Les briques technologiques de l’imprimerie 4.0
Si l’Industrie 4.0 préfigure l’Industrie du futur et l’imprimerie smart de demain pour les industries graphiques, toutes les briques technologiques sont déjà là. Comme pour l’Industrie 4.0, le Print 4.0 et ses dérivés combinent plusieurs concepts, des concepts anciens comme le CIM (computer integrated manufacturing), et des concepts nouveaux comme les systèmes cyberphysiques ou l’Internet des objets à l’origine du passage de la troisième à la quatrième révolution industrielle.
Figure 1 – Les dix briques technologiques de l’imprimerie 4.0
Selon Rüßmann et al.[1], l’Industrie 4.0 repose sur neuf technologiques indispensables (figure 1) pour fournir un environnement intelligent aux entreprises et ainsi aux imprimeries smart de demain : les systèmes cyber-physiques, le Cloud computing, l’Internet Industriel des Objets, le Big Data, l’Intelligence artificielle, la Réalité augmentée, la cybersécurité, les robots, l’intégration verticale et horizontale, l’impression 3D et ajoutons l’intelligence artificielle qui impacte très fortement toutes les chaînes de valeur des imprimeries et les innovations récentes dans l’impression numérique concernant les industries graphiques. Et c’est la combinaison de toutes ces technologies qui provoquera des secousses sans précédent au sein des ateliers de production des imprimeries smart 4.0 de demain.
Quelques mots sur les systèmes cyber-physiques, le Cloud Computing, l’Internet des objets et l’importance demain de la donnée dans les ateliers de production des imprimeries 4.0 :
Les systèmes cyber-physiques, cœur du réacteur de l’Imprimerie 4.0 de demain
L’imprimerie 4.0 sera possible que grâce à l’utilisation de systèmes cyber-physiques (SCP), c’est-à-dire des systèmes et des processus qui communiquent avec les machines et/ou les hommes (à l’intérieur et à l’extérieur des frontières de l’entreprise) pour fournir un système de production intelligent tout au long de la chaîne de valeur. Selon la définition de la Plateforme Industrie 4.0, « les systèmes cyber-physiques (SCP) regroupent des systèmes embarqués, des processus de production, logistiques d’ingénierie, de coordination et de management, tout comme des services Internet qui utilisent des capteurs pour récupérer des données et agissent sur des processus physiques au moyen d’actionneurs. Ils sont connectés les uns aux autres via des réseaux digitaux, utilisent toutes données et services disponibles mondialement, et bénéficient d’interfaces hommes-machines multimodales ». À l’aide de ces systèmes, les entreprises et ainsi les imprimeries auront la possibilité dans l’avenir d’établir des réseaux à l’échelle mondiale intégrant leurs machines, mais aussi leurs entrepôts et leurs installations de production.
Étonnamment sans toutefois l’être vraiment, le concept des SCPs a été repris au sein des industries graphiques par les constructeurs allemands de presses offset. Les constructeurs Koenig & Bauer et Heidelberg sont très actifs dans ce domaine. Equipés de capteurs, ces nouvelles presses à imprimer intelligentes peuvent signaler l’état actuel de la production, le besoin futur de maintenance, faire des suggestions sur la nature de l’intervention, voire intervenir elles-mêmes. Les presses Speedmaster XL, par exemple, contiennent quelque 3 000 capteurs. Une seule machine peut ainsi permettre de récolter jusqu’à 500 millions d’éléments de données par an, soumis à des algorithmes afin d’en tirer des analyses prospectives.
Le concept de SCP n’est pas seulement réservé aux presses à imprimer, mais aussi à tous les autres périphériques de production. Le façonnage également s’automatise pour réduire les interventions manuelles à leur strict minimum, que ce soit pendant ou entre les productions.
Ces nouvelles machines ne sont ainsi plus seulement connectées à un poste de commande distant, mais à l’ensemble de l’entreprise, à commencer par les autres moyens de production, voire aux produits, qui peuvent porter eux-mêmes les informations sur l’avancement de leur fabrication et sur les paramètres machines qui leur correspondent. Une machine de façonnage se règle aujourd’hui automatiquement, sans arrêt ni intervention humaine uniquement en scannant les informations contenues sur une feuille de tirage.
Dans le contexte de la fabrication, cela signifie que les informations relatives à l’atelier seront demain dans l’imprimerie 4.0 fortement synchronisées. Cela permettra à ces imprimeries du futur un tout nouveau degré de contrôle, de surveillance, de transparence et d’efficacité dans les processus d’impression et de finition ou de production pour les autres entreprises manufacturières.
Grâce à ces SCPs, l’imprimerie de demain sera composée d’unités de production intelligentes connaissant leur état et les contraintes de fabrication en temps réels. Chaque module de production sera ainsi en mesure d’obtenir les informations nécessaires pour prendre des décisions de manière autonome.
Ces presses et autres périphériques de finition cyber-physiques rendront les processus de production plus flexibles et amélioreront leur efficacité, et permettront d’imprimer, de relier, de couper des imprimés sur mesure avec des méthodes de production de masse.
