Compte-rendu des conférences EMM 2014

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1 Compte-rendu des conférences

2 Compte-rendu des conférences EMM 2014 EMM 2014 «The Smart Mechatronics», 12 ème Rencontre Européenne de Mécatronique 17 & 18 juin 2014 à Annecy 1 Sommaire Introduction... 2 Conférence introductive : Guy Fages, rédacteur en chef de la Web TV manufacturing.fr et de Smart-industries... 2 Prospective, scénarios et mutations des systèmes de production à l horizon Yannick Frein, Grenoble INP, G-SCOP, responsable scientifique du projet FUTURPROD.. 3 Mécatronique et usine du futur : nouveaux procédés de fabrication intégrés dans un process complet - Patrice Laurent, responsable R&D innovation CT DEC, Stéphane Thierry responsable pôle procédés performants et innovants CETIM... 4 «Smart bearing monitoring : les différentes technologies de surveillance à distance» - Etienne Vandamme, chef de projet mécatronique NTN-SNR... 4 IoT, Cloud computing et Big data, effet de mode ou révolution en marche? Pascal Brosset, Senior VP Innovation & Chief Technology Officer, Schneider Electric... 6 La vision stratégique de l Europe pour l usine du futur - Chris Decuber, Research Programme Manager, EFFRA European Factories of the Future Research Association... 7 Vison de la robotique pour les 10 prochaines années de Bruno Bonnell, Président de SYROBO, Président de ROBOPOLIS... 7 Industries 4.0 et smart mechatronics objects - Philippe Caisson, Business Development Manager, Siemens Industry Software... 9 Objets connectés, internet des objets - Stéphane Evanno, VP Business Development, Robert Bosch France Des bâtiments intelligents pour des territoires responsables et durables - Christelle Granier, Responsable Alliances et Partenariats du département «LivingArchitecture», Somfy Mobilité innovante des personnes, des biens et des machines - Michel Dhome, Directeur de l Institut Pascal et Directeur du LabEx IMob Relever les défis des véhicules autonomes - Mathias Perrollaz, ingénieur d études projet E-Motion, INRIA Grenoble Rhône-Alpes Conclusion... 14

3 Introduction André Montaud ouvre la séance plénière en remerciant les nombreux participants, fidèles à cet évènement majeur dans le domaine de la mécatronique. En effet, la richesse du programme et les nombreux temps forts annoncés, dont les visites de sites remarquables, ont conduit le public des EMM 2014 à braver les difficultés liées à la grève de la SNCF. Dans cette édition, une place particulière a été donnée à la production dans l industrie du futur. On apprécie aussi l ouverture sur les autres thématiques de la mécatronique pour disposer d une vue complète sur tous les sujets. Conférence introductive : Guy Fages, rédacteur en chef de la Web TV manufacturing.fr et de Smart-industries Cette conférence offre la possibilité de prendre de la hauteur sur l évolution industrielle et de découvrir, ou de mieux cerner, l industrie 4.0. Guy Fages met l accent sur les concepts liés à l industrie 4.0, la «smart industry» et le «smart manufacturing». Cette notion d industrie 4.0 a fait l objet de nombreuses communications et d articles dans la presse internationale ces dernières semaines. Toutefois, le conférencier tient à rappeler le grand plan de l Allemagne vers l usine du futur qui a été lancé en Il souligne à cette occasion la puissance et les moyens engagés par l Allemagne dans l innovation et l industrie. Il cite l exemple de la chancelière allemande qui marque de sa présence les grands salons industriels de ce pays. Cette attitude marque le poids et l impact de la culture industrielle de l Allemagne. Selon Guy Fages, nous commençons véritablement à entrer dans cette révolution de l industrie 4.0. Historiquement, la première révolution industrielle a été marquée par les transformations fondamentales introduites et en liens avec l utilisation du charbon et de la machine à vapeur. La seconde révolution correspond à la mise en œuvre d un faisceau d innovations et de ressources mises en synergie. Il s agit de l électricité, des progrès en mécanique, de l utilisation du pétrole et des méthodes de production inhérents au taylorisme et au fordisme. La troisième révolution se caractérise par une dynamique liée à des innovations successives comme le transistor, l électronique, l informatique avec les progrès de l automatisation programmable et de la robotique. La quatrième révolution correspond à une numérisation étendue en version extra large de la production connectée au client final. L industrie 4.0 se distingue par une production finalisée et intelligente en connexion parfaite avec le client final. Le système de production de l industrie 4.0, dans ses différentes dimensions, peut aussi s appréhender par l acronyme SMAC (Social, Mobile, Analytics, Cloud) ou (réseaux sociaux, mobilité, analytique et cloud). Le développement de l internet des objets fait partie des éléments de l industrie 4.0 avec un lien persistant entre l objet et son lieu de production. L exemple de Ferrari, pour la construction de voitures de sport personnalisées avec changement de couleurs et des accessoires selon les souhaits du client, peut illustrer une production connectée et rapide, orientée sur l utilisateur final. La notion d industrie 4.0, fondée sur l usine élargie et connectée, fait débat. Ainsi, Siemens estime que l on se situe encore au niveau de l industrie 3.8 pour marquer les progrès en cours et à accomplir pour atteindre le 4.0. Un autre exemple relatif à la numérisation dans une entreprise connectée a été proposé. Il s agit pour Safran le la connexion des machines à commande numérique à des tablettes. Pour conclure, l exemple de la France, avec son plan usine du futur, et les projets proches de plusieurs grands pays développés, mettent en évidence les enjeux et l implication vers l industrie

