Accélération de la transformation ferroviaire

L’industrie ferroviaire est à un tournant crucial. Autrefois pilier du transport moderne, le voyage en train est aujourd’hui soumis à de fortes pressions.

D’une part, l’augmentation du nombre de passagers et de marchandises dépendant des trains pousse les réseaux à leurs limites, nécessitant des expansions et des améliorations des infrastructures ferroviaires. En même temps, les innovations en matière de transport automobile pourraient menacer les perspectives de croissance à long terme du rail – les voitures numérisées et connectées offrant à la fois confort et intimité, et les flottes autonomes proposant une livraison rentable de fret ‘porte-à-porte’.

Le rail présente de nombreux avantages : il est rapide et efficace pour transporter un grand nombre de personnes et de marchandises, c’est le mode de transport longue distance le plus écologique, et il permet aux passagers d’être plus productifs. Mais pour que le rail reste un choix privilégié, il doit évoluer rapidement.

Les passagers s’attendent à une réservation numérique sans faille, une connectivité fiable et des services à bord comparables à ceux des compagnies aériennes, voire de leurs propres voitures. Les entreprises de fret veulent des services numériques pour suivre et gérer leurs marchandises. Les trains ont besoin de conceptions modulaires efficaces et de systèmes de propulsion propres et silencieux. Les opérateurs doivent tirer davantage parti des réseaux ferroviaires existants (souvent assez anciens), sans compromettre la sécurité.

Le défi réside dans le fait que ces innovations doivent être mises en œuvre à un moment où les coûts du rail augmentent – qu’il s’agisse des matériaux, de la main-d’œuvre ou de la maintenance. Les opérateurs et les fabricants sont sous pression pour réduire les coûts tout en maintenant des réseaux sûrs et fiables.

En outre, le rythme du changement doit s’accélérer. Le secteur ferroviaire, traditionnellement axé sur la sécurité plutôt que sur la rapidité, doit devenir plus agile dans l’adoption des avancées technologiques – des trains à hydrogène et à batterie aux applications passagers en temps réel – sans, bien sûr, compromettre les normes de sécurité rigoureuses sur lesquelles repose sa fiabilité.

Construire rapidement un réseau ferroviaire centré sur le client et respectueux de l’environnement, tout en réduisant les coûts, semble être un exercice d’équilibre presque impossible. Cependant, les nouvelles technologies, associées à de nouvelles approches innovantes, pourraient permettre d’y parvenir. 

Réunir le digital avec le monde physique

La modernisation des actifs et des infrastructures, vieux de plusieurs décennies voire de plusieurs siècles, nécessitera de réunir les mondes numérique et physique, parfois en combinant des technologies du XIXe et du XXIe siècle. Cela devra être soigneusement géré en naviguant entre les barrières réglementaires, les défis techniques de l’intégration et la nécessité de maintenir les actifs opérationnels autant que possible.

Dans notre récent rapport sur les tendances en ingénierie et R&D, nous avons interrogé 300 décideurs seniors dans des entreprises mondiales en ingénierie et R&D, y compris (mais pas seulement) le rail. À travers leurs réponses, nous avons identifié quatre impératifs stratégiques qui se chevauchent, chacun impliquant un mélange de stratégie, de technologies numériques et de compétences modernes pour transformer différentes parties de l’organisation physique allant du produit final aux processus de conception et de fabrication, ainsi qu’à son impact environnemental. 

Quatre axes déterminants pour l’avenir du rail

1. Accélérer la valeur grâce aux technologies numériques

Premièrement, les nouvelles technologies digitales transformeront directement l’ensemble de l’écosystème ferroviaire, des matériels roulants aux systèmes de signalisation. Elles peuvent apporter une valeur rapide et généralisée, en réduisant les coûts grâce à la maintenance prédictive et aux itinéraires de train optimisés, en augmentant le nombre de clients et en générant de nouvelles sources de revenus grâce aux services numériques à bord.

Ce changement est soutenu par une série de technologies habilitantes, allant de la 5G à l’IA, l’IoT et les logiciels qui devront être déployés dans les trains et les infrastructures ferroviaires, ainsi que l’informatique de backend pour les relier.

Ces technologies permettent des produits et services numériques de grande valeur, allant de la billetterie intelligente pour les voyages multimodaux à la maintenance prédictive qui apprend des données de l’ensemble du réseau ferroviaire. Elles sous-tendent les jumeaux numériques de systèmes complexes qui permettent l’optimisation des itinéraires, la formation virtuelle et les simulations à faible risque, allant de nouveaux itinéraires ferroviaires aux services à bord. Et ce ne sont que deux exemples des nombreuses façons dont les technologies numériques transformeront le rail.

