Les technologies numériques offrent de grandes possibilitées

Christian Rosset et Martin Ziesak, professeurs à la Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires (HAFL) évoquent l’initiative Forêt et bois 4.0 et le potentiel de la transition numérique dans le secteur forestier.

Abordons l’initiative Forêt & bois 4.0 lancée par la BFH. Quelle forme revêt-elle pour le secteur forestier ?
Martin Ziesak: La mise en réseau intelligente et globale des composants et des acteurs, des produits et des machines, ainsi que des services et des processus se trouve au cœur de la quatrième révolution industrielle. Les énormes volumes de données qui en découlent (Big Data) et la mise en réseau directe des objets (Internet des objets IoT) sont souvent considérés comme caractéristiques de cette révolution. Dans l’effet, l’économie forestière devrait être marquée par l’émergence de nouvelles approches, la remise en question des structures traditionnelles et le déploiement de nouveaux modèles économiques.

Qu’est-ce qui a motivé la HAFL à participer à cette initiative ?
Martin Ziesak : Concernant l’économie forestière et du bois, certains aspects globaux menacent le secteur. Il y a le changement climatique qui affectera la présence de certains essences d’arbres à l’impact économique significatif tels que l’épicéa. Ce facteur a des conséquences majeures sur le modèle économique de l’industrie du bois, mais aussi sur la façon de gérer les écosystèmes forestiers. Le changement climatique rajoute également une pression importante alors qu’il engendre de nombreux dégâts forestiers tels que des chablis, des bris de neige ou des attaques de scolytes, qui entrainent à leur tour un surcroit de travail au quotidien jusqu’à la récolte du bois. Le volume d’exploitation normal devient l’exception plutôt que la règle. Ainsi, il est nécessaire de repenser les modèles économiques et les modes opératoires afin d’assurer l’avenir du secteur. Les concepts Forêt & bois 4.0 sont un bon moyen pour ce faire.

Toutefois, notre secteur fait face à une réalité : la digitalisation n’a pas encore exploité tout son potentiel dans certains domaines et elle doit encore progresser avant de pouvoir mettre en œuvre des concepts 4.0. Il est donc important que la HAFL participe à cette initiative.

Christian Rosset : Le climat n’est pas le seul à changer, la société aussi évolue et la question se pose de savoir si nous souhaitons accompagner ces changements de manière réactive ou proactive. En parallèle, nous pouvons profiter du développement solide et diversifié dans le domaine des nouvelles technologies. Par exemple, la technologie des capteurs permet d’obtenir une image plus claire et plus dynamique de la forêt qu’auparavant. Cet outil permet à son tour une surveillance des forêts qui n’était pas envisageable avant sous cette forme au vu des données disponibles. Bien que ces technologies ne soient pas totalement inédites, elles ne sont pas encore largement répandues dans le secteur. Toutefois, le besoin existe. L’initiative offre l’opportunité d’établir un réseau au sein de la branche forestière, mais également de promouvoir l’échange avec l’économie du bois et la compréhension mutuelle. Il serait vraiment très utile de renforcer la mise en réseau. Là encore, les nouvelles technologies et les réflexions menées par l’Industrie 4.0 peuvent y contribuer.

Existe-t-il des caractéristiques spécifiques au secteur qui ont un impact en rapport avec la transition numérique ?
MZ : Lorsqu’on passe de l’Industrie 4.0 à l’initiative Forêt et bois 4.0, on remarque que la production en forêt ne se déroule pas dans un espace concentré et protégé. Dans l’espace protégé, je sais exactement ce qui se passe et à quel endroit. Il existe une infrastructure technique, un lieu tempéré où les smartphones fonctionnent toujours. C’est tout à fait différent pour la production primaire. Le travail s’effectue sur le terrain, la localisation n’est pas automatiquement indiquée. Les réseaux câblés et les connexions wifi tels que ceux utilisés dans la production ne sont pas disponibles partout, et un réseau de téléphonie mobile n’est pas toujours disponible automatiquement sur toute la zone. Ainsi, les agents n’ont pas la possibilité de communiquer entre eux par le biais de l’internet.

Les périodes de production diffèrent aussi grandement de celles de l’industrie : alors qu’il est seulement question de quelques années pour cette dernière, il faut réfléchir au moins en termes de générations d’hommes pour l’économie forestière. Cette économie nécessite également des concepts qui visent un futur à bien plus long terme. Et cela joue également un rôle pour la conservation des données.

