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ICC Intelligent Platforms GmbH, la transition vers la périphérie

Par Daniel Coetzee, directeur commercial EMEA de la division Industrial Automation and Control Solutions chez Emerson

Publication: 5 octobre

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Les entreprises industrielles sont confrontées à un environnement au sein duquel les problématiques opérationnelles évoluent constamment...
 

Un site de transformation ou de fabrication doit gérer un ensemble complexe de variables susceptibles d’influencer les performances des machines ou de la production. La résolution d’un problème ou d’un goulot d’étranglement semble en provoquer un autre. Depuis des années, les équipes opérationnelles des usines utilisent des systèmes de contrôle distribué, des automates et des systèmes SCADA et MES pour améliorer l’automatisation, les alarmes, l’analyse et les rapports. Toutefois, des lacunes subsistent tandis que l’automatisation se rapproche du niveau des machines, et des îlots d’informations demeurent inaccessibles aux processus décisionnels.

Avec l’émergence récente de l’Industrie 4.0 et les progrès des composants électroniques, les outils traditionnels ont gagné en intelligence, notamment grâce à l’ajout de la connectivité cloud, de la cybersécurité et de la puissance de traitement distribuée. Cette convergence des technologies ouvre la voie à des opportunités considérables en termes de fonctionnalités de résolution des problèmes, d’enseignements opérationnels et de mise en oeuvre de nouvelles techniques. Ces opportunités se concrétisent dans un espace d’automatisation industrielle émergent : la « périphérie ».

Edge Computing

De puissants ordinateurs sont désormais fusionnés avec l’unité centrale du système de commande d’automatisation industrielle traditionnel pour donner vie à des équipements « deux-en-un » dont la taille ne dépasse pas celle d’un livre. Concrètement, le même matériel qui commande une machine ou un procédé est équipé d’un ordinateur embarqué, compatible avec le cloud, pour offrir de nouvelles fonctionnalités sur la machine.

Si les systèmes de commande ont toujours été connectés aux ordinateurs, il s’agissait généralement de postes de travail ou de serveurs séparés qui se trouvaient normalement dans un bureau éloigné des machines. Cela a perpétué le concept de séparation entre le réseau informatique de bureau et le réseau de technologies opérationnelles (OT) de l’usine. Le nouvel équipement combiné de « calcul et de commande tout-en-un » offre des possibilités inédites de stockage, d’analyse, de puissance de traitement et de connectivité cloud directement au niveau de la machine, c’est-à-dire « en périphérie ».

Un contrôle plus intelligent

La présence d’ordinateurs en périphérie peut conférer un avantage concurrentiel à l’entreprise, grâce à une maîtrise plus intelligente des machines ou des procédés. Les automates et systèmes de contrôle distribué classiques présentent certaines limites en matière de langages de programmation. Un ordinateur offre quant à lui des fonctionnalités de calcul et de traitement plus poussées. Les algorithmes avancés peuvent être traités par l’ordinateur intégré au boîtier du contrôleur en périphérie et renvoyés au système de commande en temps réel pour fournir une boucle de contrôle plus intelligente. Cela permet une nouvelle forme de puissance de traitement avancée dans un format minuscule.

Simplification du stockage local des données

L’ordinateur intégré au boîtier du contrôleur en périphérie permet d’exécuter une base Historian locale pour stocker les données générées en temps réel par la partie automate du boîtier. Il devient ainsi possible d’analyser les données des machines locales à la source ou de les connecter à un serveur Historian à l’échelle de l’usine pour un stockage centralisé le cas échéant. Bien entendu, le stockage local permettra une meilleure exécution des algorithmes de machine learning et d’optimisation.

Le contrôleur en périphérie PACSystems™ RX3i CPL410 d’Emerson offre des fonctionnalités de contrôle déterministe, d’analyse et de visualisation des données en temps réel au niveau de la machine, ainsi qu’une connectivité avec les systèmes informatiques et le cloud.

