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Usine du futur : La chimie accélère sa transition digitale

Face à la tendance croissante de l'industrie 4.0, la chimie souhaite également exploiter les opportunités offertes par les outils numériques pour optimiser son activité. Avec l'aide de leurs équipementiers, certains industriels de la chimie ont initié des projets autour de la digitalisation afin d'améliorer l'efficacité de leurs opérations.

Selon une étude menée par le cabinet Roland Berger en 2017, la digitalisation pourrait avoir de nombreuses répercussions dans l'industrie chimique, que ce soit au niveau de la R&D, de la production/maintenance, de la supply chain, du marketing ou encore des fonctions support. En chimie de base, la transformation numérique aurait un fort impact, en particulier pour améliorer la production et la maintenance. En chimie de spécialités, l'impact des solutions digitales serait le plus important dans l'optimisation des processus de R&D et en marketing. « Si la chimie est pionnière dans l'implémentation d'automates et de capteurs dans ses procédés de production, elle est paradoxalement un peu moins avancée que certains autres secteurs industriels en matière de nouvelles solutions numériques (voir encadré briques technologiques p. 25) », explique Laurence Garin, directrice du secteur Chimie et ressources naturelles du cabinet de conseil stratégique Accenture en France. Avant d'ajouter : « Pourtant, l'industrie chimique présente des caractéristiques favorables à la transition numérique, mais pendant longtemps la présence d'investissements hautement capitalistiques la rendait moins vulnérable aux innovations de rupture ». Un avis que nuance Nicolas Artelucci, responsable Life Sciences, Health et EHS au sein du cabinet de conseil en traitement de données Umanis : « La chimie est un secteur un peu en avance sur le digital comparée à d'autres industries, comme par exemple la pharmacie. Cela s'explique par le fait que le marché est très concurrentiel, avec une pression économique constante où la réduction des coûts est un paramètre clé. De plus, la chimie est aussi un secteur avec une réglementation très forte, qui oblige les acteurs à mettre d'importants moyens pour être en conformité ».

Le digital, un passage obligé pour les industriels de la chimie

La transformation digitale est ainsi un sujet prédominant, comme le révélait une étude menée en 2017 auprès de 232 dirigeants de la chimie par l'Union des industries chimiques (UIC) en partenariat avec InfoChimie magazine et l'Usine Nouvelle. Cette enquête indique que 82 % des acteurs de la chimie interrogés ont d'ores et déjà initié de nombreux projets sur la digitalisation, notamment dans les outils de mobilité et le Big Data. « Souvent, les solutions digitales de mobilité de type tablette constituent un point d'entrée pour lancer la transformation digitale d'une entreprise dans la chimie. Cette implémentation permet d'obtenir des gains rapides avec un investissement relativement modéré », indique Laurence Garin (Accenture). Un constat partagé par Robert Vanderkam, chef d'entreprise Actemium à Tavaux et animateur du secteur Chimie pour Vinci Énergies : « L'exploitation des données permet à la fois de rentabiliser les investissements tout en aidant à optimiser leur réalisation. De plus, la chimie est aujourd'hui très instrumentée et automatisée, ce qui génère un nombre considérable de données. Il faut juste mettre en oeuvre un processus qui permet l'identification des données à exploiter et dans quel objectif, pour les utiliser au mieux ». Par conséquent, la filière est relativement bien avancée sur certains aspects digitaux, comme l'indique Didier Le Vély, directeur des affaires économiques et internationales de l'UIC : « Dans l'ensemble, la chimie est plutôt bien avancée sur le volet Big Data et Internet des objets, en particulier pour les grands groupes qui exploitent des procédés continus de production et la maintenance prédictive des installations. » Un constat complété par celui de Nicolas Artelucci (Umanis) : « Les volets les plus avancés dans la chimie résidant dans l'analyse de données issues de l'IoT, la maintenance prédictive, ainsi que la cybersécurité ». « La cybersécurité est au coeur même de la stratégie de la transformation digitale des entreprises chimiques, en particulier pour ce qui est lié à la R&D, aux brevets et aux données opérationnelles », affirme de son côté Julien Giraud, Client Executive pour le marché Chimie chez Atos, expert dans la fourniture de solutions numériques pour l'industrie.

