ParisTech Review

« Bien que les machines de production numérique d’aujourd’hui en soient encore à leurs débuts, elles peuvent déjà être utilisées pour fabriquer (presque) n’importe quoi, n’importe où. Cela change tout. » Ces lignes enthousiastes sont signées Neil Gershenfeld, directeur du MIT Center for Bits and Atoms. Une vague d’innovation est en train de déferler sur la production manufacturière : avec la robotique autonome, l’impression 3D, le cloud computing, les objets connectés et les technologies des capteurs, on assiste aujourd’hui à un changement de paradigme. Mais une révolution peut en cacher une autre.

La 4e révolution industrielle
À la fin du XVIIIe siècle, nos sociétés ont connu une transformation radicale avec le passage d’une production principalement agricole à une économie industrielle. Nous pouvons distinguer quatre étapes dans cette révolution industrielle. Elle a commencé avec l’avènement de la production mécanique, activée par la puissance de l’eau et de la vapeur. La deuxième étape, au début du XXe siècle, voit l’essor de la production de masse alimentée par l’électricité. Cette étape est associée aux noms de Henry Ford et Frederick Taylor. Les années 1970 ont vu l’adoption généralisée de l’électronique et de l’informatique dans les ateliers de fabrication, ce qui a permis l’automatisation de la production, considérée comme la troisième phase de la révolution industrielle.

Aujourd’hui, nous sommes à la veille de la quatrième étape. La robotique autonome, l’impression 3D, le cloud computing, les objets connectés et les technologies des capteurs sont à l’origine d’un changement de paradigme dans l’industrie manufacturière. La nouvelle ère de la production industrielle, souvent nommée industrie 4.0, s’appuie sur le concept de systèmes cyber-physiques. Une interaction profonde entre les mondes réel et virtuel est désormais au cœur des procédés de fabrication. La version 4.0 de l’industrie s’appuie sur la complexité d’un réseau virtuel d’objets qui sont en mesure de recueillir, de traiter et d’analyser un large éventail de données du monde physique. L’analyse et l’échange de ces données permet aux objets d’interagir entre eux et d’effectuer plusieurs tâches de façon autonome.

La quatrième révolution industrielle brouille la limite entre les produits et les services, ouvrant ainsi la voie ce qu’on appelle désormais en anglais « servicification ». La voiture sans conducteur en offre un exemple désormais bien connu. Une combinaison de capteurs et de logiciels permet à la voiture de se localiser dans le monde réel et d’interagir avec des feux de circulation, les autres voitures, les personnes, les panneaux de signalisation et d’autres objets. Aujourd’hui, le nombre d’objets intelligents et connectés dépasse déjà le nombre d’êtres humains, et nous n’en sommes qu’au début. D’ici deux à trois ans on comptera plus de 50 milliards d’objets connectés, des thermostats et des chaussures aux dispositifs médicaux.

L’interaction entre ces objets, par le biais de l’Internet, permet la prévention des accidents de voiture, des visites chez le médecin ou encore du gaspillage d’énergie, tout en offrant aux utilisateurs la possibilité de mieux gérer leur temps et leurs ressources. Par exemple, l’application mobile Waze permet à ses  utilisateurs d’éviter les embouteillages en analysant les données de tous les conducteurs connectés à l’application. En se contentant d’allumer leur application, les utilisateurs contribuent passivement à nourrir les algorithmes de données sur le trafic et d’autres informations, qui sont traitées en temps réel pour leur suggérer l’itinéraire plus rapide.

Les procédés industriels deviennent eux aussi plus intelligents et plus efficaces. La communication machine-machine dans l’atelier de fabrication permet aux équipement industriels de s’auto-configurer automatiquement, de s’adapter aux changements et de prévoir des échecs, sans assistance humaine. Par exemple, en équipant les machines avec des capteurs, on peut surveiller pour quelles tâches et pour combien de temps les machines sont déployées, et donc prévoir précisément quand elles auront besoin d’entretien.

Les biens produits évoluent eux aussi, en interaction étroite avec les usages. Les données résultant de l’utilisation d’objets connectés alimente le processus de production en temps réel, en permettant à l’entreprise d’adapter intelligemment les fonctionnalités de ses produits et d’offrir des services personnalisés.

Cisco estime que le marché des objets connectés (Internet of things) dans le monde industriel vaudra autour de 4 billions de dollars en 2022. Cette valeur devrait dériver principalement de la réduction de toutes les formes de gaspillage (y compris le gaspillage de temps) et de la récupération des données comportementales des travailleurs et des clients. Des gains supplémentaires seront aussi permis par une meilleure gestion des actifs – notamment un entretien et une maintenance plus intelligents des équipements industriels.

Le concept d’industrie 4.0 s’appuie sur le rôle central des machines, désormais capables de comprendre et d’interagir de façon autonome avec le monde physique. Cela ouvre d’immenses possibilités en termes de procédés industriels, avec des process plus intelligents, ouvrant sur de nouveaux modèles d’affaires et sur le développement de nouveaux services intégrés dans les produits.

De la personnalisation au consommateur actif
Mais la dernière vague de l’innovation technologique offre également un grand potentiel pour le secteur manufacturier, qui va au-delà des interactions entre machines autonomes. À mesure que se déploie la quatrième révolution industrielle, la diffusion de l’impression 3D offre la possibilité d’engager activement les clients dans le processus de production.

Il s’agit d’une évolution critique du rôle du consommateur. Alors que l’industrie 4.0 permet surtout de rapprocher les consommateurs des entreprises en les transformant en fournisseurs passifs de données au sein d’un réseau complexe d’objets interconnectés intelligents, on voit déjà s’esquisser une évolution – l’industrie 4.1 – qui donne aux consommateurs un rôle central, et beaucoup plus actif, dans le processus de production.

