Cartographie 4.0 pour la transformation numérique des processus

L'industrie 4.0 représente un défi majeur pour l'ensemble des secteurs d'activité économique et notamment pour le domaine de la construction qui cherche à réussir sa transition vers la construction 4.0. Cette 4e révolution industrielle, basée sur le numérique et la connectivité, permet une prise de décision à la fois décentralisée et en temps réel, dans le but de maximiser l'agilité, la réactivité et l'autonomie des systèmes. Cependant, les changements associés à cette révolution ne sont pas aisés à mettre en œuvre, d'autant plus que la représentation des processus habituellement utilisée pour la transformation des procédés n'est pas adaptée au besoin de représentation de l'industrie 4.0. C'est pourquoi l'objectif général de nos travaux est de développer une nouvelle représentation des processus adaptée aux besoins de l'industrie 4.0.Ainsi, après un état de l'art consacré à l'industrie 4.0 et à sa déclinaison dans le domaine de la construction, une revue de littérature sur les standards de modélisation des processus d'affaires a été menée, permettant de juger de la capacité des formalismes de cartographies actuels et de leurs améliorations à prendre en compte les spécificités de représentation de l'industrie 4.0. Celles-ci se situent en particulier dans la représentation des technologies et des données. Bien qu'il ait été démontré qu'aucun formalisme n'embrasse l'ensemble des besoins en représentation 4.0, cet état de l'art a permis de comparer les différents formalismes et de dégager les plus prometteurs. De plus, les caractéristiques nécessaires à la conception d'une nouvelle représentation à destination de l'industrie 4.0 ont d'une part été extraites de la revue de littérature, et ont d'autre part été complétées suivant les besoins de notre partenaire industriel exprimés lors de son audit. Basé sur le formalisme BPMN, notre nouveau modèle baptisé « Gabarit de représentation et de modélisation pour l'industrie 4.0 (GRMI4.0), a été développé et validé grâce à un protocole adapté de la méthodologie usuellement employée lors de la normalisation des pictogrammes. La bonification des pictogrammes d'activité et de donnée par l'ajout de 14 nouvelles icônes apporte une meilleure représentation des solutions 4.0 mises en œuvre, en particulier du point de vue des technologies et des données. L'intégration d'indicateurs de performance permet quant à elle de quantifier les transformations induites en termes de compétences à mettre en œuvre, de coût et de temps. Enfin, un gabarit Microsoft Visio a été développé pour faciliter l'utilisation du GRMI4.0. Finalement, une expérimentation sur un cas d'application du partenaire – l'implantation de la méthode de la valeur acquise sur le processus de gestion et de suivi de projet – a montré l'efficacité du modèle pour l'opérationnalisation de l'implantation de pratiques 4.0.

Abstract

Industry 4.0 represents a major challenge in all sectors of economic activity and particularly in the industry of the construction, which is seeking to make a successful transition to construction 4.0. This 4th industrial revolution, based on digital technology and connectivity, enables both decentralized and real-time decision-making, with the aim of maximizing the systems' agility, responsiveness and autonomy. However, the changes associated with this revolution are not easy to implement, especially since Business Process Modeling (BPM) usually used for process transformation is not adapted to the needs of representation of Industry 4.0. This is why the general objective of our work is to develop a new BPMN representation adapted to the needs of industry 4.0. Thus, after a state of the art devoted to industry 4.0 and its declination in the field of construction, a literature review on BPM standards has been conducted, allowing to judge the capacity of current mapping formalisms and their improvements to take into account the specific features of Industry 4.0 representation. These features particularly relate to the representation of technologies and data. Although it has been shown that no single formalism covers all the needs in 4.0 representation, this state of the art has made it possible to compare the different formalisms and to identify the most promising ones. In addition, the necessary characteristics for the design of a new representation for Industry 4.0 were extracted from the literature review and were completed according to the needs our industrial partner expressed during its audit. Based on the BPMN formalism, our new model called “Gabarit de représentation et de modélisation pour l'industrie 4.0” (GRMI4.0), has been developed and validated using a protocol adapted from the methodology usually used in the standardization of pictograms. The enhancement of the activity and data pictograms by the addition of 14 new icons provides a better representation of the implemented 4.0 solutions, particularly from technology and data points of view. The integration of performance indicators enables to quantify the induced transformations in terms of skills, cost and time. Besides, a Microsoft Visio template has been developed to facilitate the use of GRMI 4.0. Finally, an experimentation on a partner's application case - the implementation of the earned value method on the project management and monitoring process - showed the effectiveness of the model for the operationalization of 4.0 practice.