- PMI vise à ce que plus des deux tiers de son chiffre d'affaires proviennent de produits sans fumée d’ici 2030.
- Le système IQOS est le produit de tabac chauffé n°1 au monde avec plus de 28 millions d’utilisateurs.
- PMI utilise la norme OPC UA et la spécification complémentaire TMC pour standardiser la communication entre machines dans ses usines.
- Le contrôleur de gestion de vitesse (SMC) optimise la synchronisation des machines pour réduire les temps d’arrêt et améliorer la productivité.
En 1847, M. Philip Morris a ouvert une boutique sur Bond Street, à Londres. Aujourd'hui, PMI est une grande entreprise internationale de tabac qui a pris une décision radicale.
PMI construit son avenir sur des produits sans fumée qui constituent un bien meilleur choix pour les fumeurs adultes que de continuer à fumer.
Aujourd'hui, Philip Morris International (PMI) est connu comme l'un des plus grands fabricants mondiaux de produits du tabac. En 2023, PMI a généré un chiffre d'affaires annuel de 35,2 milliards de dollars. Les produits sans fumée ont représenté 39,3 % du chiffre d'affaires net total.
Selon Jacek Olczak, directeur général de PMI, l'ambition de l'entreprise est de devenir une entreprise pratiquement sans fumée d'ici 2030, avec plus des deux tiers de son chiffre d'affaires net total provenant de produits sans fumée.
Produits sans combustion
Vers un avenir sans fumée
Depuis 2008, PMI travaille au développement et à l'évaluation scientifique d'alternatives sans fumée moins nocives. Le produit sans fumée le plus populaire, IQOS, a été lancé en 2014. Les produits sans fumée sont fabriqués dans les usines de PMI en Suisse, en Italie, en Grèce, en Roumanie, en Pologne, en Corée et en Indonésie. La vision de l'entreprise, partagée par tous les collaborateurs de PMI, est que les produits sans fumée remplaceront un jour les cigarettes.
Il y a dix ans, PMI a fait un grand pas en avant pour concrétiser cette vision en mettant IQOS à la disposition des fumeurs adultes pour la première fois. Au cours des dix dernières années, l'entreprise n'a cessé d'innover et d'élargir son portefeuille de produits sans fumée, en réponse aux besoins et aux attentes des consommateurs et en s'appuyant sur la science. Aujourd'hui, ses produits sans fumée sont disponibles sur plus de 80 marchés à travers le monde, offrant à des millions de fumeurs adultes une gamme de meilleures alternatives au tabagisme.
Aujourd'hui, IQOS est le système de chauffage du tabac n° 1 au monde avec plus de 28 millions d'utilisateurs, dont environ 20,8 millions ont arrêté de fumer, les autres se trouvant à différents stades de conversion. Au Japon, où IQOS a été lancé pour la première fois il y a 10 ans, près d'un tiers des fumeurs adultes utilisent IQOS.
Fabrication de produits sans combustion
Les produits de tabac chauffés (HTP), également appelés produits sans combustion, sont des appareils électroniques qui chauffent le tabac sans le brûler afin de libérer un aérosol contenant de la nicotine, offrant ainsi aux adultes une meilleure alternative au tabagisme. Ils utilisent des bâtonnets de tabac consommables, qui sont insérés dans l'appareil par les consommateurs et jetés après utilisation.
Les bâtonnets de tabac chauffés (également appelés unités de tabac chauffé ou HTP) sont des bouchons de tabac transformés conçus pour être chauffés. Le bouchon de tabac est fabriqué à partir de feuilles de tabac qui sont broyées et reconstituées en feuilles de tabac, appelées « cast-leaf ». Ces feuilles sont ensuite plissées et transformées en bouchon de tabac. La dernière génération de HTP dispose également d'un élément chauffant métallique unique recouvert d'acier inoxydable pour un chauffage efficace du tabac.
La fabrication des produits du tabac chauffés est un processus totalement différent de celui de la fabrication des cigarettes conventionnelles.
Le parcours OPC UA
Technologies hétérogènes
Certains des anciens équipements de production de PMI ne sont pas compatibles avec l'industrie 4.0. Josselin Vallee, responsable de l'intégration et de la supervision des machines chez PMI, décrit cela comme une « jungle de technologies très différentes ». Dans ce parc de machines hétérogène, seuls cinq points de données pouvaient généralement être collectés à l'aide de diverses normes de communication. Ceux-ci étaient principalement utilisés pour la surveillance des performances. L'utilisation des technologies avancées de l'industrie 4.0 était difficile.