4 3 Prospective, scénarios et mutations des systèmes de production à l horizon Yannick Frein, Grenoble INP, G-SCOP, responsable scientifique du projet FUTURPROD Cette conférence, orientée sur la prospective à long terme des mutations des systèmes de production, permet de mieux cadrer les grands enjeux de ce sujet avec une approche universitaire fondée sur des travaux multidisciplinaires de recherche. Le projet FUTURPROD encadre ces travaux de recherche. Parmi les livrables de ce projet, on trouve 10 enjeux et 45 thématiques de recherche avec un colloque dédié «Quelle recherche pour la production industrielle de demain», organisé à Paris en On note aussi dans les résultats un appel à projet spécifique «Stimuler le renouveau industriel» dans le cadre du plan d action ANR. Il importe de noter que de nombreux travaux et initiatives, en France, en Europe et à l international, mettent en évidence une réflexion partagée sur l usine et les systèmes de production du futur. Dans tous ces travaux et initiatives, on retient une volonté forte de revenir à la production dans les pays les plus développés avec de l innovation et des facteurs de différenciation. Dans une vision globale, les modes de production et usines du futur ne se limitent pas aux seules nouvelles technologies mais revendiquent une approche système. Ces nouvelles technologies demeurent toutefois fondamentales et font l objet d une classification pour appréhender la production du futur. On distingue ainsi 6 technologies clés : les matériaux avancés, les nanotechnologies, les biotechnologies, la photonique, la microélectronique et les systèmes avancés de fabrication. Au-delà de ces technologies clés qui ont un caractère assez transversal, Mc Kinsey identifie une douzaine de technologies de rupture. Parmi celles-ci, certaines concernent tout particulièrement l usine du futur : la robotique avancée, l impression 3D, les matériaux avancés, l internet des objets, le cloud. Une autre catégorie correspond à une quinzaine de technologies avancées de fabrication : assemblage multi matériaux, laser, capteurs, matériaux composites, traitement de surface, micro fabrication, vision, bio-fabrication et bio-informatique, cyber sécurité, phénomènes multi échelles, robotique, «cobotique», fabrication additive, matériaux avancés, mise en forme des matériaux. Au-delà de ces technologies les systèmes de production du futur se conçoivent dans une vision système. Cela comprend donc les technologies, l organisation et l humain. Des scénarios s élaborent avec ses 3 parties des systèmes de production. Plusieurs grandes mutations sont identifiées. La première consiste à mettre en ligne la performance industrielle avec les attentes de la société. Dans ses attentes et tendances fortes, on retient de proposer des solutions plutôt que des produits, de régénérer les ressources, de produire et vivre en sécurité, d optimiser la chaîne logistique mondiale à proximité des marchés. Dans ce volet, des chaînes logistiques multi échelles se mettent en œuvre. Le local ou le régional trouvent tout à fait leur place avec des circuits courts, des petites séries et l économie circulaire. La chaîne logistique mondiale constitue l autre versant du sujet, avec l entreprise étendue à l échelle globale et dotée d une chaîne d approvisionnement numérique pour des produits adaptés aux marchés nationaux et locaux. La seconde mutation correspond à l intégration des nouvelles parties prenantes avec des enjeux sociétaux et organisationnels. Cela signifie de développer des dispositifs de collaboration entre l industrie et la recherche, en interne ou externe de l organisation par exemples. Cela veut dire également l essor de la responsabilité sociale (RSE) et celui de l innovation participative ouverte. La troisième mutation consiste à développer des nouvelles technologies pour cette nouvelle révolution industrielle. Il s agit de concevoir des technologies intelligentes associées à leurs usages. Cela concerne beaucoup la conception de systèmes de production intelligents. Le pilotage intelligent en production, des produits actifs, l usine connectée font partie aussi des enjeux technologiques de cette révolution industrielle. Pour consulter l intégralité du rapport FUTURPROD, il convient de consulter le lien

5 Dans les questions et échanges avec le public, plusieurs interrogations concernent les jeunes et leur intérêt pour la science et l industrie. Il importe de favoriser davantage l ouverture, la motivation, la curiosité des jeunes générations vis-à-vis de ces sujets porteurs d avenir et créateurs de valeurs. Mécatronique et usine du futur : nouveaux procédés de fabrication intégrés dans un process complet - Patrice Laurent, responsable R&D innovation CT DEC, Stéphane Thierry responsable pôle procédés performants et innovants CETIM Cette conférence se déroule en deux parties : les avancées et perspectives du projet Usitronic sont exposées par le CT DEC, puis l intérêt des UPDP (Unité Pilote à Dispositif Partagé) est souligné par le CETIM. Le projet «Usitronic», comme sa dénomination le laisse deviner, combine l usinage et la mécatronique. Il vise deux grands objectifs, l amélioration de la productivité et celle de la qualité géométrique des pièces fabriquées. Ce projet met en œuvre un cercle vertueux du pilotage de la fabrication en boucle. La production fait l objet de contrôles en cours de fabrication dont les résultats sont analysés en comparant le théorique et le réel, avec du calcul mathématique qui détermine le pilotage de cette production en conséquence. La boucle se reproduit et s enchaîne pour une maîtrise complète de la production. Trois phases distinctes se distinguent dans un îlot de production «Usitronic» : la préparation méthode, la mise au point et la production. Un îlot de production rassemble dans un espace autonome la matière première, l usinage, le lavage, le contrôle, le pilotage et le stockage. Cet îlot utilise de nombreux capteurs pour le pilotage de la production. On note ainsi un module de capteur mécatronique radio qui est localisé dans la machine-outil. Celle-ci devient ainsi instrumentée pour mesurer et optimiser les conditions de coupe. Cela contribue à l amélioration de la qualité des pièces produites et à la prolongation de la durée de vie des outils. Sur le plan pratique, la machine instrumentée envoie par radio tous les paramètres à un ordinateur portable qui traite ensuite les données. En résumé, l îlot de production «Usitronic» rassemble de nombreuses fonctionnalités. Parmi les plus intéressantes, on note la boucle de rétroaction sur la machine-outil (conditions de coupe, correcteurs sur la commande numérique, tri et validation de la conformité des pièces). Le CETIM revient ensuite rapidement sur les atouts et le mode de fonctionnement de l Unité Piloté à Dispositif Partagé. (UPDP). Parmi les nouveaux projets UPDP, on trouve le projet FADIPERF (Fabrication Additive D Implants PERsonnalisés et/ou Fonctionnalisés). Il s agit de l utilisation d une machine de fusion laser EOS pour fabriquer des implants orthopédiques. On signale aussi dans les nouveaux projets une machine multifonctions 9 axes UGV de Mori Seiki, les robots de parachèvement ou encore le robot flexible. Ce dernier est une solution robotique flexible et mobile pour équiper les machines d usinage. Le découpage adiabatique fait lui aussi partie des nouveaux projets. De même que le projet «diamantine» qui vise à expérimenter le procédé de nettoyage avec le CO2 supercritique ; il pourrait trouver des applications dans le nucléaire et le biomédical. Les conférenciers insistent pour tous ces sujets sur l implication de s entreprises, les résultats et livrables disponibles et la diversité des marchés et applications. 4 «Smart bearing monitoring : les différentes technologies de surveillance à distance» - Etienne Vandamme, chef de projet mécatronique NTN-SNR Le sujet central de cette intervention concerne la surveillance intelligente de l usure des roulements dans des applications variées. L usure d un roulement se traduit par un phénomène d écaillage par

