Dans cette rubrique Recherche de cette édition de septembre, nous nous intéressons à l’évolution fulgurante des logiciels de production industrielle, aux enjeux de la continuité, à la dépendance vis-à-vis des fournisseurs, et à la création de valeur comme fondement de la recherche. Nous abordons ces thèmes en compagnie du Professeur Johannes Cottyn, maître de conférences à la Faculté des Sciences de l’Ingénieur et d’Architecture de l’UGent.
Il est président du Département Systèmes industriels et Conception de produits. Après avoir obtenu son master en Sciences industrielles (électrotechnique et automatisation), il s’est perfectionné en suivant une formation complémentaire et prédoctorale en Sciences Informatiques, avant de décrocher un doctorat en Génie industriel & Recherche opérationnelle.
Au sein de l’université, il se consacre à la formation des ingénieurs et à la coordination de projets de recherche visant à relever les défis de l’industrie manufacturière moderne. Depuis l’obtention de son doctorat, il se focalise sur la gestion efficiente des environnements de production et de logistique. Il est impliqué dans la recherche via Flanders Make où il coordonne le groupe de recherche FlandersMake@UGent-ISyE. Par l’intermédiaire du Campus de Courtrai, il participe à la dynamique du pôle technologique local où Flanders Make, UGent, Howest, Agoria, Sirris, KULeuven et Vives collaborent étroitement.
Au cours des dix dernières années, Johannes Cottyn s’est imposé comme un bâtisseur de ponts entre l’industrie et la recherche. Dans son domaine, la recherche n’a de valeur que si elle génère une valeur ajoutée à l’industrie. Concrètement, il étudie la manière dont les usines pourront, dans l’avenir, surveiller leurs processus plus efficacement - voire de manière autonome – et les ajuster en temps réel.
Il a choisi la recherche appliquée plutôt que le monde de l’entreprise. Son objectif est d’identifier les lacunes des technologies industrielles afin d’en améliorer, par l’innovation, la facilité d’utilisation et l’adoption, en collaboration avec les fournisseurs de technologies. Il s’étonne de constater à quel point certaines entreprises, pourtant leaders mondiaux dans des produits de pointe, négligent souvent leurs processus de production. C’est pourtant là que réside l’une des clés pour maintenir et renforcer l’activité manufacturière en Europe et en Flandre. L’ingénieur a cependant difficile à relever seul les défis liés à cette autonomie et à la diversité des usines du futur. Cela nécessite une équipe multidisciplinaire d’ingénieurs et des partenariats solides avec les fournisseurs de technologies. « Les recherches menées avec l’équipe FlandersMake@UGent sur les technologies de demain sont axées sur la valorisation », souligne Johannes Cottyn. « Le chercheur n’a pas le temps de rester enfermé dans une tour d’ivoire ou un laboratoire sombre à faire des expériences au hasard : tout évolue si vite. De plus, c’est extrêmement gratifiant de voir que nos résultats aident les entreprises à aller de l’avant. »
Ce qui a changé
Johannes Cottyn explique que si tout tournait autour du déploiement de logiciels de production dans l’usine il y a 20 ans, l’enjeu principal consiste aujourd’hui à rendre ces systèmes suffisamment intelligents pour que les processus se déroulent de manière autonome. L’intelligence artificielle, les modèles numériques et la cybersécurité associée occupent naturellement une place de plus en plus importante dans cette évolution.
Selon lui, la recherche actuelle reflète les besoins du terrain. Parallèlement, des chercheurs comme Johannes identifient les lacunes et les faiblesses des environnements de production et proposent des solutions innovantes. En général, lorsqu’une demande émane de l’industrie, elle arrive à la dernière minute et devient soudain une priorité absolue. C’est précisément pour cela que la recherche appliquée s’efforce d’anticiper les besoins technologiques actuels et futurs des usines.
Ce qui caractérise la production, c’est que les usines ne sont pas toujours disposées à évoluer en permanence car cela pourrait avoir un impact sur leur production en cours. Les environnements industriels sont complexes et propres à chaque entreprise.
Les logiciels de planification, d’organisation et de suivi de la production comme MES (Manufacturing Execution Systems) et les purs ERP (Enterprise Resource Planning), sont la norme aujourd’hui, même pour la plupart des PME. La question n’est plus de savoir comment les faire évoluer selon les besoins de l’usine ou les adapter à la croissance. Autrefois, les principes du lean s’opposaient quelque peu à la rigidité et à la standardisation des logiciels. Aujourd’hui, ce n’est plus le cas avec les plateformes intelligentes et l’IA.