Une complexité réduite

Avec l’intégration d’un ordinateur au boîtier du contrôleur en périphérie, plus besoin d’acheter un ordinateur externe pour analyser le comportement des machines. Il suffit de connecter les périphériques aux ports présents sur le boîtier du contrôleur. Ainsi, pour connecter un écran local, il suffit de brancher un câble. Cela simplifie les besoins informatiques dans toute l’usine et fournit aux utilisateurs des appareils industriels robustes, d’une fiabilité maximale. Avec un seul contrôleur en périphérie, on peut commander une machine, se connecter à un service de stockage cloud, stocker des données, exécuter des algorithmes complexes, obtenir une visibilité en temps réel et fournir une plateforme décisionnelle en temps réel.

Connectivité cloud

La mise en œuvre d’une stratégie cloud n’est plus complexe. Avec un système de commande prenant en charge la périphérie, la connexion du système d’automatisation d’une machine au service de stockage cloud peut s’effectuer en quelques minutes. Cette nouvelle génération de produits de commande a totalement éliminé les tâtonnements autrefois inévitables pour parvenir à une telle mise en oeuvre. Désormais, plus besoin de s’interroger sur les modalités de connexion. On peut ainsi pleinement se consacrer à la réflexion concernant le choix des équipements à connecter. Cette capacité à connecter l’état d’une machine au monde extérieur permet de nouveaux modèles économiques, grâce à la connectivité de données distantes sur la flotte, l’entreprise, les experts ou le marché.

La connexion des machines et procédés au cloud offre aux entreprises plusieurs opportunités et avantages potentiels. Par exemple, l’un des moyens les plus simples d’identifier une possibilité d’amélioration consiste à comparer des équipements similaires installés à différents emplacements et à évaluer leurs performances. Un équipement aux performances insuffisantes peut facilement être identifié à l’aide de KPI de base, et l’augmentation de son niveau de performances peut apporter une amélioration rapide.

La collecte de données recueillies par les capteurs d’une machine fournit un aperçu à long terme de ses performances réelles par rapport à celles théoriques, issues de la conception originelle. La détermination des modes et des seuils de défaillance réels peut alors contribuer à améliorer les conceptions futures et apporter des avantages concurrentiels aux fabricants. Les données des capteurs peuvent également servir à établir un historique numérique des performances et de l’état des machines. Il devient alors possible de développer des algorithmes qui utilisent ces données en temps réel pour avertir des spécialistes partout dans le monde lorsque les performances s’éloignent des niveaux optimaux ou que l’état de l’équipement se dégrade.

Grâce à l’autodiagnostic de l’état des machines, les contrôleurs en périphérie peuvent se connecter à une solution cloud utilisant des données GPS et de géorepérage pour demander à un technicien compétent, situé à proximité du site, de venir réparer le problème le plus rapidement possible. Les contrôleurs en périphérie peuvent contribuer à améliorer la collaboration entre différentes entreprises, par exemple les fabricants et les fournisseurs de matières premières. La possibilité de se connecter à des systèmes externes, comme ceux de la chaîne d’approvisionnement hors site ou encore l’application MES ou ERP sur site, offre une méthode de collaboration numérique simple entre différentes entreprises, garantissant la transparence et une plus grande efficacité.

Outre leur envoi dans le cloud, des données peuvent être reçues de celui-ci. Un algorithme basé dans le cloud peut collecter des données provenant de plusieurs sites et utiliser un traitement centralisé de pointe pour exécuter l’algorithme principal de l’entreprise. Des données peuvent alors être envoyées à un contrôleur pour améliorer la production ou réduire les coûts. On peut par exemple imaginer un algorithme cloud vérifiant en direct les tarifs de l’énergie et envoyant un message au contrôleur pour qu’il fasse fonctionner les pompes ou les moteurs lorsque le prix de l’énergie est bas.

L’association de certaines de ces fonctionnalités provoque l’émergence de nouveaux modèles économiques. Les fabricants peuvent créer une valeur inédite pour leurs clients en proposant de nouveaux types de contrats de service. Les fournisseurs de matières premières peuvent se démarquer en acceptant des conditions contractuelles plus strictes grâce à l’obtention d’informations stratégiques en temps réel. Les intégrateurs de systèmes d’automatisation peuvent développer leurs activités en proposant des services nouveaux et différenciés basés sur le cloud. La multiplication des machines connectées pourrait provoquer l’avènement d’un nouveau secteur d’activité : les centres de surveillance des installations industrielles.

http://www.emerson.com/

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