La 5G : moteur d'innovation pour l'industrie 4.0

5G : des innovations qui changent vraiment la donne pour l'industrie

Au mois de mars 2022, un rapport gouvernemental intitulé “5G Industrielle”¹ a mis en exergue les atouts de la 5G pour les acteurs de l’industrie. Celui-ci a notamment listé une multitude de nouveaux usages permis par la 5G au sein des usines. Certains d’entre eux sont de véritables innovations de rupture :

La maintenance prédictive, garante de l'efficacité opérationnelle

La maintenance prédictive est l’un des usages les plus cités du rapport “5G Industrielle”. Celle-ci consiste à installer des capteurs connectés sur l’ensemble des machines et des outils de l’usine afin d’analyser en temps réel leur état de fonctionnement et d’anticiper les pannes.

Chaque machine analysée émet plusieurs types de données : température, vitesse de rotation, durée de fonctionnement… Ces informations sont transmises en temps réel, de manière continue, dans le cloud et stockées dans la plateforme IoT de l’usine. Pour assurer le transfert de ces gigantesques volumes de données sans interruption, il est indispensable de s’appuyer un réseau performant qui bénéficie d’une large bande passante.

Les performances de la 5G sont ainsi les mieux placées pour permettre aux usines de mettre en œuvre la maintenance prédictive. En plus de rallonger jusqu’à 20% la durée de vie des différents équipements, cette maintenance prédictive permet d’éviter les coûts liés à des arrêts non planifiés de la production². En 2020, le coût horaire moyen de ces arrêts imprévus s'élevait à 450 000 euros³ pour les multinationales du secteur industriel.

Les cobots, des robots collaboratifs intelligents

Les cobots sont des robots industriels collaboratifs, capables de prendre en compte leur environnement pour assister les opérateurs sur les lignes de production. S’ils sont pilotables en temps réel, leurs mouvements peuvent également être programmés à l’avance. Ils prennent souvent la forme de bras robotiques articulés, conçus pour effectuer des opérations de haute précision.

La sécurité des cobots est un enjeu majeur : ceux-ci sont en effet configurés pour identifier la présence humaine autour d’eux, et s’arrêter en cas de risque de contact. Le rôle de la 5G est crucial dans le bon fonctionnement des cobots : avec un temps de latence jusqu’à 10 fois plus faible que la 4G, elle réduit sensiblement les risques d’accident.

Par ailleurs, toutes les données des cobots (mouvements, flux vidéo…) sont transmises dans le réseau de l’usine. Un jumeau numérique du cobot peut ainsi effectuer simultanément les mêmes commandes. La 5G, qui offre un débit jusqu’à 10 fois plus rapide que la 4G, permet de traiter ces volumes de données en temps réel avec une telle fluidité.

Des chaînes de production modulables à volonté

Autre innovation de rupture : la 5G va permettre aux usines de passer de lignes de production fixes à des lignes de production flexibles et modulaires. Les routeurs sans fil 5G fixes vont permettre aux industries de supprimer les câblages et de pouvoir déplacer beaucoup plus facilement les équipements au sein des bâtiments. En effet, les machines ne sont plus connectées à un réseau LAN, mais un réseau mobile 5G capable de garantir à distance la communication M2M (Machine 2 Machine).

Cette possibilité d’ajouter ou de retirer à l’envie de nouveaux modules à la chaîne de production permet à l’usine de gagner en agilité. Les usines intelligentes composent ainsi des assemblages de blocs individuels, qui permettent de personnaliser facilement la production. La 5G, qui permet de découper le réseau de l’usine en une multitude de sous-réseaux adaptables aux différentes lignes de production, permet d’optimiser le flux nécessaire à chacune d’entre elles. Grâce à cette flexibilité, l’industrie 4.0 va pouvoir personnaliser massivement la production des produits.

Les AGV, des véhicules autonomes au sein de l'usine

Les AGV (Automated Guided Vehicules) sont des véhicules autonomes, capables de se déplacer au sein de l’usine. Ils sont à la fois capables de se repérer au sein de l’atelier (grâce à un plan 3D), de prendre en compte leur environnement pour contourner des obstacles ou s’arrêter face au passage d’un opérateur… mais aussi de communiquer entre eux, en temps réel, les informations relatives à la circulation au sein de l’usine.

Interconnectés avec l’entrepôt, les AGV sont par exemple capables d’apporter automatiquement des pièces ou des outils en cas de besoin sur la chaîne de production. La 5G joue un rôle déterminant dans la coordination des AGV et leur capacité à s’adapter à l’environnement grâce à une très faible latence.

Les réalités virtuelles et augmentées au service des opérateurs

Les opportunités de la réalité virtuelle et augmentée sont longtemps restées un fantasme inaccessible pour les industries. La 5G change la donne et libère enfin le potentiel de ces deux technologies au sein des usines.

La réalité augmentée, par exemple, va grandement faciliter le travail des opérateurs sur le terrain. L’usage le plus évident consiste à utiliser des lunettes ou un casque de réalité augmentée pour visualiser en temps réel, sur la machine, toutes les informations relatives à son état de fonctionnement. En cas de problème, une caméra HD peut transmettre à distance et en direct, grâce au débit de la 5G, un flux vidéo en très haute résolution à un expert qui guidera l’opérateur dans l’action de maintenance à effectuer.

La réalité virtuelle, quant à elle, est très utile pour former de nouveaux opérateurs. Il est par exemple possible de modéliser un modèle de voiture en réalité virtuelle pour s’entraîner aux gestes à effectuer pour son assemblage et pratiquer différentes simulations grâce à la 5G, sans subir de ralentissement ou d’interruption au niveau du réseau.

La 5G est une composante indispensable de la quatrième révolution industrielle. Alors même que son déploiement continue sur notre territoire, elle donne déjà naissance à de nombreuses innovations qui transforment en profondeur l’organisation des usines et des modes de production.

Si la 5G est un atout considérable pour les entreprises du secteur industriel, il est toutefois indispensable d’intégrer la cybersécurité dans les composantes de l’industrie 4.0 et de sécuriser de bout en bout la chaîne d’information pour faire face aux nouveaux enjeux de la cybersécurité.