CR : Nous travaillons avec la nature. Les écosystèmes forestiers sont très complexes, chaque arbre est unique. En raison de la lente croissance des arbres, les effets d’une intervention ne sont souvent visibles qu’après plusieurs années. À cela s’ajoutent des évènements inattendus à court et long terme, par exemple les tempêtes ou le changement climatique, qui remettent en question nos connaissances actuelles sur les écosystèmes forestiers. Par conséquent, la production biologique s’accompagne de nombreuses incertitudes. Il n’est pas facile de l’optimiser. Nous sommes dans un processus d’apprentissage permanent qui nous permet d’appréhender de mieux en mieux les écosystèmes forestiers.

Quel est selon vous le principal potentiel de la transition numérique pour l’économie forestière ?
CR : Concernant la production biologique, elle offre certainement des opportunités intéressantes en matière de management, car les données sont plus détaillées et plus actuelles qu’avant (voir l’encadré « Smart Forest »). Les forêts peuvent être gérées de manière bien plus différenciée et précise. La transition écologique permettrait également de contrôler l’efficacité des mesures sylvicoles et ainsi d’améliorer en continu les concepts de la production biologique. Les concepts de l’Industrie 4.0 peuvent également s’avérer utiles pour travailler davantage en fonction de la demande malgré des périodes de production plus longues, et mieux valoriser les ressources en bois disponibles.

MZ : En termes de production technique, les machines forestières doivent être considérées comme des éléments majeurs de la transition numérique. Elles sont déjà nombreuses à être équipées de capteurs, certaines d’entre elles disposent de leur propre ordinateur de bord et offrent ainsi les premiers éléments de numérisation. Elles constituent un excellent point de départ pour évoluer vers des machines intelligentes et en réseau selon les principes de l’Industrie 4.0 (voir encadré « Forwarder 2020 »). Le domaine de la sécurité au travail (voir encadré « Kollegenschutz 4.0 ») ou la mise en réseau de l’ensemble de la chaine de récolte du bois présentent également du potentiel. En Allemagne, un projet qui réunit des acteurs clés est déjà en cours.

Jusqu’ici, quelles sont les conclusions les plus importantes découlant de l’Initiative ?
CR : La mise en place du réseau et l’échange avec l’économie du bois ont constitué une partie très importante de l’initiative. Nous sommes au début du processus. Nous pouvons réaliser de grandes choses ensemble dans le domaine de la digitalisation. L’échange est primordial pour clarifier les objectifs que les économies forestière et du bois peuvent atteindre ensemble.

MZ : L’Initiative a été un premier pas vers la reprise des concepts et des méthodes constituant le socle de l’Industrie 4.0 et vers leur transfert aux pôles sectoriels de la filière forêt-bois suisse.
La base est bien représentée ; l’initiative a permis de sensibiliser la branche sur la thématique de la transformation digitale. Elle a ouvert la voie à des acitivités subséquentes, possibles, souhaitées et souhaitables. Reste à poursuivre notre lancée. L’initiative n’est pas une fin en soi. Son théme doit continuer à être développé et mis en œuvre en impliquant tous les acteurs concernés.

Stephan Sigrist (directeur de W.I.R.E.) indique : « Avec des processus inefficaces intégrés au système, nous courons le risque que des acteurs et des plateformes extérieures au secteur viennent remettre en cause les structures et les modèles économiques. De nombreux exemples abondent dans ce sens. Existe-t-il des parallèles avec la sylviculture ?
MZ : Je pense que ce sont plutôt des acteurs ayant une connaissance du secteur qui peuvent avoir un effet disruptif, en proposant des visions différentes des processus commerciaux et des prestations susceptibles de marginaliser les acteurs classiques. Et cela peut se produire rapidement. Ce ne sont pas les grandes entreprises établies, mais les petites structures rapides et agiles qui peuvent s’assurer un modèle commercial. Il est possible que cet argument soit un peu moins valable pour l’économie forestière et du bois classique, car nous travaillons à grande échelle et nous devons avoir accès aux acteurs. Mais le potentiel en matière d’idées rapides et bonnes est indéniable. Toutefois, c’est plutôt une chance pour nos diplômé-e-s.

