Qu'est-ce que l'industrie 5.0 ?

L'industrie 5.0 va transformer le paysage manufacturier en mettant l'accent sur une approche plus centrée sur l'humain et plus durable de la production. L'industrie 5.0 conservera les technologies d'automatisation industrielle (robots, intelligence artificielle (IA), machine learning, analyse de données massives, Internet des objets (IoT) et autres technologies avancées issues de l'industrie 4.0) mais vise à éviter les perturbations sociétales liées à une réduction massive de la main-d'œuvre humaine.

La transition vers la quatrième révolution industrielle (industrie 4.0) est encore en cours dans de nombreux secteurs, mais même si son adoption n'est pas encore complète, le concept d'une cinquième révolution industrielle commence à s'imposer. Cette transition vers une nouvelle « révolution industrielle » peut être vue comme une extension de l'industrie 4.0, enrichie par une dimension plus humaine et une volonté de réintroduire l'humain au cœur de l'automatisation. La transition vers l'industrie 5.0, alors que l'industrie 4.0 est encore en déploiement, peut être considérée comme positive, car elle limite les besoins de requalification du personnel.

Si l'automatisation de l'industrie 4.0 a permis d'augmenter la productivité dans de nombreux secteurs, de nombreux cas nécessitent encore une collaboration étroite entre robots et humains. L'industrie 5.0 vise à maintenir l'humain dans la boucle décisionnelle tout en continuant à faire évoluer les technologies avancées qui améliorent la production et la qualité des produits.

En outre, une demande croissante se fait sentir pour un écosystème plus centré sur l'humain. Par exemple, l'Union européenne (UE) veut éviter les pertes massives d'emplois et les difficultés de montée en compétences en favorisant une production collaborative entre humains et robots. Le nouveau paradigme entre l'industrie 4.0 et l'industrie 5.0 vise également à renforcer la durabilité des systèmes de production.

L'industrie 5.0 conserve les technologies clés introduites avec l'industrie 4.0 : capteurs IoT, IA, jumeaux numériques, cloud computing, systèmes cyber-physiques et fabrication additive, mais avec des points de contrôle humains supplémentaires. Ces points permettent aux opérateurs d'intervenir dans les flux automatisés pour évaluer rapidement les choix de conception, effectuer des itérations, ajuster les procédés de fabrication et analyser les impacts liés aux évolutions de la chaîne d'approvisionnement.

L'un des objectifs majeurs de l'industrie 5.0 est de permettre aux humains et aux robots de travailler côte à côte grâce aux robots collaboratifs (cobots) et aux robots d'assistance avancés afin de produire à grande échelle des produits personnalisés et sur mesure. Cela pourrait prendre la forme d'une ligne de production où des robots pilotés par IA réalisent la majorité des tâches répétitives, tandis qu'un opérateur humain intervient en fin de chaîne pour personnaliser le produit final. Dans ce cas, les robots automatisés effectuent encore la majorité du travail et les tâches hautement répétitives, tandis que les travailleurs humains apportent la contribution finale.

Pour que l'industrie 5.0 réussisse à créer un nouvel environnement de production de masse axé sur le bien-être des travailleurs et la créativité humaine, tout en intégrant une automatisation avancée, la transition doit s'appuyer sur plusieurs piliers clés.

Les trois piliers clés sont les suivants :

Centrage sur l'humain

Les nouvelles technologies reconnaîtront l'importance des humains dans les environnements de production automatisés modernes. L'adoption d'une approche plus centrée sur l'humain peut également contribuer à réduire le nombre d'emplois supprimés par l'automatisation basée sur l'IA.

Développement durable

L'industrie 4.0 comporte certains éléments de durabilité, notamment via l'utilisation de sources d'énergie à faibles émissions carbone et une exploitation plus responsable des machines. L'industrie 5.0 va plus loin en intégrant dès la conception des produits les principes de l'économie circulaire. L'un des objectifs de l'industrie 5.0 est de concevoir des produits en anticipant quelles pièces pourront être réutilisées, reconfigurées ou remplacées à la fin de leur premier cycle de vie.

Systèmes de production adaptables et robustes

L'industrie 5.0 repose sur des systèmes de production adaptables et robustes, où les décisions sont prises conjointement par l'IA et les humains. L'utilisation d'un système humain dans la boucle permet d'optimiser les lignes d'assemblage et d'assurer une efficacité maximale, tout en laissant aux humains la capacité de jugement nécessaire pour éviter les situations à risque pour les installations ou les travailleurs. Cela renforce la robustesse et la résilience des processus de production tout en garantissant des environnements de travail plus sûrs.

Avec toute mise en œuvre de nouvelles technologies et révolution technologique, l'industrie 5.0 présente à la fois des avantages et des défis. Depuis la première révolution industrielle, chaque évolution a apporté des bénéfices, mais aussi des défis qui doivent être gérés au fur et à mesure que la société progresse. L'industrie 5.0 ne fait pas exception, mais au lieu de remplacer les technologies robotisées et intelligentes, elle vise à les intégrer différemment.