6 5 fatigue. Cette dégradation engendre des conséquences plus ou moins graves avec parfois des réactions en chaîne négatives. Parmi celles-ci le grippage, l échauffement excessif ou encore la pollution du lubrifiant qui dégradent le bon fonctionnement attendu du système et peuvent provoquer des défaillances graves et des accidents. L exemple du déraillement d un train a été donné pour illustrer cette gravité. Dans ce contexte, les clients utilisateurs de roulement attendent une sécurité absolue. Ces mêmes clients recherchent une maintenance prédictive pour changer de manière optimale et économique les roulements, ni trop tôt, ni trop tard, en planifiant les opérations de manière précise. Les utilisateurs veulent aussi bénéficier d une fonction additionnelle de supervision pour suivre le bon fonctionnement d un organe tournant à partir des informations du roulement instrumenté. Toutes ces attentes supposent une solution intelligente intégrée sur les roulements. Celle-ci implique de réunir quatre critères de facilité : installation, utilisation, connexion et alimentation électrique. Plusieurs exemples gradués à la hausse sur le critère «smart» montrent la progression vers le but idéal recherché. Un premier exemple est proposé avec le cas d un enregistreur embarqué dans un train à grande vitesse. Le système fonctionne, certes, mais avec de fortes lacunes dans la facilité de connexion (utilisation d une clé USB) et d alimentation (problème de compatibilité électrique), notamment. Le second exemple correspond à un boîtier de diagnostic installé dans une carrière. Cette solution plus évoluée et connectée se situe à un niveau supérieur dans tous les critères de facilité d exploitation du système. Ainsi, le traitement du signal devient intégré, la connexion s effectue par internet ou en 3G, le tout avec une alimentation standard de 230V ou 24V. Le 3 ème exemple franchit encore un cran supérieur dans la facilité. Il s agit d un boîtier de surveillance de paliers industriels. Le palier instrumenté envoie des données sans fil avec la technologie de Sigfox (communication de l internet des objets issue d une start-up française). Sa connexion facile fonctionne sur des protocoles normalisés, son montage reste simple et son alimentation par piles, avec une autonomie de plusieurs années, rendent cette solution assez aisée. Le quatrième exemple, le plus abouti, correspond au capteur autonome communicant. Dans cette solution avancée, l essieu du train est doté de capteurs et du traitement du signal. Les mesures sont envoyées automatiquement au réseau lors de l entrée en gare avec un affichage des données sur tablette. Ce quatrième exemple se distingue par une complète autonomie énergétique grâce à la récupération de l énergie vibratoire au niveau des essieux pour alimenter le boîtier. La facilité d utilisation se caractérise par un traitement du signal précis et très robuste. Enfin, son installation reste aisée depuis l extérieur du train par une seule personne. La seule limite du système réside en l absence de mesure en temps réel car les données se transmettent uniquement lors de l entrée en gare. Pour le futur, un capteur autonome communicant «4 étoiles» est envisagé. Cette solution miniaturisée à l échelle d un morceau de sucre intégrerait toutes les fonctions avec un accès direct au cloud. En conclusion, une échelle d intelligence ou de «smartitude» s établit pour les technologies de surveillance à distance. Pour la mesure, le roulement capteur constitue l option haute idéale. Pour l interprétation, on cible une jauge de durée de vie pour une information claire et pratique. La connexion idéale se réalise sans fil. Enfin, l alimentation sans contrainte exploite la récupération d énergie dans le milieu ambiant ou la télé alimentation. Avec le recul, cette intervention témoigne de la réussite des travaux de recherche de cette entreprise qui témoigne chaque année sur ses avancées dans ce domaine lors des EMM.

