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Ostfildern (Allemagne), 1 oct. 2015

La digitalisation, le caractère international et le rôle des hommes sont au premier plan – l’avenir des automatismes est sécurisé

Votre présence est toujours présupposée, mais seule votre absence est effectivement remarquée : la sécurité a pour mission la protection des hommes, des machines et de l’environnement. Par le passé, la sécurité et le standard étaient généralement perçus comme deux systèmes séparés avec parfois des objectifs contraires. La pratique montre que la prise en considération conjointe des fonctions de sécurité avec les techniques d’automatismes crée une situation initiale sensiblement meilleure. De ce fait, les défis à relever dans les automatismes sont pour l’essentiel gérés plus facilement.

Parmi les caractéristiques de la société industrielle moderne, on compte l’amélioration du niveau de vie, une offre plus vaste de produits et une personnalisation des produits qui entraîne une plus grande diversité de variantes avec des cycles de vie toujours plus courts. Ces développements placent l’industrie de production devant de nouveaux challenges : les produits doivent être plus flexibles, plus rapides, plus efficaces et leur fabrication doit utiliser moins de ressources.  

Les automatismes ont pour mission de faciliter la vie quotidienne de l’homme, de le soutenir dans son environnement personnel et industriel et de contribuer à la maîtrise de la complexité des process qui nous entourent. Cette mission devient encore plus intense par rapport au rythme de la société industrielle moderne. La fiabilité ainsi que l’efficacité de la production industrielle sont liées de façon inséparable aux automatismes. Elles créent les conditions techniques pour la production de masse. Les efforts qui doivent être déployés dans la production sont soumis à la législation du « triangle magique » avec des objectifs de coûts, de temps et de qualité.

Pour réussir l’optimisation du triangle magique, la manière dont les trois tendances suivantes sont imbriquées dans le domaine des automatismes sera décisive : premièrement, la digitalisation permettant de rendre la production et la technologie plus performantes et plus flexibles ; deuxièmement, l’internationalisation pour pouvoir couvrir les besoins mondiaux et produire dans le monde entier ; et troisièmement, le rôle (une fois de plus) de plus en plus important que revêt le facteur humain dans l’usine.
Pour structurer ces tendances, le thème de la sécurité joue un rôle important. Si les aspects de sécurité sont ignorés ou seulement pris en compte ultérieurement, la mise en œuvre pratique sera plus compliquée, voire impossible.

La sécurité n’est pas une évidence
En 1787, avec les machines à tisser utilisées pour la première fois par Edmond Cartwright, ce fut le début de la première révolution industrielle avec la mécanisation. La motivation principale était autrefois l’augmentation de la productivité ; on se souciait à peine de la sécurité du tisserand. Aujourd’hui, par contre, on accorde la même priorité à l’efficacité du déroulement de la production et à la sécurité de l’ouvrier.


Le point de départ de toutes les considérations de l’aspect sécurité dans les automatismes est la loi fondamentale : le droit prévoit l’intégrité physique en tant que droit fondamental. Par ailleurs, la revendication de la sécurité dans tous les cycles de vie d’une machine a pu atteindre un caractère uniforme au niveau législatif – au moins dans le champ d’application de la directive Machines européenne. Malgré tout, la sécurité des machines et des conditions de travail ne sont pas encore une évidence dans de nombreux pays, même à notre époque. Même en Allemagne et en Europe, les automatismes de sécurité tels que nous les connaissons, représentent encore une discipline relativement jeune.

Jusqu’à la fin des années 80, la sécurité reposait uniquement sur une séparation stricte et mécanique des espaces de travail des hommes et des machines. En 1987, donc 200 ans après la découverte du métier à tisser, Pilz mit sur le marché le PNOZ, le premier bloc logique de sécurité permettant de stopper les machines en toute fiabilité en cas de danger. Ce n’est que depuis 1995, lorsque Pilz mit sur le marché le premier automate de sécurité librement programmable PSS 3000, qu’il est vraiment possible d’utiliser des automates électroniques dans les techniques de sécurité. En effet, les législations et normes européennes, en vigueur jusque-là, interdisaient expressément l’utilisation d’un automate totalement électronique dans les techniques de sécurité. Seules des négociations rudes avec le ministre allemand de l’économie, du travail et de la protection sociale ainsi qu’avec les Comités européens compétents à Bruxelles ont permis d’aboutir à une modification des dispositions légales. Aujourd’hui, les fonctions basées sur logiciels sont monnaie courante pour les techniques de sécurité et représentent l’état de l’art reconnu.

Digitalisation : la mise en réseau comme critère de productivité
L’utilisation des technologies internet est une évidence dans notre vie de tous les jours. Nous achetons sur internet, effectuons des opérations bancaires et des formalités administratives en ligne et téléchargeons des photos dans le cloud. La condition préalable est que les données nécessaires soient sous forme numérique. La 4ème révolution industrielle – ou encore l’ « Internet des objets » – sera la prochaine étape. En Allemagne, un nom concis a été attribué à l’utilisation universelle des technologies internet dans la production : l’Industrie 4.0. L’objectif est la fabrication intelligente (Smart Factory) qui peut être adaptée facilement aux process flexibles, aux conditions de fabrication changeantes et aux lots personnalisés.

