Du premier étage de l’usine Bosch de Worcester, en plein centre du Royaume-Uni, Andrew Bentley balaie du regard l’atelier : « Durant la première phase de test, avec les équipements Huawei, le réseau privé 5G ne couvrait que la moitié de la pièce. » Le directeur technique du site, qui fabrique des chaudières gaz à condensation murales, s’empresse de préciser, en pointant du doigt les cinq lignes d’assemblage : « Avec les six antennes fournies par Ericsson, nous l’étendons à l’ensemble de l’usine. »
En ce début d’année, celle-ci est en pleine transition : les équipements du fournisseur suédois Ericsson remplacent ceux du chinois Huawei. Rien à voir avec les inquiétudes qui planent autour de ce dernier, affirment d’une seule voix Andrew Bentley et Stephen Ashton, le responsable de la connectivité au sein du comté du Worcestershire. L’objectif est de passer d’un réseau semi-privé à un réseau entièrement privé.
« Avec Huawei, le réseau reposait sur un cœur de réseau partagé. L’architecture d’Ericsson nous permet de ramener l’antenne et le cœur de réseau à Worcester, à quelques kilomètres de Bosch, et d’installer un multi-access edge computing (MEC), un cloud local », détaille le fonctionnaire. Une infrastructure qui permet de profiter pleinement des meilleures capacités du réseau, comme l’ultra-haut-débit et la très faible latence.
Un projet soutenu par le gouvernement britannique
L’aventure 5G dans ce coin de l’Angleterre industrielle est à mettre au crédit de Mark Stansfeld. Cet ancien cadre de l’opérateur O2, aujourd’hui conseiller chez l’opérateur Three, est aussi le patron du Worcestershire local enterprise Partnership (Wlep), qui réunit les industriels locaux au sein du comté. En 2016, ce dernier propose de faire bénéficier les entreprises locales de la connectivité 5G. Un an plus tard, le gouvernement annonce son intention d’investir 1 milliard de livres dans un programme de tests de la 5G, nommé 5G Testbeds and trials programme.
« Worcester Bosch, le fournisseur japonais de machines-outils Yamazaki Mazak et une entreprise de cyberdéfense, QinetiQ, ont rapidement répondu présents, puis nous avons contacté Huawei, O2 et Three, relate Stephen Ashton. Nous avons créé le consortium. D’autres acteurs l’ont rejoint par la suite. »
Le projet est sélectionné par le gouvernement britannique, qui débloque les premiers financements – d’un buget global de 7,2 millions de livres – en mars 2018. Moins de trois mois plus tard, les travaux démarrent. « Au départ, les équipements pour créer un réseau 5G privé intérieur n’existaient tout simplement pas, poursuit Stephen Ashton. Nous avons commencé par construire un réseau privé extérieur au siège du consortium, où est aujourd’hui installée l’antenne. »
Le Worcester 5G consortium inaugure le réseau 5G privé dans l’usine Bosch en février 2019, après huit mois de tests. Il utilise 100 MHz de fréquences allouées pour l’expérience dans la bande des 3,6-3,8 GHz.
Flexibilité à moindre coût
Un an plus tard, les résultats semblent probants : les tests ont montré une hausse de la productivité de 2 %, selon un document interne au Wlep dévoilé par Stephen Ashton. À l’échelle du Royaume-Uni, un tel gain représenterait, d’après cette étude, 3,6 milliards de livres par an. « Nous sommes avant-gardistes ! », s’exclame Andrew Bentley, avant de s’arrêter devant une machine qui semble plus récente que les autres. « Voici notre nouvelle machine-outil à commande numérique, qui produit les cellules thermiques WB7. Elle nous vient de Kurth & Heuser. » Cette machine est pourvue d’un capteur XDK, fabriqué par le groupe Bosch lui-même et intégré à un modem 5G, afin d’analyser en temps réel l’évolution de chaque pièce de l’équipement (moteur, arbre de transmission, levier de vitesse…).
