Industrie 4.0 : pour une transformation réussie - LIVRE BLANC

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Industrie 4.0 : pour une transformation réussie - LIVRE BLANC
LIVRE BLANC
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              Industrie 4.0 : pour une
              transformation réussie

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Industrie 4.0 : pour une transformation réussie - LIVRE BLANC
Conseil et Expertise en Infrastructures, Cybersécurité, Cloud, Data

                                      www.evagroup.fr

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Industrie 4.0 : pour une transformation réussie - LIVRE BLANC
AUTEURS
                                         _____
                                 Audit & Conseil

                Consultante      Consultant Manager

              Marguerite PEGON       Khelil RIAH

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Industrie 4.0 : pour une transformation réussie - LIVRE BLANC
EXECUTIVE SUMMARY
          Intégrer le digital au sein d’une usine de            QUELS IMPACTS POUR L’INDUSTRIE ?
          production induit de nombreuses et
          profondes transformations de l’organisation           Les industries ont ainsi accès à un nouveau
          tant dans ses métiers que dans l’offre de             degré de performance : l’ensemble des
          produits et services.                                 processus est plus intelligent, les services
                                                                sont capables de fonctionner en prévoyant
          L’avènement des nouvelles technologies                les potentiels incidents et l’organisation
          telles que le cloud, l’intelligence artificielle ou   devient plus agile. Evidemment, les métiers
          la réalité virtuelle a accéléré ce besoin et en       évoluent, de nouvelles synergies se mettent
          a fait un enjeu stratégique pour les industries.      en place, comme entre les services IT et OT,
                                                                et les modes de travail sont repensés.
          Ce livre blanc vise à apporter une grille de
          lecture du concept d’Industrie 4.0, à en              Sur le plan économique, les industries sont
          comprendre les enjeux, les impacts, à                 amenées à faire évoluer leurs business
          identifier les freins et les leviers nécessaires      models. Les partenariats se développent et
          à sa mise en œuvre, pour enfin fournir des            les acteurs historiques doivent s’entourer de
          propositions concrètes à implémenter pour             startups innovantes pour faire face à tous
          amorcer ou accélérer cette transformation.            ces changements.

          COMPRENDRE L’INDUSTRIE 4.0
                                                                OÙ EN SONT LES ENTREPRISES ?
          L’Industrie 4.0 désigne la transformation
                                                                Toutes les industries ne sont pas au même
          digitale    de    l’industrie,   elle   prévoit
                                                                stade de transformation. Au-delà de l’ajout de
          l’interconnexion généralisée des machines et
                                                                simples briques technologiques pour les
          des objets, ainsi que le travail de concert de
                                                                moins matures, certains secteurs les
          tout      un      ensemble        d’innovations
                                                                intègrent à leurs flux de production et arrivent
          technologiques.
                                                                à augmenter leurs performances par ce biais.
                                                                Ces changements apportent également leurs
          Ce concept met en œuvre différents
                                                                lots de challenges qui freinent les
          principes tels que l’interopérabilité, la
                                                                investissements; la sécurité et le manque de
          standardisation des protocoles, le temps réel,
                                                                compétences étant au cœur des réflexions.
          ou encore l’intégration horizontale et verticale
          des processus. Ces principes s’appuient sur
          un ensemble de technologies émergentes qui            QUE FAIRE CONCRÈTEMENT ?
          peuvent être organisées en trois grandes
          familles :                                            Cette transformation globale nécessitera un
          • Les technologies d’aide à la production             rapprochement des silos IT et OT avec une
            comme les nouveaux robots, les smart                stratégie et un modèle de gouvernance
            products, ou l’impression 3D                        communs, une création de valeur via
                                                                l’exploitation de la data et enfin une
          • Les technologies de communication qui               cybersécurité repensée pour les nouveaux
            réunissent le Cloud, l’Edge Computing, les          enjeux. Ces chantiers, s’ils sont bien menés,
            Big Data et l’Intelligence Artificielle;            doivent permettre de rassurer les entreprises
          • Et les technologies de simulation telles            dans leur capacité à intégrer toutes ces
            que la réalité augmentée ou virtuelle.              technologies et monter en maturité sur ces
                                                                questions.

                                                                                                               3

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SOMMAIRE
              SOMMAIRE

              1/ Introduction   ………………………………………………………… 05

              2/ Comprendre le concept d’Industrie 4.0    …………… 06

              3/ Quels impacts sur les industries ?   …………………….. 13

              4/ Où en sont les entreprises ? ………………………………. 19

              5/ Nos recommandations     ………………………………………. 23

              6/ Conclusion     ….…..…………………………………………………. 28

              7/ Annexes      …….…..…………………………………………………. 29

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              1/ Introduction

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INTRODUCTION
              Après une première révolution industrielle déclenchée par l’exploitation du charbon et
              l’invention de la machine à vapeur, une seconde amenée par l’essor de l’électricité, de la
              mécanique et du développement du transport, une troisième due au développement de
              l’électronique et des télécommunications; s’amorce aujourd’hui une 4ème « révolution »
              industrielle.

              Celle-ci est motivée par l’avènement de tout un ensemble de nouvelles technologies telles
              que les objets connectés, l’Intelligence Artificielle, le Cloud, la réalité virtuelle, …
              Contrairement aux précédentes itérations, cette nouvelle génération d’industrie ne repose
              pas sur l’adoption d’un nouveau modèle de production mais propose plutôt de partir de
              l’existant et de le faire évoluer en y intégrant toutes ces innovations. L’Industrie 4.0 désigne
              donc la transformation digitale de l’industrie.

                                                                                                INTRODUCTION
                                                                                                DE NOUVELLES
                                                                       LA PRODUCTION            TECHNOLOGIES
                                                                        AUTOMATISÉE
                                           LA PRODUCTION
              LA PRODUCTION                   DE MASSE
                                                                            Soutenue par          Internet of Things,
                MÉCANIQUE                                                                       Intelligence Artificielle,
                                                                        l’électronique et les
                                            Poussée par l’énergie            technologies           Big Data, Cloud
              Portée par la machine à                                                              computing, M2M
                                            électrique et pétrolière        informatiques
                      vapeur

                      1765                          1870                       1969                Aujourd’hui

                                        Figure 1 : les révolutions industrielles successives

              Intégrer le digital au sein de la production est complexe et équivaut à de nombreux et
              profonds changements au sein des organisations tant dans les métiers que dans l’offre de
              produits et services; le risque étant de se laisser submerger par la multiplicité des solutions
              et de leurs lots de promesses.