Faire du digital une opportunité de développement

Au regard de l'ampleur du mouvement et de ses enjeux, la transition digitale est considérée par certains analystes comme « la quatrième révolution industrielle » après la machine à vapeur, l'électricité et l'automatisation. Elle constitue une opportunité pour l'industrie chimique permettant de gagner à la fois en compétitivité et en flexibilité. Selon une enquête menée par le cabinet Accenture, 40 % des grandes entreprises de la chimie utilisent les outils digitaux pour accroître leur efficacité, tandis que 32 % s'en servent pour leur croissance. Seulement 11 % s'appuient sur le numérique pour mener les deux aspects à la fois. Le digital constitue ainsi un outil puissant pour l'industrie lourde comme celle de la chimie et ses acteurs mènent une grande variété d'initiatives inscrites dans l'industrie 4.0. « Il y a quelques années encore, le numérique n'était pas encore une priorité pour la filière. Mais depuis, elle a bien avancé dans le domaine, comme l'illustre son adhésion à l'Alliance Industrie du futur. Certains acteurs de notre filière ont même développé des projets qui font office de vitrine en matière de digitalisation », souligne Didier Le Vély (UIC). La preuve, par exemple, avec le leader mondial de la chimie BASF qui voit en la digitalisation un moyen d'optimiser sa R&D. Lors de sa conférence dédiée à l'innovation en 2017, le groupe allemand a évoqué l'acquisition de son superordinateur Quriosity pour accroître ses capacités en analyse de données ainsi que de modélisation et de simulation multi-échelles (à l'échelle quantique, moléculaire et macroscopique). En outre, BASF avait également misé sur l'intelligence artificielle via le développement d'applications de machine learning pour l'ingénierie enzymatique et de deep learning pour proposer des fongicides pour combattre des maladies de blé à partir de clichés. Au niveau français, Air Liquide a investi 20 millions d'euros dans son programme Connect labellisé Vitrine Technologique par l'Alliance Industrie du Futur en 2016. Ce projet a notamment vu l'implémentation de scan 3D pour la retranscription en trois dimensions des plans des usines pour les opérateurs de maintenance. En outre, les techniciens sont équipés de tablettes pour la consultation et la saisie de donnée sur le site et de lunettes connectées pour la visualisation d'informations en réalité augmentée. Mais le développement phare de Connect réside dans la salle de pilotage à distance des installations de ses 22 usines de production en France. De son côté, le chimiste de spécialités Arkema a également initié des projets de transformation inscrits dans l'industrie du futur. Le groupe est notamment très en pointe sur la fabrication additive à l'aide de polymères haute performance. Ce qui permet de concevoir et de produire plus facilement des prototypes de matériaux, notamment pour l'automobile, l'aéronautique ou le médical. En outre, le groupe a également amorcé des projets de transformation digitale, pour lesquels il vient de se structurer avec la création d'une direction dédiée (voir papier ci-contre).

Des fournisseurs offrant toujours plus de connectivité et de données

Cette réceptivité de la chimie aux enjeux de l'industrie du futur et de la digitalisation a également un impact sur les fournisseurs de la filière, les amenant à proposer des solutions répondant au plus près de leurs besoins. Actuellement, l'essentiel des innovations et des prestations proposées par les équipementiers de la chimie portent sur l'IoT et l'exploitation de mégadonnées. Ce qui permet de déployer des solutions de maintenance prédictive et de simulation pour optimiser l'efficacité des procédés de production. « Le top management des sociétés chimiques est convaincu des vertus de la digitalisation, y compris pour les aspects industriels. Les business units sont donc en train de déployer des solutions au niveau industriel et considèrent le coût du déploiement comme une donnée critique », indique Benjamin Cognet, responsable Digital Enterprise pour le marché Chimie chez Siemens. Le conglomérat allemand a collaboré avec différents grands groupes de la chimie pour mettre en place des solutions. Par exemple, il a aidé le groupe Solvay/Butachimie à digitaliser ses procédés de production d'intermédiaires de polyamide 6.6, via la migration vers de nouveaux systèmes de contrôle-commande sur les installations existantes. Cette migration s'appuie sur l'utilisation d'une solution de simulation permettant de créer un jumeau virtuel et ainsi de fiabiliser le déploiement de chaque unité nouvellement équipée. « Nous avons également travaillé avec BASF pour l'exploitation de data lakes. Notre solution d'intelligence opérationnelle XHQ permet d'analyser les données en temps réel et de les présenter sous la forme de dashboards, aidant à une décision rapide », précise Benjamin Cognet. Avant d'ajouter : « Nous collaborons avec bon nombre de fournisseurs de gaz industriels pour l'optimisation de leurs sites. Nous déployons notamment notre solution Comos Walkinside, permettant de réaliser des jumeaux virtuels en 3D. Ce qui sert de base d'ingénierie commune aux instrumentistes, aux automaticiens, aux électriciens et aux opérateurs de maintenance intervenant sur l'installation ». De son côté, la société De Dietrich Process Systems a choisi de développer des outils pour mieux accompagner les clients de la chimie. « Nous avons mis au point des outils de simulation permettant de visualiser les flux de nos équipements d'agitation et d'échange thermique, lors d'opérations de revamping », indique Frédéric Guichard, directeur marketing chez De Dietrich Process Systems.

En outre, la société est souvent sollicitée pour concevoir des équipements aux coûts de maintenance réduits. « Il nous arrive de nouer des partenariats avec des éditeurs des solutions de big data afin de favoriser la maintenance prédictive de nos équipements tels que des réacteurs ou des filtres-sécheurs », ajoute Frédéric Guichard.