Dans notre enquête intersectorielle, les répondants ont déclaré que l’adoption des technologies numériques apporterait une valeur significative à leur organisation, notamment la réduction des coûts de développement et après-vente (51 %), l’amélioration de la part de marché et des revenus (50 %) et l’amélioration de l’expérience client et de la qualité du produit (37 %). Cependant, il est peu probable qu’ils puissent faire tout cela seuls. Les entreprises devront accéder à des talents numériques qu’elles ne sont pas habituées à recruter et qui peuvent ne pas être disponibles près de leurs sites actuels (l’accès aux talents a été identifié comme une barrière significative à la réalisation de ces avantages dans notre enquête). Elles devront également accéder à des partenaires technologiques capables de fournir les outils de transformation – cloud, capture et analyse de données, puces de silicium, etc. Il n’est donc pas surprenant que 59 % aient déclaré qu’ils prévoyaient de résoudre ce problème en partenariat avec des prestataires de services d’ingénierie.

2. Réduire les coûts d’ingénierie conventionnelle sans compromettre la qualité ou l’innovation

En modernisant les pratiques d’ingénierie traditionnelles, les entreprises peuvent également améliorer l’efficacité de toute leur organisation. Notre enquête a révélé que l’optimisation de l’ingénierie de base pour être plus rentable est considérée comme essentielle pour l’avenir des entreprises d’ingénierie.  Bien que la réduction des coûts soit le bénéfice évident de l’optimisation (soulignée par 38 %), presque autant ont déclaré qu’elle était essentielle à la rentabilité, à l’accélération du temps de mise sur le marché et à un avantage concurrentiel.

Cela a du sens, étant donné que la fabrication et le déploiement de trains et d’infrastructures sont coûteux et lents, et que les entreprises ferroviaires sont sous pression pour améliorer les deux. Un nouveau projet de matériel roulant adapté aux exigences spécifiques de conception de trains prend environ cinq ans depuis la conception initiale jusqu’à la qualification – le même temps qu’une voiture il y a vingt ans.  Cependant, les fabricants automobiles ont depuis réduit ce délai à deux ans, principalement grâce à la conception, au développement et aux tests numériques. Le rail pourrait en faire de même.

Pour réaliser ces réductions de coûts et de temps, les entreprises ferroviaires doivent adopter de nouvelles approches de conception et de production optimisées pour les nouvelles lignes de produits et les lignes existantes, comme le Design-to-X (conception en fonction du poids, du coût, de la durabilité, etc.).

Elles doivent également réduire les coûts et le temps en utilisant les derniers outils numériques améliorant l’efficacité. Ceux-ci vont de ceux qui automatisent les processus de fabrication physique aux environnements d’essai virtuels pour évaluer les systèmes sans configurations physiques, en passant par lessimulations 3D qui fournissent une formation des employés indépendante de l’emplacement sur de nouveaux équipements, touten explorant comment les cas d’utilisation de l’IA générative peuvent apporter une valeur future.

De telles grandes transformations technologiques peuvent être difficiles dans les usines existantes avec des systèmes et des cultures hérités. Ainsi, de nombreuses entreprises adoptent un nouveau type de sous-traitance innovante, où les conceptions de produits physiques sont externalisées – non pas à une copie conforme de leur usine dans un endroit à faible coût – mais à des usines de pointe qui peuvent appliquer de nouvelles approches pour fabriquer des produits plus efficacement. Celles-ci sont conçues autour des dernières technologies, situées pour combiner des ressources de travail à l’échelle mondiale avec les compétences appropriées, et construites au sein d’écosystèmes collaboratifs qui assurent une fertilisation croisée constante des idées entre des industries similaires. À une époque de transformation ferroviaire, cette exposition aux idées d’autres industries en cours de numérisation (et l’accès à des écosystèmes de partenaires capables de fournir de telles idées au rail) sera essentielle pour réaliser une innovation rapide.

Encore une fois, notre enquête a montré que les entreprises industrielles ne peuvent pas faire cela seules et explorent différentes stratégies pour améliorer leur ingénierie, allant des programmes de modernisation internes (65 %) aux partenariats avec des prestataires de services d’ingénierie (67 %), des hyperscalers (32 %) et des fournisseurs de plateformes (51 %).

3. Réconcilier la croissance des entreprises avec le respect de l’environnement

Bien que les trains soient le mode de transport longue distance le plus durable, les entreprises cherchent constamment à devenir plus écologiques. Cela inclut le développement de conceptions de produits plus respectueuses de l’environnement, ainsi que la conversion à des sources d’énergie alternatives, comme les batteries ou l’hydrogène. Dans notre enquête, 54 % ont déclaré que la durabilité était essentielle pour maintenir la part de marché, et 100 % des répondants ont estimé que l’impératif de durabilité transformerait leur industrie dans la prochaine décennie.