              Dans ce livre blanc nous tentons de répondre aux questions suivantes :
              • Que doivent mettre en place les industries aujourd’hui pour accueillir cet ensemble
                de technologies émergentes ?
              • Comment s’assurer que ces innovations ne restent pas seulement des accessoires
                mais soient toutes pleinement intégrées à la chaîne de valeur de l’entreprise ?
              • Quels sont les fondamentaux IT/OT à mettre en place pour digitaliser une usine ?

                                                                                                                             6

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              2/ Comprendre le concept
              d’Industrie 4.0

                            Les principes qui le définissent
                            Les technologies qui le composent

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QU’EST-CE QUE L’INDUSTRIE 4.0 ?
         Le concept d’Industrie 4.0 fut introduit officiellement pour la première fois
         lors de la foire de Hanovre (salon de la technologie industrielle en                L’interconnexion
         Allemagne) en 2011. On parle alors d’usine intelligente ou « smart
         factories ». L’idée est de rendre la chaine de production plus intelligente et      généralisée des
         flexible en prévoyant l’interconnexion généralisée des machines et des              machines et des
         objets, et le travail de concert de tout un ensemble d’innovations                  objets, et le
         technologiques.                                                                     travail de concert
         Si cette évolution est maitrisée, les entreprises pourraient développer leur        de tout un
         flexibilité et leur réactivité. Elles seraient à même de mieux prévoir leurs        ensemble
         besoins et d’anticiper les fluctuations du marché (augmentation ou baisse           d’innovations
         de la demande). De la conception à la livraison des produits, toute la
         chaîne de production pourrait être automatisée, connectée et intégrée.              technologiques.

         LES PRINCIPES
                          INTEROPERABILITE ET                              ORIENTATION CLIENT
                            STANDARDISATION                                    ET SERVICE

         L’Industrie 4.0 prévoit la communication              Les besoins variés, pressants et changeants du
         généralisée entre différents systèmes de              client vont bientôt piloter la production. Au-delà
         production quels que soit leurs systèmes de           de la connaissance du client, celui-ci va être
         communication. Or, les parcs de machines des          pleinement intégré au processus de production
         industries sont très hétérogènes, des                 tour à tour interrogé, écouté et impliqué dans la
         équipements de tous âges et de différents             définition de l’offre ou la conception du produit.
         constructeurs et technologies coexistent.
                                                               Par ailleurs, les produits, de plus en plus
         L’interconnexion reste donc encore compliquée
                                                               intelligents et communicants, deviennent des
         dans de nombreux cas.
                                                               intermédiaires pour vendre des services
                                                               (réglage personnalisé, télémaintenance, mise à
         Un travail de standardisation des interfaces et
              PRINCIPES

                                                               jour fonctionnelle, conseils, …). Le client ne
         protocoles utilisés est en cours avec pour
                                                               juge plus seulement le produit pour son usage
         objectif de développer tout un écosystème
                                                               et sa qualité mais plutôt une solution globale
         intégré, les données étant         échangées,
                                                               répondant à un besoin précis.
         remontées et analysées pour refléter en
         temps réel l’état de l’entreprise à tous les          L’Industrie 4.0 rapproche les concepts de
         niveaux : la situation des stocks, de la              produit et de service. Elle souligne la
         production, l’état du parc matériel et des            nécessité d’une démarche client-centric, en
         finances…                                             soignant le parcours client qui devient plus que
                                                               jamais structurant.
         L’entreprise deviendrait alors capable de faire
         de l’analyse tendancielle ou prédictive,
         anticiper les risques et suivre des phénomènes                    MODULARITE
         en temps réel.

         Toutefois, au vu du raccourcissement des              Une fois numérisée et synchronisée, la
         cycles technologiques et du time-to market, les       production devient flexible et modulable. La
         industries ne peuvent pas se permettre                chaine de production s’adapte en fonction de la
         d’attendre cette normalisation et tâtonnent en        demande et tous autres aléas : prix, stock de
         intégrant certaines briques technologiques au         matières      premières,    imprévus      avec
         fur et à mesure.                                      l’approvisionnement,…       Au-delà       d’un
                                                               écosystème communiquant, il doit être
                                                               intelligent.

                                                                                                                    8

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> L’intégration verticale elle, intègre une
                                                     INTÉGRATION HORIZONTALE                      composante hiérarchique, il est toujours
                                                         ET VERTICALE                             question de digitalisation mais à différents
                                                                                                  niveaux de fabrication et de production.
              Pour aboutir au concept d’Industrie 4.0,                                            C’est cette intégration qui permet de
              l’ensemble des processus au sein de                                                 reconfigurer le processus de production en
              l’entreprise doit être relié en mettant en œuvre                                    fonction de la demande client.
              une continuité numérique entre les services.
              Deux types d’intégrations existent et doivent                                       Parmi les solutions et technologies typiques de
              être combinées.                                                                     cette intégration, citons la réutilisation de
                                                                                                  solutions éprouvées comme les automates
              > L’intégration horizontale désigne la                                              programmables (PLC) qui contrôlent les
              digitalisation de l'ensemble de la chaîne de                                        processus de fabrication et se situent au niveau
              valeur      et     d'approvisionnement        de                                    contrôle, les SCADA qui permettent diverses
              l’industrie. Cela concerne les flux internes et                                     tâches de supervision de processus et de
                                         PRINCIPES

              externes allant du fournisseur, au client en                                        production, les systèmes MES ou d’exécution
              passant par le distributeur et les partenaires. Il                                  de la fabrication et un ERP intelligent pour le
              est évident que l'intégration horizontale aide à                                    niveau entreprise, qui est le plus haut niveau et
              la collaboration, aux économies de coûts, à la                                      désigne la planification globale de la
              création de valeur, à la performance avec une                                       production.
              efficience des opérations ainsi qu’une mise
              sur le marché plus rapide.