Les logiciels basés sur l’IA formulent des suggestions et prennent parfois des décisions, ce qui n’est possible qu’avec des données fiables et une infrastructure adéquate. La recherche actuelle s’intéresse à la manière dont les outils numériques et l’IA peuvent assister les équipes de production – notamment les opérateurs - en leur fournissant les données utiles à la prise de décision, en modélisant de manière prédictive les scénarios possibles et l’impact de chaque choix. Ces prédictions doivent intégrer de nombreux paramètres : la disponibilité des matières premières, les pannes de machines et leur délai de réparation, mais aussi les absences (maladie) du personnel.
Éviter de se retrouver bloqué
« L’objectif principal du projet pilote Vlaio Industrie 4.0 MES4SME était de déterminer si, pour des usines spécifiques, il valait mieux opter pour un MES global unique ou un middleware auquel des modules spécifiques seraient couplés par processus. Aujourd’hui, il s’agit de savoir combien de temps une plateforme numérique peut répondre aux derniers besoins numériques d’une usine et, surtout, comment éviter que celle-ci ne se retrouve prisonnière d’un système qui ne répond plus aux attentes (verrouillage fournisseur). Imaginez que vous ayez besoin d’un module de planification davantage axé sur l’IA et que votre MES n’en permette pas l’intégration : vous devrez supporter des coûts élevés pour vous en sortir », explique notre chercheur. En fait, il n’y a pas de solution universelle pour les logiciels de production.
Johannes Cottyn avance deux approches types : soit l’entreprise travaille avec un fournisseur de MES proposant une suite de modules ouverte à l’intégration de solutions externes, soit elle développe elle-même son infrastructure de base et devient en quelque sorte le chef d’orchestre, en imposant aux autres parties la manière – et les conditions – pour connecter leurs outils à l’infrastructure.
L’avenir est à l’auto-optimisation et à la flexibilité
« Il est indispensable d’adapter les paramètres de production en temps réel à la situation du moment. Pour cela, il faut disposer d’une grande quantité de données historiques, généralement via un jumeau numérique, afin de modéliser chaque détail pertinent, d’envisager différents scénarios et d’en tirer des enseignements pour l’avenir. « Ces simulations sont poussées et nécessitent des connaissances préalables de pointe pour déterminer les éléments à intégrer », poursuit Johannes.
La demande d’adaptation de l’agencement des lignes de production est particulièrement forte. À une époque où les produits évoluent rapidement, l’outil industriel doit lui aussi pouvoir s’ajuster avec souplesse. De grands acteurs comme Atlas Copco, Tenneco, Picanol, CNH et Vandewiele s’efforcent d’anticiper de cinq à dix ans leurs investissements dans de nouvelles infrastructures. « Prenons l’exemple type d’un robot dans une cellule de travail flexible », avance Johannes Cottyn. « Vous pouvez l’acheter avec la portée et la charge utile adaptées à votre produit actuel. Toutefois, il est parfois préférable de le surdimensionner légèrement car votre futur produit pourrait devenir plus grand ou plus lourd. Bien sûr, chaque euro supplémentaire investi doit être rentabilisé (ou permettre de réaliser des économies) dans votre production de demain. »
C’est dans cette optique que des modèles de calcul sont développés via Flanders Make. Basés sur des données historiques et projetés dans des scénarios futurs, ils permettent de prédire les technologies et les machines requises pour une montée en puissance flexible et rentable de la production. Lors du Sommet ABISS 2026, FlandersMake@UGent et Howest – en collaboration avec plusieurs partenaires du projet Vlaio TETRA VE∞X – montreront comment utiliser la réalité étendue (XR) et les modèles 3D pour concevoir et optimiser l’environnement industriel. L’objectif est de partager les connaissances en amont, dès la phase de développement d’un système de production, avec le fabricant, l’intégrateur et les fournisseurs de matériel et de logiciels. Par exemple, lors de l’installation d’une machine, il est possible de générer une plateforme de formation en réalité étendue (XR) pour les opérateurs et les techniciens de maintenance, à partir des modèles utilisés pour la mise en service virtuelle.
Ce que je retiens de mon entretien avec Johannes Cottyn, c’est que l’avenir de la production sera autonome. L’automatisation atteint un niveau tel que les machines fonctionneront automatiquement mais aussi de manière autonome, en temps réel, en apprenant par elles-mêmes et en adaptant avec souplesse leurs paramètres de production aux nouvelles situations.