Avantages de l'industrie 5.0

• Combinaison de la collaboration homme-robot et des avancées technologiques, conduisant à des systèmes avancés conçus pour fonctionner à proximité des humains grâce à des technologies de limitation d'effort
• Productivité accrue, les robots prenant en charge les tâches physiques lourdes (comme le soudage ou le levage), tandis que les humains se concentrent sur des activités créatives nécessitant un jugement d'ingénierie, telles que le contrôle qualité et la personnalisation
• Robotique intelligente avancée, dans laquelle les robots dotés d'IA observent les humains pour apprendre leurs mouvements et optimiser leurs propres opérations
• Réduction de l'épuisement et de la fatigue des travailleurs grâce à la prise en charge des tâches manuelles par les robots
• Intégration renforcée des principes de durabilité et d'économie circulaire dès la conception des produits
• Augmentation du nombre de produits personnalisés proposés aux consommateurs
• Une main-d'œuvre surqualifiée capable d'utiliser avec les technologies les plus récentes
• Amélioration de la satisfaction des employés, qui peuvent se consacrer à des tâches plus stimulantes et créatives plutôt qu'à des activités répétitives

Défis liés à l'adoption de l'industrie 5.0

• Les nouvelles technologies et la dimension humaine doivent être adoptées simultanément, ce qui nécessite une évolution des modes de pensée et de fonctionnement des organisations par rapport à l'industrie 4.0.
• Les courbes d'apprentissage associées aux nouvelles technologies peuvent nécessiter du temps pour les employés
• Les travailleurs humains doivent se sentir valorisés par ces technologies, faute de quoi des résistances au changement peuvent apparaître
• De nouvelles stratégies de gouvernance devront être adoptées par les organisations, car tous les acteurs n'ont pas besoin du même niveau de maîtrise technologique ; par exemple, un technicien de maintenance peut se concentrer sur la maintenance prédictive et les interfaces utilisateur, tandis qu'un ingénieur spécialisé dans les procédés devra approfondir les concepts de transformation numérique.
• Une transition progressive est nécessaire pour limiter les résistances liées à la crainte de remplacement ou de perte d'emploi
• De nouvelles réglementations du travail devront être élaborées pour mieux définir les droits des travailleurs et encadrer les environnements fortement robotisés

La mise en œuvre des cadres de l'industrie 5.0 aura un impact sur de nombreux secteurs, notamment l'automobile, la santé, la robotique et diverses industries manufacturières. Dans les applications industrielles, les équipements ne se limiteront plus à des opérations de maintenance prédictive comme en industrie 4.0, mais permettront également de réutiliser les composants des machines en fin de vie dans la génération suivante de machines, de véhicules et de technologies (grâce à une conception intégrant les principes de circularité). Du point de vue de la fabrication, cela permettra de réduire les déchets, d'améliorer la consommation d'énergie et de diminuer les coûts à long terme.

Dans le domaine de la santé, des systèmes intelligents pourront analyser les dossiers médicaux afin d'identifier l'ensemble des diagnostics possibles d'un patient. Les médecins pourront ensuite prendre une décision finale en s'appuyant sur leur expertise contextuelle. Les médecins peuvent également travailler dans des jumeaux numériques pour visualiser des organes humains et simuler des interventions chirurgicales afin d'anticiper le comportement des organes avant l'opération, réduisant ainsi les risques.

L'IA agentique peut aussi être utilisée pour assister les travailleurs dans des environnements de test de type bac à sable. Les opérateurs peuvent expérimenter différents scénarios et décisions afin d'en observer les résultats et leur impact potentiel sur l'entreprise. Ces résultats peuvent ensuite servir à élaborer des stratégies plus efficaces.

À l'ère de l'industrie 5.0, les travailleurs doivent avoir accès à des logiciels de jumeaux numériques leur permettant de s'entraîner, de mieux comprendre les systèmes qu'ils utilisent, d'identifier les modes de défaillance potentiels et d'acquérir des connaissances sur les scénarios susceptibles de mettre en danger les installations industrielles.

Les logiciels de simulation, tels que les plateformes de jumeaux numériques basées sur la simulation comme Ansys Twin Builder et les solutions de jumeaux numériques pilotées par l'IA comme Ansys TwinAI, permettent non seulement de créer ces environnements, mais aussi d'intervenir à toutes les étapes de conception d'un produit afin d'assurer une conception optimale bien avant la phase de prototypage. Étant donné que des installations industrielles complètes peuvent être simulées via des jumeaux numériques, ces outils peuvent être utilisés dès les premières itérations de conception jusqu'à l'environnement réel de production (permettant d'ajuster les paramètres avant même la construction des systèmes physiques). Ces jumeaux numériques peuvent également aider à former les opérateurs en facilitant l'acquisition de compétences dans des environnements maîtrisés. Ils offrent la possibilité de s'entraîner sur des équipements sensibles sans interrompre ou réduire la production, le tout sans provoquer de temps d'arrêt dans l'usine.

Pour les robots et cobots utilisés dans l'industrie 5.0, qui combinent de nombreux matériaux, logiciels et technologies, des outils comme Ansys Fluent pour la simulation des fluides, Ansys Mechanical pour l'analyse structurelle par éléments finis et Ansys Maxwell pour la simulation des champs électromagnétiques permettent de concevoir leur structure et d'analyser l'interaction entre ces différentes technologies. Cela permet de concevoir, tester et valider les robots dans un environnement de simulation, sans recourir à des phases de prototypage longues et coûteuses.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont les outils de simulation peuvent vous aider à concevoir de nouveaux produits, gérer des systèmes industriels et former vos équipes à l'ère de l'industrie 5.0, vous pouvez contacter des experts techniques afin d'identifier les approches de simulation les plus adaptées à vos besoins.

Ressources connexes