                                                         Développement en interne, production et processus opérationnels

                                                     Développement           Production           Logistique            Distribution

                                                        Analyse de          Planification de

                                                                                                                                           Clients : distributeurs, revendeurs,
                                                         marché               production            Gestion             Gestion de la

                                                                                                                                            canaux divers, clients finaux…
                                                                                                   d'entrepôt
               Fournisseurs et partenaires

                                                        Conception               Actifs                                  demande
                                                                              d’opérations       Préparation de          Traitement
                                                           PoC
                                                                                                  commandes              des devis
                                                                               Matériaux           Expédition            Traitement
                                                       Prototypage           Approvisionne                              commandes
                                                                                 ment
                                                       Préproduction
                                                                               Personnel
                                                        Lancement                                Réception des
                                                                                                 marchandises            Livraison /
                                                                             Automatisation                              expédition,
                                                                                  de la           Planification
                                                                                                 de la demande            tracking
                                                                             fabrication de
                                                                                 pièces                                 Gestion des
                                                                                                                          retours

                                                                             Performance
                                                                             de production
                                                                              Assemblage

                                                                 Processus internes + flux d’information + Systèmes IT

                                                                     Figure 2 : le principe d’intégration horizontale
                                                                                                                                                                                  9

C1 - Public
Les       MES       pour
                         Gestion des commandes,                    Niveau                     Manufacturing
                         production, process business    ERP    Entreprise                    Execution        System
                                                                                              sont les systèmes de
                       Planification de la prod                       Niveau                  gestion de production
                       et management qualité             MES       opérations                 permettant de délivrer
                                                                                              aux     automates     les
                     Supervision et monitoring                            Niveau              données nécessaires à
                     des lignes de production           SCADA
                                                                       production             l’exécution de l’ordre de
                                                                                              fabrication. Il peut être
                 Régulation des                                               Niveau          positionné sur le cloud.
                                                          PLC
                 systèmes machines                                           Contrôle
                                                                                              Les ERP (Entreprise
              Processus de production                                            Niveau       Resource      Planning)
                                                  Capteurs et actuateurs
              des interfaces (capteurs..)                                        Terrain      sont des progiciels qui
                                                                                              permettent de gérer
                           Figure 3 : le principe d’intégration verticale                     l'ensemble           des
                                                                                              processus          d'une
                                                                                              entreprise en intégrant
         Les PLC (Programmable Logic Controller) sont des ordinateurs
                                                                                              l'ensemble    de     ses
         industriels créés pour le contrôle de processus de fabrication, tels que
                                                                                              fonctions;   ressources
         des chaînes de montage ou des dispositifs robotiques.
                                                                                              humaines,      fonctions
         Les SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sont des                        comptables,     ventes...
         systèmes de contrôle et d’acquisition de données au niveau du pilotage               Possible    en     cloud
         des machines automatisées.                                                           également

                       D’autres principes également structurants pour le concept d’Industrie 4.0 tels que la
                       décentralisation des décisions et de l’intelligence, la virtualisation et la simulation de
                       production, le traitement de données en temps réel seront abordés en filigrane à travers
                       les technologies qui les permettent dans la section ci-dessous.

         LES COMPOSANTS
         LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION

                                                                     pour le soulager dans la réalisation de tâches
                         ROBOTS ET COBOTS                            particulièrement physiques. Les drones sont
                                                                     utilisés pour transporter différents objets (colis,
          L’utilisation des robots se répand à mesure que            outils, pièces, …) ou pour accéder à des zones
          ceux-ci se perfectionnent. Equipés de capteurs             difficiles afin de faire de la surveillance ou bien
          et d’interfaces, les robots sont aujourd’hui               de la maintenance.
          capables de travailler en collaboration avec les
          humains, d’où le terme « cobot ». Ainsi, ils vont
                                                                                    IMPRESSION 3D
          assister les opérateurs dans la réalisation
          de      tâches     pénibles      ou    dans   des
          environnements       difficiles.   Les    hommes           L’impression 3D ou fabrication additive, consiste
          pourront s’occuper des tâches complexes                    à créer un objet à partir d’un dessin ou d’un
          nécessitant un savoir-faire particulier.                   modèle numérique en ajoutant la matière
                                                                     couche par couche. A l’inverse des
          Par exemple, les exosquelettes constituent une
                                                                     procédés utilisés actuellement en industrie
          armature mécanisée portée par l’opérateur

                                                                                                                           10

C1 - Public
qui consistent à enlever la matière d’un bloc                       IOT & SMART PRODUCTS
          jusqu’à obtenir la forme désirée, l’impression
          3D part d’un matériau liquide ou en poudre puis
          fabrique un objet en trois dimensions.                 Littéralement produits intelligents, ce concept
                                                                 renvoie à la production de biens connectés et
          Les avantages sont nombreux :
                                                                 donc capable de collecter des informations
          ➢ un gain de matière première puisque la               tout au long de leur cycle de vie : de la
            quantité exacte de matière est utilisée ;            conception, à la fabrication, en passant par leur
                                                                 distribution, leur vente, leur consommation et
          ➢ une rationalisation du nombre de pièces
                                                                 leur recyclage. Cela représente un moteur
            car il est possible de produire en une fois un
                                                                 important pour les cycles de produits et une
            objet qui regroupait plusieurs pièces
                                                                 étape clé dans la poursuite de la diminution
            moulées ;
                                                                 des coûts.
          ➢ de meilleures propriétés physiques (pas
            de soudure, gain en poids, …)

         LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DE COMMUNICATION
                                                                   demande, mesurable à l’usage, mutualisé
                     CLOUD COMPUTING                               pour plusieurs clients et élastique; capable
                                                                   d’allouer dynamiquement des ressources en
          Le cloud est un modèle où l’on consomme des              fonction des besoins.
          ressources informatiques (de la puissance de
          calcul, des serveurs, des applications ou de             Levier majeur de l’Industrie 4.0, les solutions
          l’espace de stockage) auprès d’un fournisseur            Cloud ont été conçues pour travailler en
          par l’intermédiaire d’un réseau, généralement            réseau, supprimer les problématiques de
          Internet.                                                géographie locale et relier les silos métiers.
          Le Cloud est avant tout un modèle                        Le Cloud permet d’adresser les problématiques
          économique, il utilise des technologies                  telles que la scalabilité, la disponibilité ou
          existantes pour fournir un service à la                  l’intégration avec des systèmes « Enterprise ».