On commence à peine à se faire une idée des possibilités qui en résultent si, à l’avenir, chaque appareil, chaque machine, chaque partie d’une installation, chaque produit et chaque fabrication sont mis en réseau, et si toutes les données nécessaires sont disponibles à tout moment en temps réel et où on en a besoin. Le fait est qu’aujourd’hui déjà, selon une étude du VDI, 40 % de la croissance économique allemande est due à la digitalisation. Les données numériques et leur échange efficace définissent ainsi à l’avenir le process de fabrication et constituent la véritable valeur dans la chaîne des process. Le niveau de la mise en réseau ne fait pas qu’augmenter ; il devient même un critère de gain de productivité en soi.

Sur un plan technique, la digitalisation et la mise en réseau ne représentent pas de difficulté dans l’environnement industriel. En effet, des défis particuliers sont à relever dans la maîtrise de la complexité des installations mises en réseau. Lorsque les choses deviennent plus complexes, le risque de faire des erreurs augmente. Parmi les tâches importantes des solutions d’automatismes modernes, on trouvera à l’avenir aussi la complexité croissante des machines et installations réparties et mises en réseau qu’il faudra traduire de la manière la plus conviviale possible pour l’utilisateur.

Pilz propose un soutien indispensable grâce à des logiciels comme, par exemple, des éditeurs qui sont adaptés de la même manière au standard et à la sécurité. Ces logiciels guident l’utilisateur et contrôlent ses entrées en continu. De ce fait, les dysfonctionnements ne sont pas possibles. Cela a pour résultat une fusion du standard et de la sécurité en une solution – mélangés physiquement, mais séparés logiquement sans rétroaction.

Si tout communique avec tout de manière décentralisée, le besoin en communication sécurisée augmente. Ce dernier comprend de façon équitable tous les aspects de la sécurité (sécurité des machines) ainsi que les exigences de sûreté (sûreté de l’exploitation). Les nouveaux objectifs de protection sont donc la protection des données de fabrication, la protection des produits contre les contrefaçons et les plagiats, la protection du savoir-faire, la sécurisation des accès et la protection de l’intégrité par rapport aux exigences existantes. Pilz connaît les besoins en sécurité des constructeurs de machines, des automaticiens, mais aussi ceux des clients finaux. Ces derniers doivent être pris au sérieux avec leurs besoins en sécurité. L’enjeu consiste à standardiser les exigences des deux univers – les automatismes et la technologie de l’information (TI) – au travers de solutions adaptées et réalisables. À l’avenir, les deux domaines de la sécurité seront étroitement liés : la sécurité sans la sûreté, c’est aussi peu concevable qu’elles sont opposées.

Caractère international : les automatismes surmontent les limites
Le niveau élevé de maturité des technologies de l’information et de la communication encouragent aussi l’utilisation de techniques d’automatismes industrielles à l’échelle planétaire.
D’une part, les entreprises automatisent leur production afin de pouvoir produire de manière plus économique. Plus les process sont automatisés dans la production, plus le profil des exigences devient contraignant pour les hommes dans l’usine.
D’autre part, les entreprises actives à l’échelon international produisent sur leur site selon des process standardisés et identiques dans le monde entier. L’objectif est l’obligation de développer et de mettre en œuvre le moins de conceptions différentes de machines possibles afin de réduire les frais liés à l’organisation et les coûts. L’avantage pour l’acteur mondial : il peut employer des ouvriers ou des machines sur plusieurs sites et fabriquer des produits dans le monde entier selon les mêmes contraintes de qualité et de process. Par conséquent, les architectures de sécurité sont acheminées dans ces régions – même si les exigences de sécurité locales devaient être réduites ou inexistantes. Grâce à des utilisateurs finaux, des intégrateurs de systèmes et des fournisseurs actifs dans le monde entier, les standards locaux se rapprochent progressivement : il s’agit d’un avantage des associations au niveau mondial jusqu’à présent peu pris en considération.
Une importante condition préalable pour les standards de sécurité est une compréhension uniforme au niveau international sur ce qu’est la sécurité et quand on peut parler d’une machine de sécurité ou d’un process de sécurité. Avec la formation CMSE® – Certified Machinery Safety Expert – Pilz a introduit un standard international en termes de formation et de formation continue dans le domaine de la sécurité. Conjointement avec le TÜV NORD, Pilz a conçu en 2013 la formation internationale. Ce programme de formation dispense maintenant au niveau mondial dans 22 pays des connaissances complètes tout au long du cycle de vie des machines.