Quels seront, selon vous, les enjeux majeurs de la transition numérique pour l’économie forestière au cours des prochaines années ?
CR : Pour moi, la mise en réseau, sans aucune hésitation. Il existe de nombreux outils informatiques, mais ils fonctionnent souvent de manière isolée. Le plus grand défi consistera à les mettre en réseau pour maitriser encore mieux la complexité de la gestion forestière et optimiser la production biologique. L’intégration de nouvelles technologies, comme les drones par exemple, restera d’actualité.

MZ : À moyen terme, je vois la nécessité d’établir des normes durables. Ces normes font toujours défaut. Nous avons besoin d’une architecture, et pour que la communication fonctionne, que cette infrastructure repose sur une sémantique adaptée au secteur. Il est possible que les solutions individuelles soient insuffisantes pour une intégration globale. C’est pourquoi il est capital de suivre l’évolution aux côtés de partenaires rompus à l’aspect pratique. Le marché évolue dans le sillage de l’Industrie 4.0. De même, il est préférable, dans la mesure du possible, de privilégier une approche fortement axée vers l’international, tant au niveau scientifique que politique et du financement. L’harmonisation des normes spécifiques à chaque pays d’Europe est une tâche laborieuse. Ainsi, des réseaux devraient être créés avec le « Centre de compétences Forêt et bois 4.0 » en Allemagne et la coopération « Forest 4.0 » entre l’Allemagne et l’Autriche.

Martin Ziesak est professeur de génie forestier à la BFH-HAFL depuis 2012. Il dirige le domaine « Production forestière » et traite les thématiques des procédés d’exploitation, de la desserte forestière et de la science du travail.

Christian Rosset est professeur à la BFH-HAFL depuis 2008 où il a tout d’abord enseigné la planification forestière et les systèmes SIG, puis la sylviculture et la planification forestière. Il dirige le groupe Forêt et société. Cet ingénieur forestier a étudié et a fait sa thèse de doctorat à l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) jusqu’en 2005. Il a ensuite travaillé dans un bureau d’ingénieurs à Fribourg et à l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage.

FORWARDER 2020

L’entreprise Hohenloher Spezial-Maschinenbau (HSM) a initié le projet qui s’est depuis achevé. Afin de mettre en œuvre le projet « Forwarder 2020 », elle s’est associée à 14 partenaires de différents pays européens. Ensemble, ils ont développé cinq modules innovants qui ont été installés sur deux prototypes de Forwarder :

– une transmission hydromécanique et à puissance partagée
– une nouvelle grue hydraulique avec récupération d’énergie
– une cabine de conduite suspendue
– un axe triple de bogie
– un système de monitoring, qui transforme la machine en « smartForwarder »

La HAFL a développé le système de monitoring en coopération avec HSM et forstware Informationssysteme GmbH. À cet effet, la technologie des capteurs des Forwarder a été étendue et un logiciel a été installé afin de documenter leurs données de fonctionnement. Des évaluations du comportement des machines ont pu être réalisées en parallèle et ultérieurement grâce à un cloud de stockage.

SMART FOREST
Smart Forest est un système de gestion visant à optimiser la production biologique en forêt. Il est composé de plusieurs outils informatiques modulaires qui regroupent les inventaires forestiers, la croissance forestière, la sylviculture et la planification forestière au sein d’un processus global. L’outil « TBk/Sentinel-2 » génère automatiquement une carte de peuplement à partir de données de télédétection, l’application pour smartphone « MOTI » mesure des paramètres dendrométriques tels que le matériel sur pied et la surface terrière, le modèle de simulation de la croissance forestière « SiWaWa » estime le développement futur des divers peuplements et l’outil de planification « WIS.2 » contrôle et surveille l’évolution de l’ensemble de l’exploitation forestière. Ces quatre outils couvrent les principaux niveaux spatiaux et temporels de la gestion forestière. De plus, un réseau de « placettes permanentes de suivi sylvicoles » est mis en place pour contrôler l’efficacité et l’efficience des intervention en forêt (accessible via martelage.sylvotheque.ch).

KOLLEGENSCHUTZ 4.0
Le projet actuel « Kollegenschutz 4.0 » vise à obtenir un meilleur aperçu de la position des personnes chargées des travaux forestiers et, si nécessaire, à émettre des avertissements (automatisés) et ciblés en cas de danger. La technologie des capteurs radio adaptée aux conditions forestières est développée par le groupe de recherche « Embedded Systems » de la BFH. L’architecture globale peut être intégrée aux concepts de Forêt & bois 4.0 et donc fournir si nécessaire des informations via des tableaux de bord.