Les derniers progrès de l’impression 3D et des plateformes numériques associées à cette technologie permettent aux consommateurs de prendre place activement dans le processus de fabrication. Cette technologie permet aux utilisateurs de peser sur le processus de fabrication d’une façon jamais vue depuis l’avènement de la révolution industrielle. L’impression 3D permet la création d’objets en trois dimensions à partir d’un modèle numérique. La conception 3D est découpée numériquement en différentes couches ultra-minces de materiaux déposés les uns sur les autres jusqu’à ce qu’émerge un objet solide. Ce processus de fabrication « additive » contraste fortement avec les procédés de fabrication traditionnels, qui sont fondamentalement une soustraction de matériaux et produisent des déchets via la coulée, l’injection, le moulage, le fraisage, l’usinage… La fabrication additive ne permet pas d’économies d’échelle, mais ouvre la voie à la personnalisation des produits, qui peuvent répondre à des caractéristiques spécifiques ou aux préférences d’un individu.

Les consommateurs deviennent ainsi capables d’intervenir à tous les stades de la production, de la conception du produit à sa fabrication et même à sa distribution. Ils peuvent participer à la phase de conception à travers des plateformes d’impression 3D et d’autres outils de conception. Ces outils leur permettent de modifier facilement des conceptions existantes ou de fournir leurs propres données anatomiques pour personnaliser le produit.

Le marché des chaussures offre un bon exemple de personnalisation fonctionnelle, qui a déjà débuté. Plusieurs applications mobiles sont disponibles sur le marché. Elles transforment votre iPhone en un appareil de numérisation 3D mobile, qui prend une série de photos de votre pied et transforment ces données en un modèle en trois dimensions, très précis. Le consommateur peut numériser son pied et fournir ces données à l’entreprise, qui va l’utiliser pour découper et imprimer en 3D des chaussures sur mesure. Un peu plus chères que des chaussures industrielles classiques, mais de qualité comparable à un travail d’artisan-chausseur aujourd’hui hors de prix. Cet exemple montre l’incroyable potentiel de l’impression 3D à révolutionner les modèles d’affaires de pratiquement n’importe quel produit – dès lors qu’une personnalisation esthétique ou fonctionnelle offre une valeur supplémentaire au consommateur. Plusieurs plateformes comme Twikit sont aujourd’hui utilisés pour personnaliser les bijoux, les robes, les lampes et d’autres objets du quotidien. Des entreprises se sont aussi lancées sur le créneau de la personnalisation fonctionnelle dans le secteur médical – la société belge Materialise, par exemple, réalise l’impression de prothèses sur mesure. Dans un registre proche, mais en utilisant des technologies différentes, des chemises sur mesure et des parfums à la demande avec flacon personnalisé sont aujourd’hui proposés en ligne.

Si les économies d’échelle sont insignifiantes, en revanche les barrières techniques disparaissent. Les coûts de mise en place du système de production pour la fabrication additive sont nettement plus faibles que dans le cas de la fabrication traditionnelle. Des start-ups urbaines sont lancées, qui fabriquent des produits à la demande et par petits lots, en s’engageant personnellement auprès des consommateurs. Il faut aussi mentionner la prolifération des laboratoires de fabrication (ou FabLabs) partout dans le monde. Ce sont des endroits où on a libre accès aux machines pour la fabrication numérique (y compris les imprimantes 3D) et où l’on reçoit un soutien spécialisé pour créer ou prototyper un objet. Même si le concept est relativement nouveau, des milliers de FabLabs sont déjà pleinement opérationnels dans le monde entier et encouragent tout un chacun à s’engager dans la fabrication numérique, indépendamment de sa connaissance de cette technologie. Les consommateurs peuvent opter entre différentes formules : décider qu’ils ont besoin d’aide pour fabriquer un produit, louer une imprimante 3D pour imprimer leurs propres produits, ou même en acheter une pour créer certains produits à la maison.

Le concept de « prosumer » – un utilisateur qui consomme et qui produit – n’est pas nouveau, en particulier dans le secteur des services. C’est le cas des voyageurs invités à s’enregistrer en ligne et à imprimer leur carte d’embarquement à la maison, mais aussi des utilisateurs qui mènent directement leurs transactions en ligne sans faire appel à un conseiller bancaire. Toutefois, jusqu’à tout récemment, ce mouvement ne touchait pas le secteur manufacturier, dont la structure traditionnelle tendait à éloigner les consommateurs du procédé de production. Avec l’impression 3D, cependant, le phénomène du prosumer atteint une ampleur sans précédent dans l’industrie manufacturière. Les consommateurs ne sont plus de simples clients : ils contribuent au processus de production et co-créent un produit avec l’entreprise.

Aujourd’hui, nous ne pouvons guère que spéculer sur la façon dont l’industrie sera transformée par cette participation nouvelle des consommateurs au processus de production. La fabrication traditionnelle ne sera pas perturbée dans son intégralité : certains domaines resteront évidemment dominés par la logique des économies d’échelle et de la production de masse. Mais pour un grand nombre de produits, nous pourrions assister à une grande transformation dans la production, avec une restructuration du processus de production et des consommateurs encouragés à saisir les nouvelles opportunités offertes par la fabrication numérique des entreprises. On pourrait voir émerger un secteur manufacturier « hybride » – quelque part entre les productions traditionnelles et l’additif – qui facilite une connexion encore plus profonde entre les mondes physique et cybernétique.

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