                             IaaS                           PaaS                               SaaS

                    Service management              Service management                Service management

                      Applications / Data            Data / Applications                       Data

                  Environnement d'exécution       Environnement d'exécution

                         Sauvegarde                      Sauvegarde

                    Base de données / MW            Base de données / MW
                                                                                 XX

                                                                                        XX

                                                                                               XX

                                                                                                          XX

                                                                                                               XX

                    Système d’exploitation          Système d’exploitation
                                                                                                    …
                        Virtualisation                  Virtualisation

                     Stockage Hardware               Stockage Hardware

                      Serveur Hardware                Serveur Hardware

                           Réseau                          Réseau

                           Hosting                         Hosting
                                                                                      Client          Fournisseur

                                     Figure 4 : Le modèle de co-responsabilité du Cloud
                                                                                                                     11

C1 - Public
EDGE COMPUTING                               Une solution possible est l’Edge Computing.
                                                                  C’est une architecture IT distribuée où le
          Avec l’explosion des objets connectés (IoT),            traitement des données est décentralisé. Une
          une multitude d’appareils ont commencé à                partie des données est traitée en périphérie du
          générer des volumes importants de données,              réseau par un PC, ou un serveur local au lieu
          qu’ils envoient par la suite aux datacenters            d’être    transmise     à    un     datacenter.
          pour traitement. Cela sature les bandes                 Décentraliser l’intelligence en la déplaçant
          passantes     disponibles   et  ralentit les            en périphérie du réseau offre une plus faible
          traitements.                                            latence, une sécurité renforcée, et un gain
                                                                  économique.

                 OBJETS CONNECTÉS                      EDGE COMPUTING                 DATACENTER / CLOUD

                                                                                       Traitement parallélisé et
                Génération, prétraitement,           Analyse des données et             massif des données,
                compression des données              traitement en temps réel          analyse globale et Data
                                                                                             Warehouse

                                      Figure 5 : principe du Edge computing

                                                                   sont pas en mesure de traiter, les 5V :
                    BIG DATA
                                                                   • Le volume de données à collecter et à
          Ce terme désigne la capacité à collecter,                  analyser
          stocker et traiter en temps réel des flux très           • La variété des données en matière de
          importants de données de natures diverses.                 natures et de sources
                                                                   • La vélocité, vitesse à laquelle les données
          L’enjeu pour les entreprises est d’être capable            sont générées, capturées et partagées
          d’en tirer des informations et créer de la valeur        • La valeur désignant la capacité à mesurer le
          en prévoyant des tendances à l’aide d’analyses             retour sur investissements de la donnée
          et statistiques poussées.                                • Véracité, ou fiabilité des données
          Le Big Data lève des contraintes que les                 Combiné aux autres technologies, le Big Data
          systèmes d’informations classiques de type               catalyse la flexibilité, la modularité et les
          Business Intelligence ou bases de données ne             capacités de déploiement et d'intégration
                                                                   souhaitées dans l’Industrie 4.0.

              Données brutes en        Collectées et stockées            Analysées                  Monétisées
                   entrée                   en Datalake

                                             Figure 6 : principe du Big Data
                                                                                                                    12

C1 - Public
INTELLIGENCE                               Intelligence Artificielle
                      ARTIFICIELLE

                                                 Critères de                       Machine Learning
          L’intelligence artificielle désigne    décisions
          un champ de recherche très             définis par      Critères de décisions définis par l’homme
          vaste fondé autour d’un objectif       l’homme
          ambitieux      :      comprendre                        Algorithme créé par la machine
          comment        fonctionne         la   Algorithme
                                                 créé par                                                     Statistiques
          cognition humaine et la                l’homme                         Deep Learning
          reproduire.
                                                                          Critères de décisions définis
          Pour l’industrie, les applications                              par la machine
          sont innombrables. Cela va
          étendre     l’exploitation     des                              Algorithme créé par la
          données, aider à la prise de                                    machine
          décision,        anticiper       la                                     Neuroscience
          demande,        améliorer       les
          processus, et surtout mieux
          comprendre le comportement                           Figure 7 : Organisation des composants
          des équipements et anticiper                                de l'Intelligence Artificielle
          les défaillances.
          Par exemple, la promesse de maintenance prédictive est rendue possible grâce à deux
          composants forts de l‘lA, le machine learning et le deep learning. Dans le premier cas, l’expertise
          reste humaine, le but étant de découvrir des patterns de données (modèles schématiques) et
          d’effectuer des prédictions en se basant sur des statistiques, du forage de données et de l’analyse.
          Dans le deep learning, l’expertise n’est même plus apportée par l’homme mais directement par la
          machine via un système d’apprentissage et de classification. Pour exemple, les assistants vocaux
          Siri et Alexa utilisent déjà ces principes.

         LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DE SIMULATION

                      RÉALITÉ AUGMENTÉE                         par des plateaux virtuels où tous les métiers
                      & VIRTUELLE                               sont réunis pour travailler sur un projet ou être
                                                                formés, même à distance, via internet.
          La réalité augmentée est la superposition
          d’informations numériques sur une image réelle                      SIMULATIONS
          regardée à travers un écran, des lunettes ou un
          viseur. En industrie, cette technologie peut
                                                                Il est possible aujourd’hui, en analysant les
          être utilisée pour guider l’opérateur dans la
                                                                données récoltées à différents niveaux, de
          réalisation de certaines tâches ou certains
                                                                créer une simulation numérique de processus,
          gestes en affichant des informations.
                                                                de produit ou de service. Ce jumeau
          L’opérateur de maintenance peut, par exemple,
                                                                numérique, permet de détecter des problèmes,
          suivre étape par étape les indications qui lui
                                                                tester et simuler des scénarios sans
          sont conseillées pour résoudre un incident via
                                                                impacter le modèle physique. Cette
          un terminal comme une tablette ou des lunettes
                                                                technologie peut se révéler très pratique pour
          connectées.
                                                                les industries qui ont besoin de repenser
          La réalité virtuelle, elle, est un environnement      régulièrement l’ensemble de leur chaine de
          simulé créé par ordinateur dans lequel                production. En générant un avatar numérique,
          l’utilisateur est immergé et avec lequel il peut      l’entreprise est capable d’anticiper les
          interagir. Les plateaux physiques de                  problèmes qui pourraient apparaitre sur la
          conception peuvent être ainsi remplacés               nouvelle chaine de production (latences,
                                                                problèmes de qualité, dangers, …).

                                                                                                                             13

C1 - Public
__
              3/ Quels impacts sur les
              industries ?

