verbesserungen moderner Werkzeuge in der jüngeren Geschichte. Dieser Rahmen stützt sich auf historische Belege aus verschiedenen westlichen Zivilisationen, die etwa in der Mitte des 18. Jahrhunderts entstanden sind, wobei es sich hauptsächlich um Großbritannien, Europa und Nordamerika handelt. Die industriellen Werkzeuge und Systeme, die wir heute noch in der modernen Fertigung verwenden, gehen auf den industriellen Komplex zurück, der sich ab den 1760er Jahren entwickelte.

Die Verwendung dieses Geschichtsrahmens sowie die Schlussfolgerung, dass sich die Moderne derzeit mitten in der vierten industriellen Revolution befindet, wurde 2016 erstmals offiziell von der deutschen Regierung erwähnt. Hier ist ein kurzer Zeitplan, um Sie auf den neuesten Stand zu bringen:

Erste Industrielle Revolution

Die erste industrielle Revolution, die von etwa 1760 bis 1840 andauerte, war geprägt von mechanischer Energie, vor allem Wasser und Dampf, in groß angelegten industriellen Prozessen. Mit der Einführung unermüdlicher, billiger mechanischer Kraft brauchten die Fabriken nicht mehr für jede Aufgabe einen Menschen zu beschäftigen; eine Maschine konnte in einem unglaublich rentablen Umfang produzieren und brauchte vielleicht nur einen oder zwei Arbeiter, um sie zu bedienen.

Zweite Industrielle Revolution

Da die Fabriken die Produktionszeiten verkürzten, konnten sie mehr Artikel produzieren und in die Erweiterung ihrer Marktbasis investieren, was zu einer höheren Nachfrage führte. So ist die Massenproduktion ein weiteres Hauptmerkmal der 2. Industriellen Revolution, die nach allgemeiner Auffassung etwa zwischen 1871 und 1914 stattfand. Die Industrie 2.0 profitierte stark vom integrierten Ausbau der Telegrafen- und Eisenbahnnetze.

Entscheidende Erfindungen wie die zugängliche Elektrizität und das organisierte Fließband verbesserten die Fähigkeit der Fabriken, die modernsten mechanischen Teile in den menschlichen Arbeitsablauf einzubinden.

Dritte industrielle Revolution

Die Dritte Industrielle Revolution ist gekennzeichnet durch die erste Einführung von Computer- und Automatisierungstechnik. Sie begann im späten 20. Jahrhundert, nachdem die industrielle Technik nach den ersten beiden Weltkriegen an Fahrt verloren hatte. Der erste motorgetriebene, mechanische Computer, der Z1-Computer, wird erfunden. Mit den Anwendungen der binären und booleschen Mathematik erkundeten die Wissenschaftler schnell das digitale Zeitalter.

Vierte industrielle Revolution

Die Industrie 4.0 hat viel mit der Industrie 3.0 gemeinsam, denn sie baut auf den Anwendungen von Computersystemen auf. Nach Ansicht der meisten Historiker begann die Industrie 4.0 im frühen 21. Jahrhundert.

Insgesamt zeichnet sich Industrie 4.0 durch den Fokus auf Digitalisierung und Datenoptimierung aus, insbesondere durch Cloud Computing und das industrielle Internet der Dinge. Alle diese Technologien wurden so eingesetzt, dass sie einer so genannten digitalen Smart Factory ähneln. Genauer gesagt sind cyber-physische Systeme (CPS) die Motoren der Industrie 4.0-Spezifikationen: Sie treiben andere in diesem Zeitalter relevante Technologien an, wie künstliche Intelligenz, Big Data, maschinelles Lernen und additive Fertigung.

Industrie 4.0-Anwendungen

Es gibt nahezu unendlich viele Anwendungen für die digitale Transformation. Die Möglichkeiten der Industrie-4.0-Technologie überschneiden sich in mehreren Innovationsbereichen.

Dies sind die grundlegenden Triebkräfte für den Vorstoß der Vierten Industriellen Revolution:

die intelligente Fabrik
Robotik und künstliche Intelligenz
Cloud-Anbindung und Netzwerkintegration
Additive Fertigung
Vorausschauende Wartung und Prognosen
Verbreitung der wissensbasierten Wirtschaft

Sind wir sicher, dass wir das vierte Zeitalter der Industrie erleben?

Wo wir innerhalb dieses Rahmens wirklich stehen, können wir daran erkennen, wie sehr unsere Systeme mit der Technologie integriert sind, die diese Grenzen der industriellen Revolution definiert. Ein guter Anhaltspunkt ist ein Gleichgewicht zwischen vertikaler und horizontaler Integration.

