Les fabricants deviennent des prestataires de services

Dans le projet en consortium « Smart Factory as a Service » (FABaaS), l'ensemble du processus de bout en bout dans une entreprise de fabrication est transformé en un modèle commercial basé sur l'utilisation — de la commande à la fabrication, jusqu'à la livraison et le paiement. © TRUMPF/Photo : Markus Breig (KIT/CroM)

Le système de propulsion de l'installation de production ne doit plus être considéré à l'avenir uniquement comme une composante fonctionnelle, mais également comme un « détecteur d'état » afin d'assurer un niveau de productivité élevé de manière durable. © WITTENSTEIN SE

Les partenaires du consortium du projet « Productivité en tant que service » étudient un modèle commercial basé sur l'utilisation pour les machines-outils de coupe, dans lequel les entreprises du secteur de la transformation des métaux paient un forfait comprenant une machine-outil, des outils de coupe et des services informatiques. Les coûts d'acquisition élevés de la machine-outil sont ainsi évités. © MAPAL Dr. Kress KG

L'engrenage intelligent doté de la fonction « cynapse » de WITTENSTEIN SE dispose d'un module de capteur intégré avec une étiquette électronique et une interface IO-Link. Il peut, par exemple, détecter, stocker, afficher et traiter la température, les vibrations, la durée de fonctionnement ainsi que l'orientation d'installation. © WITTENSTEIN SE

À l'avenir, les menuiseries et les fabricants de meubles n'auront plus besoin d'acheter de machines à chanfreiner. Au lieu de cela, la machine restera la propriété du fabricant et ils paieront mensuellement pour son utilisation. © Michael Weinig AG

Il n'est pas nécessaire d'acheter une machine pour pouvoir l'utiliser : la numérisation permet de nouveaux modèles commerciaux basés sur l'échange automatisé de données. Quelles conditions doivent être remplies pour que ces modèles économiques soient réalisables sur le plan technique et économique, les experts issus de la science et de l'industrie le clarifient dans le cadre du projet de recherche « X-Forge ».

La numérisation a non seulement changé la manière dont les entreprises manufacturières produisent leurs biens. Les relations commerciales que les entreprises établissent entre elles ont également évolué au cours de la quatrième révolution industrielle. La chaîne de valeur rigide s'est transformée en un réseau de valeur flexible, qui ne connaît plus de processus fixes et dont les acteurs changent constamment. Cette interaction complexe rappelle un écosystème naturel composé d'animaux, de plantes et de micro-organismes, c'est pourquoi les spécialistes appellent aussi ce réseau de valeur un Écosystème Numérique.

Un tel Écosystème Numérique est maintenu en vie par l'échange automatisé de données entre tous les acteurs. Et cet échange constant permet de nouveaux modèles commerciaux basés sur les données, où les fabricants ne deviennent pas seulement des prestataires de services, mais où tous les processus dans une usine peuvent aussi être compris comme des services individuels : Everything as a Service (XaaS). Dans le cadre du projet de recherche « X-Forge », des experts issus de la recherche et de l'industrie étudient certains de ces nouveaux modèles commerciaux et clarifient quelles données doivent être collectées et échangées, et comment ce transfert de données peut être réalisé techniquement.

« X-Forge » est divisé en quatre projets de consortium. Le Fraunhofer-Institut pour la technologie de la production et l'automatisation IPA participe à tous :

Quand la machine à raboter envoie une facture

Le secteur de l'usinage du bois en Bade-Wurtemberg est principalement composé de petites et moyennes entreprises familiales. Les coûts élevés d'acquisition de machines de haute technologie innovantes ne peuvent souvent être supportés qu'avec beaucoup d'efforts. Ils préfèrent donc entretenir leur parc de machines existant, hésitent à investir sur plusieurs années et risquent de prendre du retard par rapport à leurs concurrents. Une solution possible : Pay per Use. Les machines à bois restent la propriété du fabricant, et les menuisiers et fabricants de meubles paient mensuellement pour leur utilisation.

Comment un tel modèle commercial basé sur l'utilisation doit-il être conçu pour être attractif à la fois pour les fabricants et pour les utilisateurs, c'est ce que les chercheurs autour d'Oliver Schöllhammer, responsable du département de stratégie et de développement d'entreprise au Fraunhofer IPA, étudient actuellement dans le cadre du projet de consortium « Wood Working as a Service » (WOODaaS). La question centrale : qu'est-ce qui sera facturé à la fin du mois et comment se déroulent la facturation et le paiement ? Pour répondre à cela, Schöllhammer et son équipe doivent déterminer si les données générées par les capteurs des raboteuses et dégauchisseuses existantes suffisent pour le nouveau modèle commercial, ou si d'autres données doivent encore être collectées. À terme, les factures, ainsi que les processus de paiement et de maintenance, doivent être automatisés.

Ce projet de consortium implique, en plus du Fraunhofer IPA, le fabricant de machines Michael Weinig AG de Tauberbischofsheim (chef de consortium), le bureau d'ingénierie Roth GmbH & Co. KG de Billigheim, et la société Hogra-Holz GmbH de Limbach dans le Neckar-Odenwald-Kreis. Le ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme de Bade-Wurtemberg finance WOODaaS à hauteur de près de 2,3 millions d'euros dans le cadre du programme de soutien InvestBW.

La machine à usiner qui se configure elle-même

Les sous-traitants et fournisseurs de traitement métallique sont soumis à une forte pression sur les prix dans la compétition internationale. Ils doivent donc utiliser efficacement leurs machines à usiner, c'est-à-dire presque 24 heures sur 24, avec une qualité de processus et de fabrication constamment élevée, même pour de petites séries ou des pièces uniques, et à faible coût. Cela doit également être rendu possible par un modèle commercial basé sur l'utilisation : à l'avenir, les sous-traitants et fournisseurs ne devront plus acheter de machines coûteuses. À la place, ils paieront un forfait comprenant une machine-outil, un outil de coupe et des services informatiques.