                           Une nouvelle définition de la performance
                           Une organisation du travail repensée
                           Une économie des complémentarités

C1 - Public
UNE NOUVELLE DÉFINITION DE LA PERFORMANCE
                                                                   conception de la chaine de valeur elle-même.
                         INTELLIGENCE INTÉGRÉE
                                                                   Cela va entrainer des cycles d’innovation plus
                                                                   rapides, des chaines d’approvisionnement plus
              Au fil des années, les entreprises qui
                                                                   efficaces et une plus grande flexibilité dans les
              souhaitaient amorcer leur numérisation se sont
                                                                   systèmes de production.
              équipées de systèmes d’information afin
              d’automatiser certaines tâches au sein de            Leur combinaison permettra un contrôle
              processus industriels établis sur différents         optimal de l’automatisation et de la prise de
              niveaux, de l’opérationnel à l’organisationnel.      décision nécessaires pour fabriquer des
                                                                   produits personnalisés, de qualité, en
              Pour répondre aux objectifs donnés par
                                                                   accord avec la demande sur ces biens à
              l’Industrie    4.0,    l’étape    suivante     est
                                                                   l’instant T. On parle alors d’intelligence
              d’interconnecter tous les niveaux, aussi bien de
                                                                   intégrée.
              manière verticale que transversale afin de
              reconfigurer facilement le processus de              Avant d’atteindre cet idéal, les entreprises
              production en fonction de la demande des             continuent à faire face à différentes difficultés
              clients (cf. Intégration verticale et horizontale)   qui sont le coût des solutions IT et le manque
              optimisant la conception produit et la               de standardisation.

                                                                   A la différence de la maintenance préventive
                         CONTINUITÉ DE SERVICE                     qui, à l’aide de moyennes d’utilisation,
                                                                   détermine une date critique avant laquelle il
              Avec l’essor des capteurs sur les systèmes de
                                                                   semble être nécessaire d’intervenir sur le
              production et le développement de systèmes
                                                                   matériel, la maintenance prédictive calcule la
              d’information,     la  récolte     et  l’analyse
                                                                   date exacte selon l’utilisation réelle de
              d’informations de production est plus efficace.
                                                                   l’équipement.
              Combiné à la puissance du big data et de l’IA,
              il devient possible de prévoir une panne et          Avec l’Industrie 4.0, des processus entiers
              d’intervenir sur le matériel juste avant qu’il ne    de fabrication peuvent fonctionner de
              casse. La commande de pièces de rechange et          manière autonome et continue 24 heures sur
              la mise en place de mesures correctives              24 et 7 jours sur 7. Les opérateurs de
              peuvent ainsi être anticipées et éviter un arrêt     maintenance supervisent les lignes via des
              de la production.                                    terminaux (tablettes, PC…).

                                           Figure 8 : l’évolution de la maintenance                                    15

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AGILITÉ & PILOTAGE PAR LA DATA

              Une fois la ligne de production entièrement connectée et les systèmes d’information
              communiquant à tous les niveaux de l’entreprise, il devient possible d’analyser en continu
              l’ensemble de l’environnement de l’entreprise. Les décisionnaires ont alors une vue globale,
              complète et en temps réel de l’activité de production. La prise de décision, basée sur des
              données fiables peut alors être plus rapide.
              EXEMPLE :

                            LE GESTIONNAIRE                                       LE RESPONSABLE
                             DE PRODUCTION                                         COMMERCIAL

                est en mesure de définir un processus                   pourra optimiser les ventes à
                d’assemblage optimal en fournissant des                 l’échelle internationale. Grâce à la
                données      de    performance     à    ses             masse de données produite et
                interlocuteurs, il peut connaitre la                    agrégée, il peut s’appuyer sur une
                répartition possible de la production sur               vision globale et transversale de
                d’autres sites dans le monde et l’adapter si            chaque client pour positionner le
                la demande augmente.                                    produit au sein d’une offre
                                                                        commerciale adaptée à chacun
                                                                        des clients, dans chaque marché.
                                                                        En cas de ventes inférieures aux
                                                                        prévisions, il est capable de définir
                            LE RESPONSABLE                              rapidement une nouvelle stratégie
                            DE MAINTENANCE                              ciblant le produit différemment
                                                                        auprès de certains clients et la
                                                                        gestion des pièces détachées est
                 connaît en temps réel les données de                   replanifiée pour correspondre à la
                 performance fournies sur l’ensemble du                 nouvelle stratégie.
                 processus de production. Il peut modifier
                 de façon efficace les plans de
                 maintenance et les caractéristiques des
                 pièces détachées pour une production
                                                                     Grâce à des outils de simulation
                 continue.

              LES CHANGEMENTS ORGANISATIONNELS
              Cette transformation digitale n’est pas qu’une      Avec la numérisation des processus de
              transformation    technologique,     elle   est     production industriels, le rapprochement des
              également organisationnelle et humaine.             services de l’IT (technologies de l’information)
                                                                  et ceux de l’OT (technologies d’exploitation) est
                       IT / OT DE NOUVELLES                       fondamental. En effet, historiquement, l’IT est
                     SYNERGIES                                    chargé des systèmes d’information d’entreprise
                                                                  (SIE),     c’est-à-dire     des     technologies
              Dans cette transformation qu’est l’Industrie 4.0,   nécessaires      au     pilotage     commercial,
              des entités qui fonctionnaient de manière           administratif et financier de l’entreprise. L’OT
              indépendante vont devoir se rapprocher,             quant à elle, gère les systèmes d’information
              communiquer et fonctionner conjointement.           industriels (SII) et est donc garant du bon
                                                                  fonctionnement de l’outil de production et de

                                                                                                                      16

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son pilotage opérationnel. Ainsi, l’adoption de        objectifs et besoins communs.
          technologies IT par les équipements industriels
                                                                 Ainsi, l’IT devra transmettre tout un ensemble
          nécessite obligatoirement le rapprochement
                                                                 de méthodes à l’OT : cartographier les flux de
          entre les deux entités.
                                                                 données sur les réseaux, chiffrer les données,
          Pourtant, ce rapprochement n’est pas évident.          penser cybersécurité… et pourra intégrer les
          Les formations et préoccupations de chacun             bonnes pratiques OT : penser sureté de
          diffèrent : l’OT travaille sur des équipements         fonctionnement, éviter une perte de cadence,
          qui nécessitent de gros investissements et             un arrêt de production, …
          donc des cycles temporels longs. Les                   La transformation numérique en cours dans les
          évolutions des systèmes complexes y sont               entreprises doit amener les responsables à
          rares et redoutées alors que les services IT,          repenser l’organisation de l’entreprise, le
          habitués à des cycles d’innovation courts, font        management des personnes et des projets, en
          évoluer très régulièrement leurs systèmes. L’IT        prévoyant, dans ce cas précis, un référent IT
          et l’OT doivent donc adapter leurs modes de            dans le service OT, ou inversement, ou une
          travail, développer des compétences                    fusion des deux services selon le niveau de
          transverses et intégrer de nouveaux                    maturité.