Horizontale Integration

Das klassische Beispiel für horizontale Integration ist eine Fusion, bei der ein Unternehmen ein anderes in einer ähnlichen Branche aufkauft. In der Industrie 4.0 ist das Kennzeichen der horizontalen Integration das Vorherrschen der globalen Wissenswirtschaft. Die Industrie 4.0 hat die Globalisierung durch digitale Abläufe über Cloud Computing und sofortige Kommunikation, die für das Lieferkettenmanagement erforderlich sind, bewirkt. Heutzutage kann der Kundenstamm eines Unternehmens den gesamten Planeten umfassen, wenn es dafür werben möchte.

Vertikale Integration

Von vertikaler Integration spricht man, wenn ein Unternehmen die Verantwortung für mehr als eine Stufe in der Lieferkette einer verarbeiteten Ware oder Dienstleistung übernimmt. Stellen Sie sich ein Beispiel aus dem verarbeitenden Gewerbe vor: ein Unternehmen, das nicht nur kleine Motoren herstellt, sondern diese Motoren dann geschickt zu größeren Wartungsgeräten zusammenbaut, die dann als Endprodukt verkauft werden.

Wenn es um Technologie im Zeitalter von Industrie 4.0 geht, ist ein guter Test für die vertikale Integration zu sehen, wie viele Prozesse entlang der Produktionslinie durch industrielle Innovationen komplett verändert wurden. Mit der Einführung von automatisierten IoT-Geräten, von Sensoren über Schalter bis hin zur Nachverfolgung, wird nahezu jeder Schritt eines industriellen Prozesses durch moderne Technologie unterstützt, die alle Arbeitsabläufe und Prozesse von vor einigen Jahrzehnten in der Industrie 3.0 abgelöst hat.

Spezifische Belange der Industrie 4.0

Ähnlich wie bei den anderen industriellen Revolutionen handelt es sich bei den Problemen der gegenwärtigen Revolution um verschärfte Probleme aus dem vorangegangenen Zeitalter. Es ist normal, dass historische Systeme, die sich weiterentwickeln, unter Stress leiden, aber es ist auch wichtig, sich der Schwächen des Lebens an der Spitze der industriellen Technologie bewusst zu sein.

Sicherheit: Das wahrscheinlich größte Problem im Rahmen der industriellen Digitalisierung ist die Cybersicherheit, die eine Investition und eine Priorität darstellen muss. Mit der Digitalisierung von Vermögenswerten und der gemeinsamen Nutzung von Plattformen durch Unternehmenskonglomerate steigt auch das Potenzial für Hacker.

Erzwungene Interoperabilität: Da immer mehr Technologien (einschließlich Plattformen, Software, IoT-Geräte usw.) erfunden werden, müssen Regierungen und Organisationen sicherstellen, dass die Unternehmen, die diese Technologien entwickeln, sie im besten Interesse der Kunden bauen und nicht eine Technologie über ein Produkt monopolisieren. Eine verstärkte Zusammenarbeit zwischen Softwaresystemen sowie eine bessere Integration von IT und OT werden dazu beitragen, dieses Problem zu lösen.

Ungewissheit in der Lieferkette: Angesichts allgemeiner Probleme wie Umweltzerstörung, Erschöpfung der natürlichen Ressourcen, politische Instabilität und Arbeitskräftemangel sind die globalen Lieferketten immer schwieriger zu koordinieren. Strategische Führungskräfte werden in Zukunft mehr Mühe haben, diese Herausforderungen zu bewältigen.

Wie wird die Industrie 5.0 aussehen?

In der industriellen Fertigung spricht man gerne von “Industrie 5.0”, wenn es um die neuesten technologischen Prozesse geht. Sie argumentieren, dass die fünfte industrielle Revolution ein neues Zeitalter der Zusammenarbeit mit Robotern und anderen intelligenten Maschinen einläuten wird. Während die Industrie 4.0 die Robotik und die intelligente Technologie für die menschliche Bedienung umfasste, läutet die Industrie 5.0 theoretisch ein neues Zeitalter ein, in dem die Menschen mit Robotern arbeiten und mit ihnen zusammenarbeiten.

Es ist definitiv etwas, worüber man nachdenken sollte, aber man sollte nicht das Gefühl haben, dass man jetzt schon ins Hintertreffen gerät – die meisten Branchenriesen sehen in den Anwendungen von Robotik, automatisierten Sensoren und intelligenter Technologie sowie der Interoperabilität zwischen Maschinen und Menschen immer noch die Grundlage für Industrie 4.0.

Wer weiß? Vielleicht wird eine bisher unentdeckte Technologie in Zukunft einen unerwarteten Beitrag zur Systemoptimierung leisten.