Différences clés entre l’Industrie 3.0 et l’Industrie 4.0

Ces dernières années, les termes « Industrie 3.0 » et « Industrie 4.0 » sont devenus des mots à la mode dans les discussions sur la transformation industrielle. C’est particulièrement vrai dans des domaines tels que la fabrication/production et l’ingénierie. Récemment, l’un de mes étudiants en école d’ingénieur m’a posé cette question : « Quelle est la différence entre l’Industrie 3.0 et l’Industrie 4.0, sachant que l’automatisation et le Lean manufacturing étaient déjà largement répandues avec la 3e révolution industrielle ?

Cette question soulève un point critique : de nombreux aspects de l’automatisation et des principes du Lean manufacturing étaient déjà présents dans les révolutions industrielles précédentes. Alors, en quoi l’Industrie 4.0 diffère-t-elle exactement de celle de l’Industrie 3.0 ? Dans cet article, nous explorerons ces distinctions, en soulignant que bien que l’Industrie 3.0 soit axée sur l’automatisation numérique, l’Industrie 4.0 représente une approche plus intégrée, et intelligente de la fabrication fondée sur la gestion des données

1. Industrie 3.0 : L’ère de l’automatisation numérique

L’Industrie 3.0, également connue sous le nom de Troisième Révolution industrielle, a débuté dans les années 1960. Elle a continué d’évoluer jusqu’à la fin du 20e siècle. Cette période se caractérise par l’intégration des ordinateurs et de l’automatisation dans les processus de fabrication. Les fabricants ont amélioré l’efficacité. Ils ont aussi amélioré la cohérence et la qualité. Cela a été possible grâce à l’adoption massive de contrôleurs logiques programmables (PLC), de robots et de premiers systèmes d’automatisation industrielle.

Les principales innovations de cette époque incluaient :

• Électronique et technologie de l’information (TI) : L’utilisation des ordinateurs pour l’automatisation et le contrôle a transformé les systèmes mécaniques traditionnels.
• Automatisation : Les machines ont remplacé de nombreuses tâches répétitives auparavant effectuées par des humains, augmentant ainsi la productivité et la précision.
• Lean Manufacturing : L’adoption des principes Lean, issus du système de production de Toyota, mettait l’accent sur la réduction des gaspillages, l’optimisation des processus et l’amélioration continue. Cette méthode était fortement compatible avec les systèmes automatisés de l’Industrie 3.0.

Bien que l’Industrie 3.0 ait révolutionné la production grâce à l’automatisation, elle s’appuyait principalement sur des machines individuelles fonctionnant dans des systèmes isolés. La collecte et l’analyse de données étaient souvent manuelles ou limitées. Les machines communiquaient peu entre elles.

2. Industrie 4.0 : La Révolution cyber-physique

L’Industrie 4.0, souvent appelée Quatrième Révolution industrielle, a émergé au début des années 2010 et continue de se développer aujourd’hui. Cette phase représente un bond en avant par rapport à l’automatisation numérique vers un environnement de fabrication connecté et intelligent. Bien que les techniques d’automatisation et du Lean Manufacturing restent importantes, l’Industrie 4.0 les améliore en intégrant des technologies avancées telles que les big data, l’intelligence artificielle (IA) et l’Internet des objets (IoT).

Voici quelques caractéristiques clés de l’Industrie 4.0 :

• Systèmes cyber-physiques (CPS) : Ces systèmes connectent les machines physiques avec l’infrastructure numérique. Ils permettent une surveillance, un contrôle et une optimisation en temps réel.
• Internet des objets (IoT) : Les machines, capteurs et appareils sont interconnectés via Internet. Cela permet une communication fluide sur l’ensemble d’une ligne de production. La communication peut même se faire entre des usines réparties à l’échelle mondiale.
• Prise de décision basée sur les données : La capacité à collecter et analyser de vastes quantités de données en temps réel offre des avantages considérables. Elle permet la maintenance prédictive. Elle permet aussi l’optimisation des processus et la gestion de la chaîne d’approvisionnement.
• IA et apprentissage automatique : Ces technologies permettent à des systèmes intelligents de s’adapter et de s’améliorer sans intervention humaine. Cela améliore l’efficacité opérationnelle. Cela renforce aussi les capacités de personnalisation.
• Robots avancés et automatisation : Les robots dans l’Industrie 4.0 ne sont pas seulement des machines automatisées. Ils sont dotés d’intelligence artificielle, ce qui leur confère une plus grande flexibilité et leur permet de collaborer avec les humains et de s’adapter aux conditions changeantes.