Le nouveau rôle des hommes
La norme DIN V 19233 [1972] définit les automatismes comme étant l’équipement d’un dispositif de telle sorte qu’il fonctionne totalement ou partiellement sans la participation des hommes conformément aux prescriptions.
L’idéal des automatismes consiste donc à remplacer les hommes et à les retirer des halls de production. Entre-temps, toutes les planifications en vue d’une usine sans présence humaine se sont avérées dépassées. Avec l’accroissement de la complexité, il devient évident que l’homme est supérieur à la machine dans différents domaines. Pour une production intelligente, l’homme est indispensable car, contrairement aux machines, il peut analyser et évaluer des situations de manière autonome par exemple – et prendre des décisions.
Si l’homme doit rester dans la production, les postes de travail doivent être adaptés à l’âge et à la qualification de la main-d’œuvre. Les robots, par exemple, prennent en charge, en étroit partenariat avec l’ouvrier, les nouvelles tâches physiquement très éprouvantes ou particulièrement monotones, tandis que l’ouvrier exécute les tâches plus valorisantes. Par conséquent, les automatismes peuvent fournir des réponses à des questions soulevées par l’évolution démographique.

À la place d’une coopération, il s’agit à l’avenir d’une collaboration, à savoir pas seulement d’un partenariat mais aussi de plus en plus d’une interaction entre l’homme et la machine. Dans de nombreux domaines, cela signifie que l’homme se rapproche de la machine ou que l’homme et la machine se partagent une tâche en même temps et donc le même espace de travail dans lequel chacun peut déployer ses forces. Plus les hommes et les machines travaillent étroitement, plus la sécurité devient importante. Les hommes sont prêts à travailler avec les « collègues robots » uniquement si la sécurité est garantie à chaque instant.

Cette nouvelle forme de travail en partenariat et le rôle nouvellement défini des hommes exigent de nouveaux mécanismes de sécurité dynamiques. Ces derniers permettent, par exemple, que les robots ne doivent pas s’arrêter immédiatement et brusquement lorsqu’un homme se déplace dans la zone de travail. Ils peuvent en effet continuer de travailler avec une vitesse réduite (et par conséquent moins dangereuse) – voire même à l’avenir maîtriser des stratégies de repli en toute sécurité. Des capteurs et des actionneurs intelligents dans des systèmes répartis prennent de plus en plus en charge les fonctions des systèmes de commande et entraînent une meilleure interaction entre les modules des machines entre eux et entre l’homme et la machine. Des cartes d’axes de sécurité couplées de manière synchrone et en toute sécurité à Ethernet en temps réel, endossent déjà des fonctions locales de commande et d’analyse. Même les systèmes intelligents tels que le premier système de caméras de sécurité SafetyEYE pour la surveillance d’espaces en trois dimensions ainsi que le système de caméras de protection et de mesure PSENvip tracent le chemin vers les capteurs intelligents.

Plus les formes de collaboration hommes/machines sont nombreuses, plus les offres de solutions divergent en ce qui concerne le thème de la sécurité. Une analyse forfaitaire pour déterminer si un système robotique ou si la technique de sécurité utilisée est sécurisé(e) n’est pas possible. Chaque application requiert une expertise de sécurité particulière. Finalement, la collaboration en toute sécurité hommes/machines est le résultat de l’interaction des cadres normatifs, d’une analyse complexe du risque basée dessus, du choix d’un robot avec les fonctions de sécurité correspondantes, du choix des composants de sécurité supplémentaires qui sont adaptés et enfin, de la validation.

Sécurité précieuse
L’image de la sécurité se transforme : la sécurité n’est plus seulement perçue comme un devoir normatif qui fait obstacle aux objectifs du triangle magique. La sécurité établie de longue date est aujourd’hui davantage une condition préalable pour obtenir une production disponible et efficace.
Exemple de digitalisation : c’est une clé pour l’avenir des automatismes. Toutefois, si la protection des hommes, des machines ou des données est compromise par des sources d’erreurs, la pénétration sur le marché sera rejetée. À juste titre, la sécurité est désignée et établie comme un facteur de réussite essentiel dans les recommandations de mise en œuvre de l’Organisme allemand pour la Recherche qui fait partie du gouvernement allemand. C’est pourquoi Pilz a renforcé sa position. Sans la sécurité (sécurité et sûreté), l’Industrie 4.0 ne prospèrera pas.
En tant qu’ambassadeur de la sécurité, Pilz met tout en œuvre afin que l’objectif de protection « sécurisation des postes de travail » soit reconnu partout dans le monde. La mondialisation favorise la création de standards uniformes. Là où l’on automatise, les standards de sécurité augmentent aussi. La sécurité devient par conséquent une valeur d’entreprise : par le biais de la qualité de leurs standards de sécurité, les entreprises peuvent créer des avantages concurrentiels et se différencier.

Pour conclure, le rôle des hommes dans la Smart Factory est nouvellement défini afin de pouvoir produire mieux et plus efficacement en gardant à l’esprit la qualité recherchée. Aujourd’hui, il ne s’agit plus de substituer les machines aux hommes, mais de leur permettre de collaborer ensemble, à condition de garantir la protection des hommes.
Des solutions durables d’automatismes doivent prendre en compte l’aspect de la sécurité dès le début. La sécurité ne doit pas être interprétée comme un matériel mais en tant que fonction qui dépasse une simple prise en considération technique.
 

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