Des informations envoyées en direct vers les logiciels d’analyse, programmés par des spécialistes des données de Bosch pour envoyer des alertes par SMS au technicien de maintenance dès qu’un paramètre est anormal. « Cette machine nous a coûté un demi-million de livres. Nous aimerions savoir très précisément son état de santé pour dépenser le moins possible en réparations. La 5G nous le permet. »
Capteurs XDK et modems 5G
En plus de la centaine de capteurs XDK disséminés dans l’usine, les caméras de certains robots sont aussi connectées en 5G. C’est le cas sur la chaîne de peinture, qui est dotée de 24 capteurs XDK et de plusieurs caméras 5G pour vérifier la qualité de la peinture appliquée sur les chaudières. « Ce poste est critique pour nous : dès qu’un problème se manifeste, nous avons trois heures pour réagir avant de devoir l’arrêter – et suspendre l’ensemble de l’usine », souligne Andrew Bentley.
Quelques mètres plus loin, le directeur technique montre le cas d’usage dont il est le plus fier : le contrôle de l’inventaire. « Dans cette usine, nous avons un système de rayonnage automatique. Par mesure de sécurité, si quelqu’un tape dedans, le système s’arrête, explique Andrew Bentley. Nous avons besoin d’être prévenus immédiatement pour le relancer le plus vite possible. C’est désormais faisable grâce aux capteurs connectés en 5G. »
L’ambition de Bosch est d’atteindre un haut niveau de flexibilité à moindre coût, résume le directeur technique. « Chaque réseau filaire nous coûte 1 500 livres environ pour l’achat et l’installation. Pour connecter nos neuf unités de rayonnage, cela nous coûterait 13 500 livres. Avec des capteurs 5G, cela nous revient à moins de 2 000 livres. »
Automated intelligent vehicles
Andrew Bentley se dirige vers deux petits robots plats sur roues, à l’autre bout de l’atelier. Ces automated intelligent vehicles (AIV) transportent des pièces d’un endroit à l’autre dès qu’un ouvrier le leur demande. Mis en place depuis quatre mois seulement, ils étaient d’abord connectés en Wi-Fi. « En plus de ces deux robots, nous avons dû investir de l’argent supplémentaire pour établir une bonne connexion Wi-Fi. Or nous avons eu beaucoup trop de déconnexions, regrette le directeur technique. Avec la 5G, la couverture est meilleure et ces problèmes ont disparu. »
Aujourd’hui, les prochains équipements qu’Andrew Bentley veut connecter au réseau 5G sont le cobot d’Universal Robots et les robots industriels de Kuka. « Quand nous avons demandé à Kuka s’ils travaillaient sur des modèles en 5G, ils nous ont répondu : en 4G, vous voulez dire ? Cette réaction illustre bien la situation actuelle. Il manque encore un grand nombre d’équipements compatibles. Mais chez Bosch, nous n’attendrons pas qu’ils arrivent, nous avons les moyens de procéder à quelques opération de rétro-ingénierie pour rendre nos machines compatibles avec la 5G. Dans peu de temps, bon nombre de nos 400 équipements seront, d’une manière ou d’une autre, connectés en 5G. »
Le directeur technique voudrait dépasser les seuls objectifs de Bosch et devenir un exemple pour d’autres industriels. « Ce que nous faisons avec le contrôle en temps réel de notre rayonnage, par exemple, n’est pas spécifique à notre secteur et inspirera d’autres entreprises, espère-t-il. C’est pourquoi je voudrais passer des capteurs XDK, propriétés de Bosch, à des capteurs plus universels. »
Poursuivre les usages de la 5G
Le projet du consortium touche à sa fin. La licence expérimentale et le financement public arriveront à terme en mars. Mais ce n’est que le début de l’aventure dans la 5G pour Bosch et ses partenaires. Le groupe allemand attend beaucoup de l’opportunité, pour les industriels, de se voir attribuer leur propre part du spectre, ce qui est possible depuis décembre 2019 au Royaume-Uni. « Bosch devrait, à partir de mars, soit exploiter les fréquences déjà attribuées à l’un de nos opérateurs partenaires, O2 et Three, soit demander sa propre licence, soit les deux », avance Stephen Ashton.