7 IoT, Cloud computing et Big data, effet de mode ou révolution en marche? Pascal Brosset, Senior VP Innovation & Chief Technology Officer, Schneider Electric Cette intervention offre une vision très large des enjeux et des évolutions liés à l internet des objets, le cloud et le Big Data, dans une approche d efficacité globale. Dans ce cadre, et en soulignant la complexité croissante du monde, Pascal Brosset propose un cadrage et une prospective technologique très structurante. La décennie actuelle se voit marquée par des applications en temps réel à haut débit (gigabits), avec un Internet élargi grâce au protocole IPV6. La prochaine sera caractérisée par la convergence des nouvelles technologies Internet, avec la multitude d applications possibles de l Internet des objets. Dans cette perspective, l Internet des objets constitue une formidable opportunité de répondre à plusieurs grandes problématiques. Cela débute par le produit et l objet communicant et connecté qui bénéficie de tous les atouts liés aux possibilités d Internet en temps réel. Ensuite, au niveau supérieur de complexité, des équipements sophistiqués et organisés en systèmes évolués vont bénéficier du potentiel de l Internet des objets. En progressant encore vers la maîtrise de cette complexité, des systèmes géants et encore plus complexes vont bénéficier des mêmes atouts de l omniprésence de l Internet et de l Internet des objets. En prenant du recul par rapport aux possibilités de la technologie de l Internet des objets, les questions du modèle économique et des nouveaux services apportés aux clients se posent. Ces nouveaux services à développer vont dépendre de la valeur croissante apportée aux clients et aux utilisateurs et de la taille de l écosystème. Des principes vertueux et des effets de leviers restent à trouver en mettant en œuvre ces deux dimensions. On imagine ainsi une ville intelligente et connectée qui apporte de nouveaux éléments de sécurité et de confort, grâce à l utilisation de données partagées et exploitées pour de nouveaux services, utiles à tous. La diffusion de l Internet des objets à une grande échelle pour tout connecter implique de réduire les coûts d un facteur dix. La barre symbolique de 2$ par objet connecté peut servir de prix repère en dessous duquel l internet des objets pourrait se développer plus largement. Cette réduction en cours va favoriser la pénétration de cette technologie dans tous les domaines et utilisateurs concernés. L exemple de capteurs vidéo communicants pour le contrôle d accès peut illustrer une utilisation intéressante en termes de sécurité pour tous, qui devient bien supérieure au simple interphone vocal. Un des grands enjeux de toutes les technologies consiste à optimiser l efficacité opérationnelle des systèmes et des installations. Les exemples de fermes solaires équipées de milliers de dispositifs et la place de numéro 1 mondial de Schneider Electric dans les «Data Centers» illustrent l importance de l efficacité opérationnelle. La combinaison de technologies associant le big data, l Internet des objets, le traitement des données et le cloud peut trouver des applications utiles et rentables avec un bon modèle économique. Ainsi, il semble possible sur un grand bâtiment de recueillir à points de mesure dont les données se traitent dans le cloud pour identifier les sources de dysfonctionnement et de risques de pannes. Cela offre la possibilité en préventif d éviter les pannes, les interventions de maintenance coûteuses et les conséquences des anomalies et dysfonctionnement. Une des applications de ces technologies les plus immédiates et rentables concerne la maintenance des réseaux d eau. On constate souvent des pertes de l ordre de 30% sur le réseau, en raison de fuites, notamment. Un système de capteurs, avec des pompes pilotées, offre la possibilité de réguler et de réduire les pertes, en modifiant les niveaux de pression au bon endroit et en temps réel. Une autre illustration consiste à optimiser des installations lourdes comme les mines. La mise en application de ces technologies peut améliorer l efficacité opérationnelle de 30%. L environnement et la sécurité des ressources constituent un enjeu et un domaine d applications intéressant pour l internet des objets et les technologies associées. Ainsi, la surveillance des niveaux 6

8 et de la qualité des réserves d eau potable constitue un secteur d utilisation très utile pour préserver la ressource hydrique. La conférence se termine par les effets posi tifs de la convergence de ces technologies de l Internet pour améliorer l efficacité opérationnelle des systèmes et installations et réduire fortement les coûts des équipements de contrôle actuels. 7 La vision stratégique de l Europe pour l usine du futur - Chris Decuber, Research Programme Manager, EFFRA European Factories of the Future Research Association Cette intervention apporte un éclairage très complet sur le contenu, les thématiques prioritaires et les projets emblématiques du grand programme européen de recherche dédié à l usine du futur. Le portail internet du projet après enregistrement, permet de découvrir plus de 150 projets qui rassemblent plus de participants pour un budget de plus d un milliard d. Il convient de souligner que l appel à projet 2015 va mobiliser 145 M sur ce sujet majeur de l usine du futur. Les entreprises intéressées pour candidater peuvent utiliser le portail dédié au projet. Celui-ci rassemble beaucoup d industriels, y compris des PME, qui sont vivement invités à participer. La feuille de route 2020 du projet usines du futur définit des priorités fortes dans les axes de recherche et d innovation. Les défis et opportunités participent à la sélection de ces priorités. Parmi ces défis et opportunités, l accent est mis sur la fabrication des produits de demain dans plusieurs applications (mobilité, santé, énergie, systèmes intelligents). Dans les technologies et compétences privilégiées, 6 domaines sont définis pour contribuer aussi à définir ces axes prioritaires de recherche et d innovation. Parmi ceux-ci, plusieurs domaines concernent tout particulièrement la mécatronique. Les procédés avancés de fabrication et la mécatronique pour ces mêmes procédés avancés de fabrication font partie de cette catégorie. Plusieurs projets phares sont sélectionnés pour illustrer la la diversité des démonstrations technologiques. Ainsi, le projet QCOALA concerne la qualité du contrôle des soudures par laser de l aluminium pour des interconnexions de batteries équipant des véhicules électriques. Ce projet implique Volkswagen. Le projet PhoCam se situe dans le domaine porteur des technologies de fabrication additive avec une technologie basée sur le photopolymère. Le projet AMAZE, doté de 20 M, appartient aussi au domaine des technologies additives, mais il cible la réalisation sans déchet de pièces de grandes dimensions en métal avec plusieurs applications possibles (spatial, fusion nucléaire, automobile, outillages). Le projet COMET se situe dans le domaine de la mécatronique utilisée pour les procédés avancés de fabrication. Il s agit de composants et de méthodes pour le contrôle adaptatif de robots industriels. Le projet CABLEBOT appartient au même domaine : il vise l utilisation de câbles et de robots pour automatiser des opérations en travaillant sur de grandes dimensions, à l échelle d un avion par exemple. Sur le plan pratique, les entreprises et acteurs intéressés doivent consulter le portail qui offre de très nombreuses fonctionnalités d informations et de manifestations d intérêt pour favoriser la participation des entreprises. Vison de la robotique pour les 10 prochaines années - Bruno Bonnell, Président de SYROBO, Président de ROBOPOLIS Cette intervention de Bruno Bonnell, très brillante et sans support PowerPoint, mais avec la collaboration d un robot de téléprésence, exprime une vision prospective enthousiaste de la robotique de demain.