Afin de faciliter la production transparente sur différentes machines provenant de différents fabricants, une norme de communication interopérable était nécessaire. En conséquence, en 2017, PMI a rejoint la Fondation OPC et a commencé à utiliser OPC UA.
« Nous avions besoin d'un moyen de communiquer avec nos machines », explique Josselin Vallee. L'OPC UA s'est imposé comme une plateforme de communication car il relie de manière transparente les technologies de l'information (TI) et les technologies opérationnelles (TO).
Afin d'accélérer l'échange de données dans l'ensemble du secteur, les principaux fabricants internationaux de produits du tabac, dont PMI, et la Fondation OPC ont formé un groupe de travail. Ensemble, ils ont créé en 2017 la spécification complémentaire « Tobacco Machine Communication » (TMC), version 1.0.
La dernière version de TMC (version 2.0) est disponible depuis juin 2022, après avoir intégré les enseignements tirés de l'application de la spécification dans un environnement de fabrication. Elle vise à faciliter l'échange de données et l'interopérabilité tant pour les fabricants de produits du tabac que pour les équipementiers.
Dans ses installations de production sans fumée, PMI utilise OPC UA pour une fabrication plus intelligente.
« En raison de l'émergence et de l'expansion rapide de nouveaux produits sans fumée, il était nécessaire d'utiliser diverses nouvelles machines et de nouveaux processus de production. Par conséquent, une norme de communication universelle pour ces machines est devenue une exigence essentielle. »
Josselin Vallee - Responsable des normes et solutions IoT industrielles, Philip Morris International
Phase pilote et simulation
Cas d'utilisation pilote
Dans le premier cas d'utilisation, une solution automatisée d'identification, de traçabilité et d'intégration des matériaux a été créée. PMI a intégré OPC UA et le serveur TMC à une machine spécifique.
PMI produit des matériaux intermédiaires avec différentes recettes et caractéristiques. Lorsqu'une machine en aval reçoit ces matériaux, elle vérifie s'ils correspondent à son ordre de fabrication. Ces matériaux ont des attributs différents qui peuvent influencer leur traitement ou entraîner des temps d'arrêt imprévus.
Auparavant, chaque matériau entrant et son étiquette devaient être vérifiés visuellement toutes les quatre minutes. Les informations figurant sur l'étiquette étant limitées, PMI ne pouvait pas obtenir d'informations sur les attributs des matériaux. Il était également difficile d'améliorer leurs caractéristiques dans les processus de production en amont.
Solution de validation basée sur OPC UA
Pour résoudre ces problèmes, PMI a créé une solution utilisant OPC UA et la spécification complémentaire TMC. « La spécification complémentaire TMC rassemble en un seul endroit les informations sur les matériaux, les machines, les performances et les ordres de fabrication. Cela facilite la réception, la vérification et l'envoi d'informations.
Désormais, nous pouvons vérifier la qualité des matériaux avec notre système MES et collecter des informations sur les matériaux et les machines en cas de problèmes de traitement », explique Josselin Vallee. Afin d'accélérer la transition vers OPC UA, PMI a collaboré avec Aleph Digital Industry, qui a pris en charge l'intégration de micro-services de fabrication supplémentaires.
Déploiement mondial
Encouragé par le succès initial du projet, PMI déploie désormais OPC UA pour les équipements nouveaux (natifs) et anciens (modernisés). L'objectif est de permettre divers cas d'utilisation de l'Industrie 4.0.
Rétrofit avec OPC UA
Les trois principaux défis de l'IoT liés au passage à OPC UA
Trois problèmes rendent l'intégration d'OPC UA chez PMI difficile.
Premièrement : les compétences techniques et les efforts nécessaires pour mettre en œuvre la spécification complémentaire varient d'un équipement à l'autre selon les équipementiers. Cela entraîne des différences dans le respect de la spécification complémentaire. Certaines machines d'une chaîne de production la respectent mieux que d'autres.
Le deuxième défi est l'alignement de la spécification complémentaire avec les données déjà disponibles ou générées par l'équipement dans les cas d'utilisation de la modernisation OPC UA et TMC.
Le troisième défi concerne la gestion efficace du volume important de données produites lorsque les équipements sont compatibles OPC UA et TMC.