Ces derniers devraient également inclure, en plus des processus de paiement et de maintenance automatisés, des algorithmes intelligents capables d'intervenir de manière autonome dans le processus d'usinage et d'améliorer en cours de fonctionnement les paramètres du processus. Cela permettrait d'éviter une usure excessive et des dommages aux pièces. « Les opérateurs d'usinage n'auront plus à se soucier des réglages de la machine et n'auront plus besoin de faire appel à des prestataires externes pour optimiser leur production », explique le scientifique Schöllhammer du Fraunhofer IPA. Il souhaite réaliser cela en unifiant les données de processus et de production, qui sont actuellement encore séparées, et en les rendant accessibles à un algorithme auto-apprenant.

Le projet de consortium « Productivity as a Service » (PRODaaS) implique, en plus du Fraunhofer IPA, la société Karl Walter Formen- und Kokillenbau GmbH & Co. KG de Göppingen, le fabricant de capteurs Blum-Novotest GmbH de Grünkraut dans le Kreis Ravensburg, le fabricant de machines F. Zimmermann GmbH de Neuhausen sur les Fildern, le fabricant d'outils MAPAL Dr. Kress KG (chef de consortium) et la plateforme c-Com GmbH (tous deux d'Aalen). Le ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme de Bade-Wurtemberg finance PRODaaS à hauteur d'environ trois millions d'euros dans le cadre du programme de soutien InvestBW.

Le système d'entraînement qui donne des conseils pour une meilleure qualité du produit

Pour la plupart des entreprises, il devient de plus en plus difficile d'identifier et de mettre en œuvre des potentiels d'optimisation pour leurs produits ou leurs processus de fabrication. Mais grâce à la numérisation, de nouvelles approches apparaissent pour réaliser d'autres optimisations. Ainsi, Paul Thieme et ses collègues du centre de compétences DigITools du Fraunhofer IPA souhaitent, dans le cadre du projet de consortium « Product Life Cycle Enrichment as a Service » (PLCEaaS), collecter et rendre accessibles toutes les données générées tout au long du cycle de vie d'un système d'entraînement par la WITTENSTEIN SE, en un point central.

Ce point central est une « coque de gestion » (Verwaltungsschale), qui, comme un dossier numérique, stocke toutes les données pertinentes de manière organisée — depuis la fabrication des pièces détachées, l'assemblage et la livraison du système d'entraînement fini, jusqu'à la phase d'utilisation avec toutes ses perturbations, arrêts, défaillances, réparations et opérations de maintenance. Grâce à une boîte à outils analytique simple d'utilisation, ces données peuvent être traitées et analysées. « Avec cette approche, il est possible de réaliser bien plus que de la maintenance prédictive », explique Thieme. « Elle fournit également des indications sur la manière d'utiliser le système d'entraînement de manière plus économe en ressources et révèle au fabricant comment il pourrait encore améliorer la qualité du produit. »

Le projet de consortium PLCEaaS implique, en plus du Fraunhofer IPA et de WITTENSTEIN SE d'Igersheim (chef de consortium), les sociétés ASCon Systems Holding GmbH et TruPhysics GmbH (toutes deux de Stuttgart). Le ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme de Bade-Wurtemberg finance PLCEaaS à hauteur d'environ deux millions d'euros dans le cadre du programme de soutien InvestBW.

Une usine pleine de services

Les partenaires du projet vont encore plus loin dans le cadre du projet de consortium « Smart Factory as a Service » (FABaaS). Il ne s'agit pas de faire évoluer l'exploitation d'une seule machine ou le cycle de vie d'un produit spécifique vers un modèle commercial basé sur l'utilisation, mais de transformer l'ensemble du processus de bout en bout dans une entreprise de production — de la commande à la fabrication, en passant par la livraison et le paiement. « Confier la vente, la logistique ou la gestion des paiements à des prestataires externes est une pratique courante depuis longtemps », explique Anja Reuter du centre de compétences DigITools du Fraunhofer IPA. « Mais diviser tout ce qui se passe dans une usine en services externes individuels, qui peuvent être réservés, est une nouvelle approche pour la production, rendue possible par la numérisation. »

Mais jusqu'où une telle production, basée sur des services soigneusement orchestrés, reste-t-elle profitable pour toutes les parties ? Quelles données doivent être collectées et échangées ? Quelles données peuvent être échangées sans enfreindre la législation en vigueur ? Quelles sont les exigences techniques pour chaque machine, et comment l'architecture informatique doit-elle être conçue ? Toutes ces questions sont clarifiées par Reuter et ses partenaires dans le cadre du projet de consortium FABaaS, et ils mettent également en œuvre à titre d'exemple certains services.

Participent à FABaaS, en plus du Fraunhofer IPA, l'Institut Fraunhofer pour l'économie du travail et l'organisation IAO, TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG de Ditzingen (chef de consortium), les deux fournisseurs de logiciels Heidelberg Mobil International GmbH et XETICS GmbH de Stuttgart, les deux fabricants de capteurs SICK AG de Waldkirch et Kinemic GmbH de Karlsruhe, le fabricant de techniques de vide J. Schmalz GmbH de Glatten, la société d'installations STOPA GmbH d'Achern, la société ACD Elektronik GmbH d'Achstetten dans le Kreis Biberach, ainsi que le cabinet de conseil international umlaut SE. Le ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme de Bade-Wurtemberg finance FABaaS à hauteur d'environ cinq millions d'euros dans le cadre du programme de soutien InvestBW.