En résumé, l’Industrie 4.0 couvre tous les aspects de l’écosystème de l’entreprise industrielle. Elle inclut l’approvisionnement en matières premières jusqu’à la livraison finale. Elle utilise une combinaison de systèmes intelligents, d’appareils interconnectés et d’analyse de données pour stimuler l’efficacité. Cela améliore la flexibilité et la durabilité.

3. Le Lean manufacturing dans l’Industrie 4.0 : Une évolution complémentaire

Une question fréquente, notamment pour ceux qui sont familiers avec les principes du Lean manufacturing, est de savoir si ces concepts sont toujours applicables dans l’Industrie 4.0. La réponse est un « oui » catégorique, mais avec quelques nuances.

Le Lean manufacturing met l’accent sur la réduction des gaspillages. Il se concentre aussi sur l’optimisation des processus et l’amélioration continue. Cette approche est non seulement pertinente dans l’Industrie 4.0, mais renforcée par la nature axée sur les données de cette quatrième révolution industrielle. Les technologies de l’Industrie 4.0 identifient en temps réel les inefficacités. Elles éliminent plus précisément les gaspillages. Elles répondent de manière plus agile aux demandes des clients. Par exemple, les systèmes de maintenance prédictive minimisent les temps d’arrêt. Ils réduisent les déchets. En outre, l’analyse des données améliore la prise de décision. Elle optimise l’allocation des ressources.

Cependant, l’Industrie 4.0 exige également un changement dans la manière dont les principes Lean sont appliqués. L’accent se déplace des observations et améliorations manuelles. Il passe vers des pratiques Lean basées sur les données. L’apprentissage automatique et l’analyse en temps réel permettent de piloter plus efficacement l’amélioration continue.

4. Principales différences entre l’Industrie 3.0 et l’Industrie 4.0

En résumé, la différence fondamentale entre l’Industrie 3.0 et l’Industrie 4.0 réside dans l’intégration et l’intelligence des systèmes :

• Connectivité : Alors que l’Industrie 3.0 se concentrait sur l’automatisation des tâches individuelles, l’Industrie 4.0 met l’accent sur la connexion entre les machines, appareils et systèmes via l’IoT et l’informatique en nuage.
• Utilisation des données : Dans l’Industrie 4.0, les données sont un atout central. La capacité à collecter, analyser et agir sur les données en temps réel améliore la prise de décision. En revanche, l’Industrie 3.0 reposait principalement sur des systèmes automatisés opérant indépendamment, avec des capacités limitées de partage des données.
• Adaptabilité et flexibilité : Les technologies de l’Industrie 4.0 permettent aux environnements de production d’être plus flexibles. Ils peuvent s’adapter rapidement aux changements des demandes du marché. Ils peuvent également répondre aux commandes sur mesure. En revanche, les systèmes de l’Industrie 3.0 étaient souvent rigides et prédéfinis.

Conclusion : Un passage vers une fabrication intelligente et axée sur les données

En conclusion, l’Industrie 3.0 et l’Industrie 4.0 représentent différentes étapes dans l’évolution des technologies de fabrication. L’Industrie 3.0 a introduit l’automatisation et les systèmes de contrôle numériques, améliorant considérablement l’efficacité. Cependant, l’Industrie 4.0 va au-delà de la simple automatisation. Elle intègre des technologies avancées pour créer des systèmes intelligents. Ces systèmes sont interconnectés et s’améliorent en continu grâce à l’analyse des données. L’apprentissage automatique contribue également à cette amélioration.

Pour les étudiants en école d’ingénieur et les professionnels au sein des industries, comprendre la transition de l’Industrie 3.0 à l’Industrie 4.0 est crucial. L’avenir de la fabrication repose sur l’adoption des systèmes cyber-physiques. Il dépend aussi des big data et des processus pilotés par l’IA. Bien que l’automatisation et la fabrication Lean aient fourni une base solide, l’Industrie 4.0 offre des opportunités sans précédent pour optimiser et révolutionner la production d’une manière jusque-là inimaginable.

Références

1. Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum.
2. Hermann, M., Pentek, T., & Otto, B. (2016). « Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios. » 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS).
3. Gilchrist, A. (2016). Industry 4.0: The Industrial Internet of Things. Apress.