Adéquation avec les capacités existantes des machines
« Il existe souvent un écart entre les capacités d'une machine que l'on souhaite moderniser et ce que prescrivent les spécifications qui l'accompagnent. Cependant, certaines parties de notre modèle d'information sont vides, car une logique supplémentaire doit être mise en œuvre dans le système des machines pour répondre à nos unités de conformité aux spécifications », explique Josselin Vallee. « Notre transformation avec OPC UA et TMC ne consiste pas « seulement » à normaliser l'échange de données, mais aussi, dans une certaine mesure, à normaliser les fonctionnalités des machines. »
Gestion des données
OPC UA, associé à TMC, fournit à PMI des informations plus détaillées, plus claires et plus fréquentes.
L'ingestion, le stockage et le traitement de grandes quantités d'informations provenant des processus de fabrication, à des fréquences plus élevées, constituaient un défi complexe. Néanmoins, la nouvelle dimension de l'échange d'informations, rendue possible par OPC UA, ouvre de grandes opportunités pour des solutions Industry 4.0 évolutives chez PMI.
« Alors que nous ne disposions auparavant que de cinq points de données standard, nous avons désormais accès à des centaines, voire des milliers de points. Nous avons également considérablement augmenté la fréquence des échanges de données, passant de quelques secondes à quelques fractions de seconde. Cela signifie que de grandes quantités de données sont échangées, ce qui entraîne une forte pression sur le matériel des machines et sur notre infrastructure informatique. »
Josselin Vallee - Responsable des normes et solutions IoT industrielles, Philip Morris International
Gestion de la vitesse
Orchestration des machines Optimisée par OPC UA
Dans la production à grande vitesse, la synchronisation des vitesses des machines au sein d'une chaîne de production est cruciale. Afin de réduire l'impact d'une panne de machine, une partie du matériel est stockée entre les machines, dans des tampons de matériel. Lorsqu'une machine tombe en panne, les tampons de matériel contiennent le matériel provenant de la machine en amont et alimentent la machine en aval. Cela permet d'éviter l'arrêt de toute la chaîne.
« Cependant, les tampons ne peuvent stocker qu'une quantité limitée de matériaux. La vitesse des machines utilisant ces tampons a une incidence sur le temps avant que nous soyons à court et que toute la chaîne s'arrête », explique Josselin Vallee.
Réduire la quantité de matériaux stockés dans les tampons
Traditionnellement, PMI contrôlait la vitesse des machines en fonction de leur état, basé sur les niveaux de remplissage des tampons et l'observation visuelle.
Ces dernières années, PMI a réduit la taille des tampons dans ses lignes de production. « Avec des tampons plus petits, nous avons dû améliorer le contrôle de la vitesse des équipements en cas de panne afin de maintenir un temps de fonctionnement élevé. Il ne suffisait plus d'agir en fonction des niveaux des tampons et de compter sur la réaction immédiate de nos opérateurs. Nous avions besoin de contrôles plus intelligents. »
Le contrôleur de gestion de la vitesse
Pour y parvenir, PMI s'est associé à Aleph Digital Industry afin de créer une solution robuste, évolutive et adaptable pour contrôler les machines exclusivement via OPC UA.
« Aleph a développé le contrôleur de gestion de la vitesse (SMC) pour PMI, qui fonctionne sur un contrôleur périphérique, à côté des machines », explique Diego Paccagnan, PDG d'Aleph Digital Industry. Le SMC apprend en permanence à partir du temps de fonctionnement et d'arrêt de chaque machine, en surveillant les niveaux des tampons et en prédisant les arrêts ou redémarrages à venir. « Sur la base de ces informations, le SMC ajuste la vitesse optimale de chaque machine, minimisant ainsi les blocages ou les ralentissements », explique Diego Paccagnan.
Grâce à l'OPC UA et au TMC dans les équipements nouvellement activés, la coordination de la vitesse des machines sur les lignes de production et d'emballage devient plus précise. Les décisions peuvent être prises sur la base d'un large ensemble de points de données. Il en résulte un temps moyen entre pannes plus long et une disponibilité accrue, même pour les machines hautement automatisées.
PMI met actuellement en œuvre SMC à l'échelle mondiale, en utilisant l'interopérabilité de la norme de communication OPC UA et la spécification complémentaire TMC pour la scalabilité.