Prévoir les arrêts de production

C'est aussi sur les outils préventifs qu'Alfa Laval s'oriente pour s'inscrire dans le digital. En effet, le fournisseur suédois d'équipements de process a mis sur le marché son module Web Alfa Laval Explore. Il permet de prédire la performance de séparation centrifuge d'un équipement, et d'aider les industriels à choisir pour améliorer leur procédé. « Sur le même principe, nous avons également mis au point le module Condition Monitoring Advanced pour les opérations de fermentation et de mélange », indique Jean-Jérôme Sémat, directeur général d'Alfa Laval France, Afrique du Nord et de l'Ouest. Avant de compléter : « Notre but est d'aider nos clients à opérer nos solutions de la meilleure manière qui soit, en garantissant une stabilité et une qualité de process, et de faire en sorte d'anticiper au mieux les arrêts de production. Et pour ce faire, il y aura un travail d'accompagnement et de formation beaucoup plus important entre le client et son fournisseur ».

La chimie est donc bel et bien entrée dans l'ère de l'usine du futur pour son activité. Si elle s'inscrit au départ dans une démarche de modernisation, la digitalisation constitue également une opportunité pour transformer les processus de fonctionnement au sein des entreprises. « Dans les années à venir, la chimie va forcément s'orienter vers un modèle s'apparentant à de la chimie à la demande ou du "Chemicals as a service". Le digital va, lui, permettre d'être plus agile et de proposer des produits de plus en plus personnalisés », soutient Julien Giraud (Atos). Si la filière est bien avancée sur l'analyse des mégadonnées pour l'outil de production, il reste des points de progrès sur les autres domaines de l'entreprise, comme le précise Didier Le Vély (UIC) : « L'exploitation de ce type de données est encore relativement en retrait pour la supply chain, la gestion des achats, et la relation client ». De son côté, Nicolas Artelucci (Umanis) a constaté un autre domaine dans lequel l'analyse des mégadonnées pourrait aider : « Chez plusieurs de nos clients, nous avons été sollicités pour élaborer une solution d'aide à la décision sur les aspects des ressources humaines ».

 

S'approprier le numérique

Mais pour ne pas se perdre, il est essentiel de bien définir sa feuille de route, comme le souligne Xavier Guillon, responsable Industrie du futur à l'UIC : « Le numérique peut être vertueux, s'il est bien anticipé et si on s'approprie le sujet. Ce qui pourrait même constituer un facteur différenciant face à une éventuelle concurrence sur le marché. Cela permet aussi de valoriser l'expertise des travailleurs sur le terrain ». Mais cela implique un changement de paradigme au niveau des métiers de la chimie, comme le précise Laurence Garin (Accenture) : « La digitalisation nécessite de développer de nouvelles compétences et de basculer vers un écosystème et un fonctionnement plus collaboratifs et plus ouverts ».

Un avis partagé par Robert Vanderkam (du groupe Actemium) : « L'emploi des outils digitaux entraîne une évolution des compétences, notamment pour piloter les démarches et configurer les outils de digitalisation. Ce qui nécessite une expertise plus approfondie pour rendre l'utilisation du digital toujours plus avantageuse. Le contexte réglementaire de nos clients est un vecteur notable de l'intérêt de solutions digitalisées ».

Ce qui pourrait même déboucher sur la généralisation de nouveaux métiers au sein d'une entreprise chimique. « Outre les évolutions des métiers des opérateurs, les outils digitaux vont entraîner une recrudescence des données, ce qui va nécessiter, par exemple, des data scientists capables d'analyser avec pertinence les données », explique Julien Giraud (Atos). Avant de compléter : « Pour le traitement, une partie des données sera externalisée, notamment pour les fonctions RH, achats, etc. Mais il se pourrait bien que l'analyse de données pour la R&D ou la production soit internalisée ».

82 %

Part des acteurs de la chimie ayant initié des projets en digitalisation selon une enquête UIC/InfoChimie magazine/Usine Nouvelle 2017

20 ME

investissement consenti par Air Liquide pour son projet Connect

11 %

Proportion des grandes entreprises qui voient la digitalisation comme un outil d'optimisation d'efficacité et de croissance (étude Accenture).

Nicolas Artelucci, Cabinet Umanis

« La chimie est un secteur un peu en avance sur le digital, comparée à d'autres industries comme par exemple la pharmacie ».

Les briques technologiques de l'Usine du futur

La mouvance de l'Usine du futur fait appel à différentes briques technologiques pour permettre une transition depuis une ère de « production de masse » vers une ère de « personnalisation de masse ». Cette mosaïque technologique se compose de : - La Big Data et Analytics - La robotisation - La simulation 3D - Les systèmes d'information intégrés - L'Internet des objets (IoT) - La cybersécurité - Le cloud - La fabrication additive - La réalité augmentée/virtuelle Source : La Fabrique de l'Industrie

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