9 Avant d exprimer cette vision du futur, il tient à rappeler l origine du mot et du concept de robot. Le mot robot trouve son origine dans une pièce de théâtre de science-fiction de l auteur tchèque Karel Čapek. Le terme robot provient du mot tchèque robota, qui signifie «travail» ou «servage». Dans l imaginaire collectif et l histoire liée à la robotique, Bruno Bonnell relève plusieurs notions marquantes et parfois inquiétantes, mais souvent fausses, inhérentes aux robots. Ainsi le robot humanoïde, donc à l image de l homme, suscite des sentiments contradictoires ou ambigus. La perception peut devenir sympathique, mais parfois troublante, lorsque la confusion s installe entre l être humain et la machine, avec des robots clones quasi parfaits, capables de jouer une scène comme un acteur ou de réussir à se faire passer pour un humain lors de test. Le robot qui remplace l homme et prend son travail fait partie également de l imaginaire collectif, sur la base d une réalité fausse ou déformée. Dans la mythologie associée au robot, on trouve dans la science-fiction la prise de pouvoir des machines sur l homme. Bruno Bonnell propose d oublier les visions négatives ou erronées, pour se tourner vers l avenir en regardant les vrais développements en cours. 8 La définition simple d un robot permet déjà de mieux en cerner la réalité et le potentiel. Un robot comprend des capteurs pour percevoir son environnement, des processeurs pour traiter de manière intelligente les données et des actionneurs pour agir et intervenir sur le monde réel. Le robot moderne constitue parfois une machine avec une certaine forme d intelligence et connectée au monde et aux autres machines. Le robot contribue aussi à répondre à des grands enjeux sociétaux. Parmi ceux-ci, on trouve le vieillissement de la population, l urbanisation, la mobilité urbaine, les progrès attendus dans la santé humaine, le développement durable, le besoin de sécurité, ou encore la réponse aux défis de milieux extrêmes ou dangereux. L intervenant donne l exemple de la voiture autonome et de la Google Car pour exprimer une réponse robotique à la mobilité individuelle à moyen et long terme. Ce véhicule autonome fonctionne déjà avec une expérimentation en Californie. Son prix reste prohibitif pour le moment pour en envisager une large diffusion. Néanmoins, le véhicule autonome correspond à un vrai besoin, celui de se déplacer d un point A à un point B en toute sécurité. Des personnes âgées, ou réalisant d autres activités pendant le trajet, peuvent être intéressées par le véhicule autonome. Ce dernier peut contribuer à la remise en cause de la notion de possession d une voiture, au profit de l usage personnel d un moyen de transport individuel ou collectif. Est-il rationnel en ville de posséder une voiture personnelle qui est stationnée 95% du temps utile? Ces mutations pourraient avoir un impact fort sur l industrie automobile du futur. Une autre illustration de la robotique du futur correspond à l essor prévu de la téléprésence par l intermédiaire d un robot. Plusieurs exemples très intéressants sont évoqués. Dans le milieu hospitalier, un spécialiste peut ainsi dialoguer à distance avec son patient et avec les autres praticiens de santé. Une personne à mobilité réduite, ou malade, peut suivre à distance des cours universitaires, avec de vraies interactions grâce à la téléprésence. Des robots de téléprésence peuvent assurer une fonction de guide interactif et communicant auprès des visiteurs dans un grand musée. Des interventions d experts et de dirigeants peuvent aussi se dérouler par l intermédiaire de la téléprésence. Le robot de téléprésence ne doit pas se confondre avec un Skype à roulette car il est doté de fonctions personnalisées avec des hautes qualités audio et d échanges. Plusieurs points clés sont proposés par Bruno Bonnell dans sa vision de la robotique de demain. Tout d abord, il ne faut pas attendre le grand soir de la robotique mais plutôt un développement progressif des usages des robots dans les foyers et les entreprises. Pour illustrer cette progression, les robots aspirateurs ont évolué en quelques années pour passer d une présence anecdotique, à environ 10% du marché. Dans les usages domestiques, les robots repasseurs ou laveurs de vitres peuvent rendre des services aux personnes. Bruno Bonnell prévoit une entrée et une progression inévitable des robots dans les foyers et l industrie. La robotique doit aussi se réinventer pour mieux

10 9 communiquer et améliorer la perception du public et des utilisateurs. Plusieurs messages sont proposés. La robotique ne détruit pas les emplois, elle les transforme en supprimant des tâches pénibles et dangereuses. On considère ainsi qu un robot installé peut induire 3 nouveaux emplois. La robotique constitue un facteur de compétitivité industrielle : les pays leaders sont également les plus équipés en robots. La France doit progresser et s équiper davantage pour rester dans la compétition mondiale. La robotique doit s aborder dans une approche plus ouverte et dans une logique de partage de la technologie et de la propriété industrielle. Bruno Bonnell cite le cas de Tesla, concepteur et fabricant de la voiture électrique de sport, qui ouvre ses brevets et sa technologie pour accélérer la croissance. Plusieurs échanges et réflexions avec le public ponctuent la conférence. Ainsi, la qualité d usage et le bon rapport entre la performance et le prix du robot, constituent des facteurs clés de succès. Les robots humanoïdes progressent bien et assurent de vraies fonctions, mais comportent certaines limites. Ainsi, il ne peut pas encore attraper au vol une pomme lancée subitement, avec une trajectoire et une vitesse imprévues. L éducation à tous les niveaux participent au progrès et à la diffusion de la robotique. De nombreux métiers et savoir-faire sont concernés par celle-ci. Industries 4.0 et smart mechatronics objects - Philippe Caisson, Business Development Manager, Siemens Industry Software Cette intervention concerne la réalité et le futur de l industrie 4.0, qui s appuie sur la mécatronique et l omniprésence des logiciels. Philippe Caisson rappelle les étapes de l évolution vers l industrie 4.0, en précisant le rôle majeur des objets mécatroniques intelligents dans cette dernière étape. Il insiste aussi, dans la phase 4.0 de l industrie, sur la complexité et la mise en œuvre de systèmes évolués cyber physiques. Un objet mécatronique associe de manière combinée la mécanique, l électrique, l automatisation et les technologies de l information. Un robot industriel représente un bon exemple d objet mécatronique complet. Un système cyber physique fait l objet aussi d une définition précise. Il s agit d un système constitué de plusieurs éléments informatiques de calcul pilotant des entités physiques. Dans une usine de l ère de l industrie 4.0, chaque objet mécatronique peut renseigner sur son état et son environnement. Ainsi, pour un robot, il est possible de connaître son taux de charge avec sa tendance d évolution, mais aussi son besoin en indiquant des délais pour la réalisation de sa maintenance. Ce même objet peut se géolocaliser dans l usine, via sa position géographique et les équipements voisins. Ce même objet mécatronique devient de plus en plus autonome dans son pilotage et s autorégule largement. Cette autonomie concerne la configuration, largement automatisée d un robot par exemple. Elle participe aussi à l optimisation, la protection et la correction, toujours autonomes, d un équipement industriel. Ces équipements intelligents, devenus objets mécatroniques très autonomes, deviennent de plus en plus simples à exploiter pour les utilisateurs et permettent des changements rapides dans la configuration des machines et dispositifs de l usine de l industrie 4.0. Dans l usine du futur, chaque objet contient une multitude d informations de tous types. Le modèle numérique intègre toutes les informations et une communication organisée s applique en temps réel dans le système cyber physique évoqué ci-avant. Dans une vision plus large, les usines du futur et l industrie 4.0 font partie du vaste monde de l internet des objets puisque tout communique pour créer de la valeur et des services au client. Dans l industrie 4.0, on identifie deux parties distinctes. La première concerne l intelligence associée au produit en disposant de toutes les données indispensables dans toute sa gamme de fabrication. La seconde correspond aux unités ou installations de production autonomes optimisées, mises en réseaux, souples, reconfigurables et très adaptatives au changement de la cadence et des variétés de la fabrication. Une fois encore, l intelligence de toutes les parties réduit la complexité du système et