Le Cloud Computing
Le cloud computing s’invite année après année comme un modèle d’avenir à chaque étape de la chaine graphique des imprimeries. Les ressources informatiques mais aussi les données seront davantage demain hébergées dans le cloud et disponible à la demande an mode SaaS (Software as a Service) via une interface web.
Le Cloud Computing permettra ainsi aux imprimeries smart de demain d’utiliser les ressources dont elles auront réellement besoin que ce soit au terme de matériel, logiciel, ou d’infrastructure profitant des mises à jour automatique et de nombreux services : services de gestion de la couleur, performance des presses, détection d’usure de pièces, besoins des clients en matière de consommables, …
Le Cloud Computing permettra aussi à ces imprimeries d’échanges des données en temps réel avec leurs partenaires et ainsi créer un environnement numérique intégré et collaboratif permettant une meilleure connectivité entre toutes les parties prenantes et une visibilité en temps réel des données.
L’Internet industriel des objets et des services intégrés dans les processus de fabrication
Les outils de l’Internet des Objets sont les composants technologiques qui permettent à un produit (une feuille, un livre imprimé par exemple), ou à une machine de production (une presse par exemple) de se connecter à un réseau d’entreprise et de collecter et/ou de partager des données. Il peut s’agir des capteurs, des RFID, des scanners 3D, des caméras, etc.
L’Internet industriel des objets (IIdO) est un sous-ensemble de l’Internet des Objets (IdO). L’Internet industriel des objets se concentre sur l’automatisation industrielle, la communication entre appareils, le flux de données, l’administration des appareils, l’intégration des appareils et l’analyse prédictive. Cela veut dire que dans les imprimeries smart de demain, l’Internet industriel des objets orchestrera numériquement les produits imprimés, les opérateurs 4.0 et pilotera les ateliers d’impression, de finition, d’expédition ainsi que toutes les fonctions et processus des entreprises, libérant un énorme potentiel de valeur.
L’Internet industriel des objets contribue à réduire la complexité des communications de machine à machine et permet la collecte et l’analyse de données à l’aide de capteurs positionnés stratégiquement sur les nouvelles presses à imprimer ou les périphériques de finition mises aujourd’hui sur le marché.
Avec l’Internet des objets et des services, il est et sera davantage également possible de relier des éléments précédemment isolés de la chaîne de production via des puces RFID (radio-frequency identification) ou ce que l’on appelle des mini transponders. Cela signifie que chaque imprimé peut aujourd’hui et pourra encore plus demain contenir de l’information numérique intégrée, qu’il pourra partager par des signaux radio tout au long de son déplacement sur la chaîne graphique. L’incorporation d’identificateurs de radiofréquence (RFID) est déjà en cours dans certains livres physiques à des fins de gestion des stocks ou dans les emballages pour suivre et tracer (track & trace) certains produits.
La donnée, matière première essentielle de l’imprimeur de demain
Dans l’Imprimerie 4.0 de demain, la matière première essentielle ne sera plus le papier ou l’encre, mais la donnée. Des données qui relieront les machines aux machines, les machines aux environnements des usines, les environnements des usines aux systèmes de gestion et les systèmes de gestion aux clients. Chaque étape des nouveaux processus génèrera des données et toutes seront capturées par des capteurs situés sur les machines (à imprimer, de finition, de traitement du courrier, etc.) et analysées dans le but de rendre la séquence de fabrication aussi efficace et rentable que possible ou de bénéficier d’un aperçu en temps réel de la maintenance prescriptive. L’un des défis alors de l’Imprimerie 4.0 de demain sera d’analyser et de traiter cette énorme quantité de données. Trier parmi la masse de données collectées, les informations pertinentes et les tendances qui peuvent conduire à des décisions intelligentes et automatisées. C’est là où le big data et l’analytique, que la data mining, prendront toute leur dimension, permettant à ces entreprises manufacturières d’optimiser leur prise de décision.
Ainsi, l’objectif pour les imprimeurs de demain sera d’exploiter ces nouvelles technologies digitales pour renforcer l’efficacité interne de toutes les fonctions de la chaîne de fabrication en conjuguant le meilleur des deux mondes, d’une part, les outils cyber-physiques (machines) et, d’autre part, les outils virtuels (flux, logiciels, ERP, serveur cloud, etc.).
[1] Rüßmann, M.; Lorenz, M.; Gerbert, P.; Waldner, M.; Justus, J.; Engel, P.; Harnisch, M. Industry 4.0: The Future of Productivity and Growth in Manufacturing Industries; Boston Consulting Group: Boston, MA, USA
FORMATION-ACTION INDUSTRIE 4.0 – IMPRIMERIE 4.0 – PRINT 4.0 – FINISHING 4.0 – PACKAGING 4.0 :
YAT Conseil accompagne les entreprises des industries graphiques et créatives dans leur transformation numérique et industrielle 4.0 : https://yatconseil.com/2020/03/20/industrie-4-0-print-4-0-finishing-4-0-packaging-4-0/