De son côté, Mazak, qui s’était branché sur le réseau du projet pour tester la maintenance aidée par des lunettes de réalité augmentée, compte pérenniser l’utilisation de la 5G avec l’opérateur O2 [lire l’entretien p. 29]. D’autres partenaires locaux pourraient bientôt, eux aussi, s’inspirer de l’exemple de Bosch, voire travailler avec le groupe allemand. C’est le cas du constructeur automobile Morgan, mais aussi de Sidaway Technologies, une start-up incubée au sein de BetaDen, l’accélérateur hébergé dans les locaux du Wlep. « David Sidaway, le fondateur, crée des applications de contrôle visuel grâce à des logiciels de machine learning, indique Stephen Ashton. Il pourrait bientôt collaborer avec Bosch sur diverses applications. »
L’aura du projet 5G en cours à Worcester a même largement dépassé les frontières européennes. En septembre, une délégation taïwanaise est venue visiter l’usine de Bosch pour en tirer des leçons et les appliquer à ses propres expérimentations. L’Europe n’est peut-être pas en retard sur tous les aspects de la 5G, après tout.
En Finlande, ABB conjugue 5G et IA
Aussi avancés soient-ils, les industriels de Worcester n’ont pas encore osé faire tourner des algorithmes d’intelligence artificielle (IA) sur leur réseau 5G – « mais nous y réfléchissons sérieusement », précise Stephen Ashton, le responsable du projet auprès du comté du Worcestershire. Le seul à s’être lancé dans l’aventure, à ce jour, est ABB, un fabricant helvético-suédois de machines-outils. Dans son usine de fabrication de variateurs, à Helsinki, en Finlande, l’une des chaînes d’assemblage est équipée de caméras connectées en 5G. De quoi vérifier les pièces grâce à des logiciels de contrôle visuel doté d’algorithmes de machine learning tournant dans le cloud. Le projet pilote a été lancé en juin 2019 avec le fournisseur de logiciels industriels Atostek et l’opérateur finlandais Telia.
« Les tests chez Bosch et Mazak profitent à tout le consortium »
Stephen Ashton
Responsable de la connectivité du comté du Worcestershire
Le projet 5G entrepris par Bosch est dirigé par le comté du Worcestershire et non par l’entreprise. Pourquoi ?
Quand le projet a commencé, en 2018, le gouvernement britannique voulait qu’il soit porté par un seul acteur privé. Mais, en confiant le pilotage au Worcestershire local enterprise partnership (Wlep), nous avons été capables d’assurer sa pérennité. Bosch ou Mazak peuvent se retirer n’importe quand sans mettre en péril l’expérimentation de la 5G au sein du Wlep. Nous voulions aussi être sûrs que ce qui était testé dans les usines de Bosch et de Mazak profiterait à tous les partenaires du Wlep, entrepreneuriaux et académiques.
De quelle manière ?
Dès le début, nous avons convenu de partager tous les résultats issus des tests à tous les membres du Wlep. Après avoir eu accès à tous les équipements installés chez Bosch par Huawei, par exemple, le Heart of Worcestershire college a annoncé en octobre 2019 qu’il ouvrait une 5G Academy avec le fournisseur chinois. Aujourd’hui, des entreprises locales veulent même s’inspirer des cas d’usages de la 5G expérimentés chez Bosch, comme le constructeur automobile Morgan, installé près de Worcester, qui aimerait lui aussi contrôler sa ligne de peinture en temps réel.
Que feront Bosch et Mazak, une fois la phase de test terminée, en mars ?
Les financements publics dont nous avons bénéficié prendront fin, mais nous pouvons redemander une utilisation expérimentale de la fréquence 5G. Néanmoins, je crois que Bosch pense plutôt utiliser les fréquences officiellement allouées à l’un des quatre opérateurs nationaux, voire demander leur propre licence. Mazak est déjà en pourparlers avec O2, l’un des deux opérateurs membres du consortium, pour déployer un réseau privé.