                                                                                           Interfaces
                                  Interface                                                   Web
                                   Homme                                                                 Automati-
                                  Machine                                   Technos.                     sation de
                                    (IHM)     Réponse                       Standards                     process
               Technos.                          aux                                                     business
              propriétaires                   urgences                                     Sécurité /
                                              humaines                                       Data
                                  Sureté /                                                                Latence,
                                  Process                                                                  gigue et
                                               Temps                        Gestion de
               Contrôle                                                                                   pertes de
                                                réel et                      de l’info.
                 des                                                                                      données
                                               fiabilité                                                  acceptée
               process
                                               réseau                                         IT
              physiques
                                               exigés
                                                           CONVERGENCE
                                    OT
                                                                                                          Données
                                                                              Agilité
                                              Format de                                                  complexes
              Maintenance
                                               données                                      Cycle
               planifiée
                                                simple                                    techno 3 à
                                  Cycle de                                                   5 ans
                                  10 à 15
                                    ans                                         …
                                                  …

                                                                         Figure 9 : le rapprochement complexe IT / OT

                                                                  • Les      plateformes       collaboratives    se
                              LE TRAVAIL REPENSÉ
                                                                    développent        pour      capitaliser    les
              Les promesses liées à l’Industrie 4.0 ne se           connaissances et expériences de l’ensemble
              limitent pas à un saut technologique. Cette           des collaborateurs
              transformation peut accroitre les capacités des     • Les postes de travail sont repensés ou
              opérateurs pour peu que se mette en place une         réaménagés
              collaboration entre les systèmes techniques et      • Les cobots, exosquelettes et autres drones
              les ouvriers.                                         réduisent la pénibilité de certaines tâches
              De nouvelles façons de travailler vont              • Certains métiers disparaissent, d’autres
              émerger requérant plus de collaboration,              apparaissent de plus en plus décloisonnés
              d’autonomie et de réactivité.                         et multi-pluridisciplinaires
                                                                  • Les opérateurs développent de nouvelles
                                                                    compétences, de nouveaux modes de travail
                                                                    et de communication
                                                                                                                        17

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UNE ECONOMIE DES COMPLÉMENTARITÉS
                        DE NOUVEAUX                             Par exemple, SAP a une équipe de conseil
                       BUSINESS MODELS                          pour vendre des formations à leurs clients en
                                                                parallèle de la vente du progiciel.
          La numérisation globale offre de plus en plus
                                                                Les plateformes : lieu où des produits,
          d’opportunités commerciales. De nouveaux
                                                                services et informations peuvent être échangés
          business      models    émergent.      Quatre
                                                                à travers des canaux de communication
          tendances se dégagent :
                                                                prédéfinis. Ces plateformes peuvent être
          Le business model orienté data : il peut être         technologiques (des écosystèmes pour les
          direct lorsque le produit vendu est la donnée         développeurs basés sur des systèmes ouverts)
          collectée, comme Google et son moteur de              ou de courtage (qui établi automatiquement
          recherche. Ou indirect lorsque les données,           une correspondance entre les ordres d'achat et
          récoltées via divers canaux, sont utilisées pour      de vente des titres sur le marché).
          améliorer ses connaissances du marché et
                                                                Les business models « as a service » : de
          développer de nouvelles offres directement
                                                                plus en plus d’entreprises ont les capacités de
          dictées par les consommateurs.
                                                                proposer à leur client de ne payer que ce qu’ils
          Le business model basé sur les compétences:           consomment. L’objet est ainsi dématérialisé
          certaines entreprises ont une expertise               pour fournir du service. Des fournisseurs de
          approfondie de leurs produits et vendent ce           technologies ou même de robots proposent
          savoir auprès de leurs clients comme service.         aujourd’hui des prix liés à l’usage du client au
                                                                lieu d’un prix fixe d’achat.

              Partenaires     Activités clés       Proposition de      Relation client      Segments clients
              clés            AGRÉGATION           valeur
                                                                        SELF-SERVICE
                               NETTOYAGE
                                                                        COMMUNAUTÉ
              SOURCES DE       MARKETING             INFORMATION        EN LIGNE
              DONNÉES                                AS A SERVICE
              TIERCE           VENTE                                    APPLICATION

              PROVIDER
              D’OUTILS
              ANALYTICS

                              Ressources clés                          Canaux
                               DATA                 FIABLES             VENTE
                               MARCHÉ DE                                DIRECTE
                               NICHE                DETAILLEES
                                                                        REVENDEURS
                                                    PRECISES            APPLICATION

              Structure de coûts                         Revenues Streams
                                   SITE WEB /                                                PAIEMENT
               MARKETING           SERVICE                                                   A L’USAGE
               VENTES              COÛTS DE
                                   LICENCE
                                                                                                PUBLICITÉ

                                       Figure 10 : Exemple de Business Model orienté Data
                                                                                                                   18

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DES PARTENARIATS                          capitaux et de données générées par des
                       ATYPIQUES                                opérations matures.
                                                                Cette nouvelle économie des complémen-
          Le matériel, devenu plus accessible, baisse les
                                                                tarités s’insère dans un écosystème plus large
          barrières d’entrée sur les marchés. À présent,
                                                                de coopération. Les Etats saisissent que la
          les technologies de pointes sont développées
                                                                réussite des industries à se transformer peut
          par des petites entreprises innovantes dans
                                                                redynamiser l’ensemble de leur paysage
          des marchés de niche. Plus agiles, ces
                                                                économique. Ainsi, les institutions s’engagent de
          nouveaux entrants sont capables d’intégrer très
                                                                plus en plus financièrement dans la recherche
          rapidement les nouvelles technologies en les
                                                                fondamentale et appliquée des technologies en
          valorisant un maximum.
                                                                œuvre comme l’Intelligence Artificielle. Ces
          Les grands acteurs industriels ont bien               projets peuvent mobiliser différents partenaires.
          compris qu’ils ne réussiraient pas seuls leur         Cette restructuration du tissu industriel autour de
          transformation numérique. Beaucoup font               nouvelles complémentarités entre entreprises est
          donc le choix de collaborer avec de jeunes            donc appuyée par les instituts, chambres de
          startups. Les premiers manquent de                    commerce, etc… Les Etats développent les
          compétences sur les technologies de pointe et         conditions d’un dialogue entre les différentes
          les secondes font face à une pénurie de               parties inscrites dans l’Industrie 4.0.