Ces nouvelles approches nécessitent souvent de nouvelles capacités en dehors des compétences classiques lié au rail. Beaucoup cherchent des partenaires pour explorer les principes de l’éco-conception lors des phases de soumission et de développement, réaliser des évaluations du cycle de vie pour évaluer l’impact environnemental des composants ferroviaires, et entreprendre des simulations numériques et l’approche design-to-X pour optimiser le poids, l’empreinte carbone et la consommation d’énergie.

C’est un domaine dans lequel Capgemini investit lui-même. Nous visons à réduire de 90 % les émissions de carbone d’ici 2040, et à en tirer les leçons qui nous permettent d’offrir des solutions en lien avec les besoins de nos clients. Par exemple, notre Centre de Commande Énergétique utilise des technologies numériques pour gérer la consommation d’énergie dans tous nos bureaux en Inde, et a fourni des résultats précieux pour réduire les émissions à grande échelle sur des actifs divers et distribués.

4. Construire une organisation agile adaptée à un monde en constante évolution

Enfin, la dépendance de l’industrie ferroviaire aux actifs physiques (comme le matériel roulant, les systèmes de signalisation et les infrastructures) rend difficile l’adaptation rapide aux changements. Néanmoins, le rail doit apprendre à prospérer dans un monde plus rapide, où il devra effectuer des mises à jour plus fréquentes des trains et des infrastructures, de la mise à niveau des systèmes de propulsion propres à l’ajout de nouveaux services à bord à mesure que de nouvelles technologies apparaissent. De nombreux trains devront fonctionner à travers les frontières, les réseaux et les limites des entreprises – pour offrir aux utilisateurs des trajets sans interruption, même lorsque les trains passent entre différentes infrastructures physiques et numériques.

Les trains plus récents deviendront plus modulaires, avec des pièces plus standardisées, pour accélérer le temps de mise sur le marché. En même temps, ils doivent être conçus pour faciliter les futures mises à niveau, par exemple, grâce à la numérisation des composants afin que les trains puissent évoluer grâce à des mises à jour logicielles pour répondre à de nouveaux besoins.

Cela peut nécessiter un changement de mentalité. Les entreprises ferroviaires devront adopter des concepts tels que le prototypage numérique rapide de nouvelles conceptions, et des approches agiles et automatisées pour tester rapidement des produits non critiques pour la sécurité, tels que des « workpods » réservables à bord où les navetteurs peuvent participer à des appels professionnels en privé. Une partie de ce travail pourrait nécessiter de puiser dans des pools de talents mondiaux pour apporter de nouvelles compétences et de nouvelles façons de travailler.

Les entreprises avec des opérations agiles et un accès à des pools de talents mondiaux flexibles seront mieux à même de saisir les opportunités et de s’adapter aux changements. Les leaders de l’industrie dans notre enquête ont reconnu la nécessité de pratiques d’ingénierie plus agiles, y compris une meilleure réactivité aux changements du marché, et un meilleur accès aux talents à l’échelle mondiale. Beaucoup de ces méthodes de travail peuvent être nouvelles pour le rail et de nombreux répondants ont déclaré qu’ils utilisaient des partenaires pour améliorer l’agilité, de l’externalisation des coûts à faible valeur pour libérer des ressources (84 %) à la collaboration avec des fournisseurs de services technologiques pour augmenter les compétences selon les besoins (62 %).

Une industrie ferroviaire adaptée à l’avenir

Le rail est un mode de transport efficace et durable, réduisant la congestion routière, les émissions de transport et faisant gagner du temps. Cependant, il doit devenir plus attractif pour les utilisateurs en offrant des conceptions plus efficaces, connectées, écologiques et confortables, tout en réduisant les coûts.

Cela nécessitera l’application de nouvelles technologies numériques pourles trains et les réseaux ferroviaires, les équipes d’ingénierie et les installations de fabrication et de maintenance, ainsi que l’informatique de back-end.  Cela nécessitera également une nouvelle approche de la part des organisations, en introduisant des pratiques de travail agiles modernes dans des structurestraditionnelles et souvent cloisonnées.

Notre enquête sur les tendances de l’ingénierie intersectorielle montre que peu d’entreprises établies s’attendent à le faire seules – 71 % prévoient de collaborer avec davantage de partenaires d’externalisation pour l’ingénierie. 

L’industrie ferroviaire du futur sera pilotée par ceux qui réussiront à combiner le numérique et le physique. Les entreprises ferroviaires souhaitant jouer un rôle dans cet avenir devront construire un écosystème de partenaires solides, capables de combiner les mondes physique et numérique, afin de réaliser en toute sécurité ce changement transformationnel. Le succès du secteur en dépend.

Capgemini Engineering offre une expérience approfondie et un accès à des écosystèmes de partenaires, dans les domaines physique et digital, combinés à une expertise en ingénierie et en numérisation ferroviaire et dans d’autres industries critiques pour la sécurité. Contactez-nous pour découvrir comment nous pouvons soutenir votre transformation ferroviaire digitale et physique.