11 en améliore l efficacité opérationnelle. L image de briques de lego intelligentes et configurables selon les souhaits de l industriel pour organiser ses moyens de production est proposée. Tout pourrait être simulé et mis en place physiquement de manière facile comme des briques de Lego. Dans cette industrie 4.0, l intelligence dépend fortement de la partie logicielle avec des outils PLM très puissants (Product Lifecycle Management), mais aussi d autres solutions informatiques orientées vers l innovation. Schématiquement, l industrie 4.0 recherche une convergence entre la production réelle et la conception et la fabrication virtuelle. Des dizaines de solutions informatiques se classent dans ces deux catégories. Parmi toutes les solutions informatiques, l exemple de MCD (Mechatronics Concept Designer) est donné : il s agit d une solution dédiée à la conception fonctionnelle de produits mécatroniques. Philippe Caisson conclut sa présentation par quelques points de progression pour parvenir réellement au stade de l industrie 4.0 (pour rappel le groupe Siemens estime la position actuelle au niveau 3.8). Dans le futur de l industrie 4.0 les machines et les produits pourront échanger des informations dans une démarche d auto optimisation globale. Pour rendre visible cette industrie 4.0, deux vidéos illustrent la démarche de l industrie 4.0 : la première concerne une usine modèle de Volkswagen, la seconde détaille l industrie 4.0 vue par Siemens avec des exemples Objets connectés, internet des objets - Stéphane Evanno, VP Business Development, Robert Bosch France Cette présentation explique les enjeux technologiques et industriels avec les applications permises par les objets connectés et l internet des objets. Quelques chiffres marquants mettent en lumière la forte montée en puissance des personnes connectées dans le monde. Ainsi, en 2005, seulement 15% de la population mondiale était connectée ; en 2015, la proportion passera à 75% pour une population mondiale de 7,3 milliards d habitants. Dans le même intervalle, on va passer de 750 millions d objets connectés en 2005, à 6,6 milliards en Tous les appareils connectés à internet avec le protocole IP concernent une large gamme d applications. On note ainsi les véhicules connectés, les réseaux électriques intelligents, l énergie, la maison intelligente et connectée, la fabrication industrielle, la mobilité au sens large avec tous les services. Bosch organise ses solutions pour le monde connectée en classant son offre en 4 parties : l entreprise, les utilisateurs, les objets et les partenaires. Pour illustrer cette approche, l exemple du secteur de l entretien de locaux est proposé. Le client ou l utilisateur dispose d une application mobile et des éléments contractuels et de facturations. L entreprise d entretien bénéficie d un panel de services qui comprend notamment la gestion et la facturation à l utilisation des équipements utilisés. Les partenaires sont impliqués pour la maintenance et la réparation des équipements. Pour les objets et les matériels connectés, il s agit de robots aspirateurs, de détecteurs de mouvements et de lampes. Tout cela se connecte et fait partie d une suite logicielle avec toute une gamme de services liés au temps réel et à la transmission des données par Internet. Dans l internet des objets, on trouve plusieurs technologies clés. Parmi celles-ci, les capteurs MEMS occupent une place importante. Bosch reste d ailleurs le numéro 1 mondial dans ce domaine. L intervenant précise que nous nous situons, pour les capteurs MEMS, dans la 3 ème vague industrielle. La première débute dans l automobile, la seconde correspond à l essor dans les équipements électroniques pour le grand public avec par exemple plusieurs capteurs intégrés dans un smartphone ou une tablette. La troisième vague appartient au monde de l internet des objets.