              FORCES                                             FAIBLESSES
              • De nouvelles solutions aux anciens               • Différence de taille de structure
                problèmes
                                                                 • Différence de vue sur les cycles Produit
              • Un delivery plus rapide et productif               (ex : software vs véhicule)
              • Capacité à accepter de nouveaux                        • Nécessité d’un support financier
                challenges                             S         W
                                                            T
              OPPORTUNITÉS                             O         T      MENACES
              • Création de nouveaux produits                    • Différence de culture et de taille
                différenciants                                     d’entreprise
              • Agilité et rythme soutenu avec la culture        • Des maturités cybersécurité différentes
                startup

                           Figure 11 : SWOT d’un partenariat grand compte industrie / Startup

              PLUS DE PRODUCTIVITÉ                                L’Industrie 4.0 ouvre de nouveaux marchés
                                                                  différents de ceux mesurés normalement. Les
                                                                  statistiques traditionnelles ne prennent en compte
   L’étude annuelle « Productivity Brief 2019 » de The
                                                                  ces nouveaux profils, de nombreux services
   Conference Board, fait le constat qu’au cours des
                                                                  utilisés aujourd’hui améliorent la productivité mais,
   dernières années, la productivité mondiale a très
                                                                  étant gratuits, ne sont pas comptabilisés
   faiblement progressé alors que les progrès
   technologiques     et  les   investissements    dans           À terme, l’Industrie 4.0 va inverser le rapport
   l’innovation ont augmenté de manière exponentielle.            entre l’accumulation de capital (principal levier
                                                                  de productivité) et les gains en efficacité par
   Cela indique que les effets de la transformation
                                                                  innovation en agissant sur tous les leviers cités
   digitale sur la productivité sont encore trop limités pour
                                                                  précédemment : l’amélioration des produits et le
   se traduire par une amélioration durable au niveau
                                                                  développement de nouvelles offres, une meilleure
   macroéconomique.
                                                                  connaissance des clients, la captation de
   Klauss Schwab, Président du World Economic Forum,              nouveaux business à forte marge, la définition de
   propose un second éclairage sur ce phénomène                   nouveaux business modèles basés sur la donnée.

                                                                                                                      19

C1 - Public
__
              4/ Où en sont les entreprises ?

                               Quels niveaux de maturité ?
                               Les initiatives en cours
                               Les challenges à relever

C1 - Public
QUELS NIVEAUX DE MATURITÉ ?
          L’étude    réalisée    par
          Harvard          Business
          Review (2016) a élaboré
          une matrice de maturité
          pour     déterminer     les
          secteurs américains les
          plus avancés dans la
          numérisation et en donne
          les raisons. L’étude se
          base sur 3 indicateurs :
          les      actifs     /biens
          technologiques,           la
          numérisation           des
          processus et l’utilisation
          des technologies en
          interne.

          Sans surprise, en haut
          de la liste se trouvent
          les secteurs de la tech
          et       les       services
          financiers, étant donné
          leurs      efforts     pour
          automatiser              les
          transactions back-office
          et les interactions avec
          les clients.

          En bas, les secteurs de
          la santé, du bâtiment et
          de l’agriculture restent
          peu matures sur les
          différentes     dimensions
          du fait de leur forte
          localisation et de l’impact
          des        règlementations
          publiques.
                                             Figure 12 : Etude de maturité digitale par secteur HBR 2016 ©

          Ici, il est intéressant de comparer les            sur investissement sont plus visibles et rapides
          industries dites « avancées » (advanced            sur le marché. Cela influence directement
          manufacturing) à celles classiques (goods          l’avantage concurrentiel d’une entreprise. Par
          manufacturing) pour comprendre les leviers         contre, les dépenses de numérisation du
          sur lesquels les industries de pointe se sont      travail et des actifs restent faibles. Pourtant,
          concentrées en priorités et les autres qui         lorsque l’on compare avec les industries
          semblent plus compliqués à numériser.              avancées, le prochain palier de maturité
                                                             passera obligatoirement par là.
          L’industrie     classique   a     amorcé sa
          numérisation       uniquement       pour     ses
          processus business et marketing. Etant les
          services les plus proches du client, les retours

                                                                                                                21

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LES INITIATIVES EN COURS
                                                                En effet, les opportunités sont multiples :
                     L’IOT COMME POINT D’ENTRÉE                 améliorer l’efficacité opérationnelle, optimiser
                                                                les coûts et augmenter les revenus, booster la
          L’IoT (Internet of Things) littéralement l'Internet   productivité et avoir un meilleur contrôle sur la
          des objets désigne l'interconnexion de                production. Cependant, toutes les industries
          terminaux (appareils et objets) identifiés par        ne sont pas prêtes à accueillir l’IoT peinant à
          une adresse IP (Internet Protocol). Avec              gérer la quantité et la complexité des données
          l'Internet des objets, les appareils peuvent être     générées.
          connectés à Internet, détecter, rassembler et
          communiquer entre eux et avec des                     L’IoT reste néanmoins la porte d’entrée
          applications via des solutions de connectivité        privilégiée      des     organisations      dans
          IP.                                                   l’Industrie 4.0, avant d’entamer un cycle de
          Selon IDC, 55% des industries considèrent que         montée en maturité progressive. En 2020, le
          l’IoT est stratégique pour leurs activités et un      marché de l’IoT devrait représenter 300
          moyen d'être plus compétitif (2016).                  milliards de dollars (source Gartner 2017).

          2 use cases d’IoT en usine
                                                                     TRACKING DES PIÈCES ÉGARÉES
                                                                   Pour les industries qui construisent des
                         CHAINE DU FROID                           produits complexes et volumineux
                                                                   comme dans l’aéronautique, le suivi des
              Il est essentiel de veiller à ce que les             composants à intégrer est crucial.
              produits sensibles à la température, tels            Plusieurs entreprises comptent sur
              que les vaccins, soient traités de manière           l’analyse de codes barres pour suivre les
              appropriée au cours du processus                     actifs, mais cela ne permet pas d’accéder
              d’élaboration, de stockage et d’expédition.          rapidement à une pièce perdue. Une
              La technologie IoT peut être utilisée pour           plateforme de tracking IoT permet
              garantir que les composants sont                     d’économiser les dépenses inutiles liées
              manipulés correctement et que les produits           à la recherche active de pièces égarées.
              finis restent dans une plage de température
              prédéterminée.

                    PASSER l’ETAPE DU PILOTE                    Ces entreprises ont une approche plus
                                                                stratégique : elles ne multiplient pas les
          Différentes innovations technologiques existent       pilotes mais se concentre sur l’amélioration
          et les industries ont commencé à les                  d’un service ou un processus au lieu de
          implémenter. A ce stade, cela reste encore            tenter une généralisation, même progressive.
          partiel ou de l’ordre du pilote, le déploiement       Cela est également dû à leur conscience des
          à l’ensemble des processus de production n’est        efforts que cela demande en termes
          pas encore effectif.                                  d’investissements humains et financiers.
          Passer du pilote à un déploiement à grande            Les industries comprennent l’intérêt de
          échelle n’est pas simple. Seules quelques             numériser l’activité et d’aller vers l’Industrie 4.0.
          entreprises parviennent à le faire et en obtenir      Il s’agit aujourd’hui d’industrialiser l’intégration
          un retour sur investissement égal ou supérieur        des technologies au sein des processus
          à celui attendu.                                      métiers.

                                                                                                                        22

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LES DÉFIS MAJEURS

               LA (CYBER)SECURITE

    Une industrie plus connectée est une industrie plus vulnérable aux cyberattaques. L’élaboration d’une
    infrastructure IT pour l’Industrie 4.0 implique de prendre en compte ce risque dès sa conception.

    Traditionnellement, l’environnement industriel est un environnement fermé, extrêmement cadré avec
    des règles et des normes, spécifiques à chaque secteur. Or, avec l’ouverture des systèmes, de
    nouveaux risques apparaissent avec des impacts potentiellement critiques :
    •Risques physiques : une interruption ou un dysfonctionnement peut engendrer des blessures pour les
    employés de l’usine (surchauffe, annulation des arrêts d’urgence, …) ou des articles défectueux qui
    causeront du tort aux utilisateurs finaux.
    •Arrêt de la production. La perte de contrôle du procédé de fabrication ou de tout dispositif associé est
    une crainte constante. Arrêter une usine, stopper une production ou reprogrammer un processus
    d’assemblage est évidemment extrêmement dommageable pour la productivité de l’entreprise.
    •Fuite de données : il est critique pour les industries de protéger leurs secrets de fabrication (propriété
    intellectuelle) ainsi que les informations de leurs clients.

    À titre d’exemple, l’attaque « Tritton » qui a infecté plusieurs industriels, visait à reprogrammer un
    système afin d’agir sur le processus de production sans que cela ne se voit. Le ransomware Wannacry
    a quant à lui bloqué plusieurs grandes infrastructures industrielles en 2018.

    À la différence d’une cyberattaque sur un système IT qui se limite souvent à des pertes financières, les
    attaques sur des systèmes industriels peuvent détruire des équipements ou des usines entières,
    menacer la sécurité nationale et même mettre en danger des vies humaines.

                              LE MANQUE DE COMPETENCES

              Une autre crainte face à la mise en place des nouvelles technologies au centre de toute l’organisation
              est le manque de compétences en interne pour accueillir et maitriser ces innovations. Les grands blocs
              traditionnels que sont la fabrication, la maintenance, la supply chain seront pilotés par des outils digitaux.
              Le premier enjeu est donc de garder la maitrise sur ce cycle de production. Il faut veiller à protéger la
              question de la gestion des processus. Bien que de plus en plus autonomes, ils nécessiteront toujours
              une surveillance constante.
              Ensuite, l’arrivée des technologies entraine une transformation des compétences que doit détenir le
              salarié. La formation dans l’entreprise est donc extrêmement importante. Or, comment prévoir les
              compétences qui seront mobilisées demain ? Il faut que les organisations anticipent la création des
              nouveaux métiers dont elles auront besoin dans le futur pour les attirer et les intégrer. Parallèlement, les
              entreprises vont devoir prévoir la disparition de certaines activités et donc organiser et accompagner les
              transitions de carrières.
              Ces questions sensibles et relatives à l’employabilité sont souvent sources de conflit et particulièrement
              redoutées par les entreprises qui préfèrent les éviter et freiner l’innovation un temps.

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              5/ Nos recommandations

                             Rapprocher IT et OT
                             Valoriser la data
                             Repenser la cybersécurité

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SYNTHESE DES 20 RECOMMANDATIONS

              INTÉGRER LES NOUVEAUX                                            RAPPROCHER IT & OT
              ENJEUX
                                                                    1. Disposer d’un sponsorship important
              15. Appliquer les bonnes pratiques SSI
                  classiques                                      2. Fixer une stratégie et une gouvernance
                                                                                                  commune
              16. Cloisonner les réseaux et confiner
                  les vulnérabilités                               3. Centraliser la gestion de la sécurité et
                                                                                                   de la data
              17. Sécuriser les systèmes industriels
                  legacy                                                 4. Créer et former des équipes aux
                                                                                compétences transversales
              18. Adresser les nouvelles
                  problématiques IoT                                            5. Commencer par un quick-
                                                                                      win pour une mise en
              19. Intégrer le Cloud à la                                                œuvre progressive
                  réflexion                   Cybersécurité     Management
                                                                                    6.   Aligner et redéfinir les
              20. Adopter une démarche                                                               processus
                  pilotée par les risques
                                                                                           7. Accompagner le
                                                        Infrastructure                         changement et
                                                            & Data                              communiquer

                                             VALORISER LES DONNÉES
                                      8. Définir les cas d’usage des données en amont

                                              9. Capturer les données du terrain

                                                10. Choisir la bonne connectivité

                                             11. Prétraiter les données à la source

                                           12. Stocker les données utiles sur le Cloud

                                            13. Valoriser et monétiser les données

                                                    14. Enrichir la démarche

                                                                                                                    25

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