12 11 Plusieurs évolutions technologiques concernent tout particulièrement les MEMS pour l internet des objets. La miniaturisation et la réduction de la consommation électrique importent beaucoup sur ce type d applications. L intégration sur des MEMS de capteurs multi axes fait partie des attentes pour les objets mobiles connectés à Internet. Les réseaux de nouveaux capteurs environnementaux s intègrent dans les MEMS pour l internet des objets. On retient plusieurs applications pratiques de capteurs intelligents connectés à Internet. Ainsi, ces capteurs peuvent alerter sur l état d un stock en magasin et déclencher automatiquement l approvisionnement chez les fournisseurs. Un capteur peut alerter l utilisateur sur son smartphone qu une fenêtre est restée ouverte. Dans la même logique de prise d information suivie d une action, la défaillance d un moteur électrique sera détectée et sa réparation déclenchée. Les capteurs autonomes et multifonctions peuvent intégrer de nombreux paramètres (pression, humidité, température, volume) et les afficher dans un habitat. Les capteurs peuvent aussi équiper des équipements de sports de balles ou de raquettes pour collecter les paramètres et les transmettre sans fil et par Internet pour analyser des résultats. Dans une autre dimension, à l échelle de Monaco, une expérience de cité connectée se met en œuvre. Le projet pilote «Monaco 3.0» s appuie sur le potentiel technologique de l internet des objets et des services pour relier des systèmes dans les domaines de la mobilité, des énergies, de la sécurité et de la communication. Des bâtiments intelligents pour des territoires responsables et durables - Christelle Granier, Responsable Alliances et Partenariats du département «LivingArchitecture», Somfy Cette intervention fait partager la vision du bâtiment intelligent de Somfy, dans un contexte de développement durable. Somfy développe des mécanismes pour les ouvertures et les fermetures de l habitat et des bâtiments tertiaires. L intervenante définit le contexte spécifique à ces deux types de construction. Pour l habitat, la décennie 2010 correspond à la révolution des objets domotiques. Pour les bâtiments tertiaires, cette même période signifie une évolution vers le bâtiment intelligent à énergie positive. Dans ce contexte, l entreprise voit son métier évoluer fortement et passer à l ère Somfy 2.0. Cela signifie l élargissement de son offre avec notamment une Box pour le client, le pilotage à distance via internet des équipements. Cette évolution implique aussi un développement des partenariats (Phillips, GDF, Hitachi, De Dietrich,...). Dans le partenariat pour les bâtiments intelligents, Somfy et Philips développent ensemble une solution globale très intelligente. Il s agit de combiner harmonieusement l éclairage naturel et électrique au service du bien-être et des économies d énergie. Le principe consiste à profiter de la lumière naturelle au maximum en conditions d ensoleillement optimal, en réduisant au minimum l éclairage électrique. La situation s inverse en l absence de soleil et le système gère automatiquement les situations intermédiaires. Sur un plan plus général, la gestion des apports solaires correspond à une vraie clé de la performance énergétique totale d un bâtiment. En effet, l automatisation des protections solaires peut représenter jusqu à 40% d économie sur le poste climatisation d un bâtiment pour un investissement de 200 à 300 par fenêtre. En élargissant encore le débat, la gestion technique du bâtiment qui comprend l automatisation, le contrôle et la régulation, fait partie d un écosystème global qui intègre les opérateurs des télécoms et de l énergie. Tous ces acteurs se fédèrent au sein de l alliance SBA (Smart Buildings Alliance). SBA rassemble le monde des automatismes du bâtiment et du contrôle, de l IT (Information Technology) et des logiciels, de l énergie et des infrastructures. La mécatronique se montre omniprésente et déterminante dans l ensemble de cet écosystème.

13 Mobilité innovante des personnes, des biens et des machines - Michel Dhome, Directeur de l Institut Pascal et Directeur du LabEx IMob53 Cette présentation met en perspective la démarche et les enjeux technologiques pour parvenir au véhicule autonome. En introduction de ce sujet, quelques précisons sont apportées sur le contexte et les réalisations récentes en matière de véhicules autonomes. Ainsi, la «Google Car» constitue une vraie performance technologique et roule véritablement de manière autonome. Néanmoins, la technologie embarquée coûte très cher et le problème juridique de responsabilité en cas de sinistre reste posé. Par ailleurs, si le défi de faire rouler à faible vitesse, dans un milieu fermé et connu, un véhicule autonome représente déjà un vrai exploit, intégrer ce dernier dans la circulation réelle, en milieu ouvert au sein de voitures conventionnelles avec des piétons, représente un challenge d une autre dimension. Le premier défi trouve déjà des réponses maintenant, le second se situe dans un horizon plus lointain. Le projet et le consortium VIPA (Véhicule Individuel Public Autonome) se situe dans la première catégorie. Dans son cahier des charges, plusieurs objectifs sont recherchés. Ce véhicule doit évoluer de manière autonome et sans guidage, transporter 6 personnes dans un parc fermé et évoluer à une vitesse maximale de 20Km/h en présence de piétons avec une énergie propre. Ce projet concrétisé et visible lors du challenge Bibendum en 2011 évolue et s ouvre plusieurs perspectives concrètes. Ainsi, il se décline dans le cadre du centre hospitalier de Clermont- Ferrand, avec le projet VIPA EcoCité. Enfin, le projet VIPA Fleet du FUI 14 consiste à mettre en place une flotte de 5 véhicules autonomes sur le site de technologies de Michelin à Ladoux en Parmi les cibles intéressées et concernées par le projet VIPA on note : les sites industriels, les parcs d attraction, les parkings éloignés et les secteurs historiques. Le retour d expérience montre que les utilisateurs intéressés ne souhaitent pas acquérir les véhicules mais d en disposer en location, avec un service adapté. En conséquence, VIPA Service a été créé en réponse à cette attente. En conclusion, du point de vue de la technologie, la possibilité de réaliser une odométrie 1 visuelle avec une simple caméra vidéo, à coût raisonnable, a été démontré pour le guidage du véhicule. 12 Relever les défis des véhicules autonomes - Mathias Perrollaz, ingénieur d études projet E-Motion, INRIA Grenoble Rhône-Alpes Cette présentation, consacrée aux véhicules autonomes, permet de faire un état de l art sur le sujet et de mieux connaître les défis technologiques pour atteindre les objectifs de cette voiture intelligente. L intelligence des véhicules correspond à des fonctions de communication, de perception, de décision et d action. Deux grandes tendances s en dégagent : le véhicule autonome d une part et les aides à la conduite d autre part. Les véhicules autonomes ont déjà fait l objet d expériences un peu extrêmes, mais néanmoins réussies. Ainsi, dès 2007, le Darpa Urban Challenge a montré que quelques voitures sans pilote ont pu terminer une course de 97 km. En 2010, le VIAC Intercontinental Autonomous Challenge consistait pour un van sans pilote à parcourir km en 3 mois. En 2011, à La Rochelle, dans le cadre du projet CityMobil, on assistait à la première expérimentation de Cybercars (véhicules autonomes) en environnement urbain non protégé. Toujours en 2011, les Google Cars, sur une base de Toyota Prius, ont réalisé km en Californie en mode de conduite automatique. Clairement, le véhicule autonome se conçoit comme un défi industriel pour le long terme : on évoque 2020 ou 2025 pour les premières mises en circulation des premières voitures de ce type. Le sujet du véhicule autonome pose encore des questions sans réponse définitive à ce jour. Parmi celles-ci, on trouve l acceptabilité par l utilisateur, les problèmes légaux de responsabilité, le pilotage 1 Odométrie : technique permettant d'estimer la position d'un véhicule en mouvement.

14 13 automatique complet ou le co-pilotage et les utilisations réalistes de ces véhicules. Plusieurs facteurs clés technologiques interviennent dans la conception et le fonctionnement des véhicules autonomes. La cartographie enrichie avec une localisation très précise se montre très précieuse pour le guidage automatique du véhicule. L adaptation et l intégration du véhicule à son environnement avec une bonne connectivité en conditionnent le succès. Cette connectivité implique de maîtriser la constance, le débit, la synchronisation, l interopérabilité de toutes les liaisons avec l infrastructure. La qualité de perception locale de l environnement dynamique et du facteur humain, comme les piétons, fait partie des éléments de sécurité en conduite autonome. Le défi consiste à parvenir à une perception robuste en environnement dynamique et incertain pour faire face à toutes les situations. Enfin, le véhicule doit décider seul dans l incertain en considérant encore le facteur humain (conducteurs, piétons..). Le véhicule doit notamment anticiper et gérer le risque pour déterminer les manœuvres et trajectoires à réaliser. A ce jour, le véhicule autonome se confronte à plusieurs limites qu il conviendra de dépasser dans le futur. On retient la difficulté d appréhender les environnements ouverts et inconnus avec la présence humaine, pour garantir une sécurité absolue. Ce point lié à la performance technologique qui détermine la sécurité demeure essentiel. Au-delà de la sureté absolue, la question économique se pose. En effet, les coûts et la consommation énergétique des systèmes actuels restent beaucoup trop élevés. Pour cela, le prix des capteurs doit diminuer et il faut, par exemple, disposer de plateforme de calcul à basse consommation. Dans ce contexte, les travaux de recherche de l Inria pour le projet E-motion se concentrent sur deux problématiques. La première correspond à la perception robuste en environnement dynamique et incertain. La seconde cible l évaluation du risque et la prise de décision. La perception en environnement dynamique pose de nombreuses difficultés. En effet la perception signifie dans ce contexte une compréhension de la scène pour en prédire le futur. Cela implique deux niveaux de difficultés. La première réside dans la qualité de l observation de l environnement par le robot, parfois incomplète ou altérée. La seconde consiste à intégrer une perception probabiliste avec une modélisation de l inconnu et la gestion de l incertitude et des erreurs. Imaginez la difficulté à percevoir parfaitement pour une machine ou un être humain, le comportement d un cycliste, d un piéton ou d une moto qui évolue à grande vitesse. L évaluation du risque et la prise de décision impliquent de relever des défis très élevés pour gérer l incertain, prévoir les futurs possibles d une situation donnée et prendre toujours la bonne décision. A titre d exemple, le robot doit piloter le véhicule et réagir face à un enfant qui court et traverse la route en poursuivant son ballon en pleine circulation urbaine. Une multitude de travaux de recherche sont conduits pour modéliser et trouver la solution à tous ces problèmes. Dans les différents lots de travaux, on note l application de l estimation des risques de collision à court terme avec une validation sur plusieurs types de séquences le tout avec un fonctionnement réaliste sans fausse alarme. Pour y parvenir, des calculs très complexes interviennent (intersections de trajectoires, probabilité, intégration temporelle du risque, interprétation, intégration sur une grille virtuelle ). L estimation de collision requiert aussi un lot de travaux de recherche relatif à l approche comportementale. L Inria et Toyota ont déposé des brevets sur cette thématique. Cette approche comportementale comprend plusieurs phases : modélisation et apprentissage des comportements de conduite, reconnaissance des comportements, réalisation des comportements futurs, estimation probabiliste du risque. Les travaux de recherche et de modélisation portent sur de nombreux thèmes précis et complémentaires. On note ainsi la détection et la reconnaissance des objets (voitures, piétons.) en fonction de leur vitesse et d une base de données d images. La compréhension des autres conducteurs fait partie des domaines explorés pour intégrer leurs comportements sur une autoroute par exemple. La modélisation devient très poussée, ainsi, aux intersections, il s agit de comprendre pour chaque conducteur ses intentions et ce qu il doit faire pour identifier les situations dangereuses.

15 En conclusion, l état de l art met en évidence des grandes avancées suffisantes pour certaines applications de la conduite autonome. Néanmoins, il subsiste des défis scientifiques à relever pour les autres applications notamment pour s adapter à un environnement incertain et gérer l incertitude. Conclusion La journée se conclut par la remise des MECHATRONICS AWARDS. Sans détailler tous les nominés et lauréats, tous méritants avec des dossiers de grande qualité, plusieurs prix retiennent l attention. On note ainsi le cœur artificiel du professeur Carpentier, repris par la société CARMAT. Cette innovation d une notoriété mondiale a fait l objet d une coopération intense avec le CETIM. Le projet Hybrid Air de PSA constitue une rupture dans l approche de l hybridation des véhicules automobiles, son évolution réclame toute l attention. L entreprise RB3D a été récompensée pour son exosquelette qui a prouvé son efficacité en situation réelle pour les utilisateurs. L entreprise AVENTICS, avec sa miniaturisation intelligente de la mécatronique via sa microélectrovanne pneumatique, est distinguée. KUKA, avec son robot iiwa, est reconnu pour son innovation pour une robotique industrielle sensible et sécurisée, véritablement manipulable par l utilisateur en totale sérénité. La main humaine peut ainsi stopper immédiatement le déplacement du bras du robot en totale sécurité et donc sans les grilles de protection. Les rencontres EMM 2014 se poursuivent en soirée sur le lac avec une grande convivialité et le lendemain avec des visites de sites prestigieux et intéressants. 14 Les lauréats des MECHATRONICS AWARDS 2014 Ce compte rendu a été réalisé pour Thésame par Eric Valentini de l Observatoire Stratégique de la Sous- Traitance. Retrouvez toutes les autres informations sur l évènement EMM 2014 à la page :