Internet Industriel des Objets IIOT : La course est lancée – l'âge du chemin de fer

Écrit par

Daniel MacGregor, Nexxiot AG

Photo: Norfolk Southern

Les chemins de fer numériques sont-ils désormais prêts à voler?

L'IoT (Internet des objets), le Big Data et l'IA ne sont plus des nouveautés. Amazon a changé notre façon de vivre et l'algorithme est devenu un mot que même les adolescents peuvent comprendre lorsqu'ils cherchent à optimiser l'engagement en ligne. Des promesses ont été faites concernant la nouvelle ère des affaires axées sur les données, mais sommes-nous vraiment prêts pour le raz-de-marée du changement? Le secteur ferroviaire affiche parfois une réticence à adopter les nouvelles technologies.

Dans cet article, je vais définir le paysage technologique, simplifier les analyses de rentabilisation et expliquer les implications de la sélection de la technologie pour rendre la piste claire. Que l'on s'en rende compte ou non, la course est lancée et certains sont déjà hors des starting-blocks. Voici donc un plan pour le succès du chemin de fer numérique.

Complexité intrinsèque

Le secteur ferroviaire américain est unique et ne ressemble à aucune autre entreprise ferroviaire au monde. Épine dorsale de l'expansion et du progrès américains, il a permis la croissance sur tout le continent dès le départ. Il a permis de tirer parti des ressources pétrolières minérales en distribuant du pétrole afin que toutes sortes d'entreprises puissent prospérer. Les grands fabricants de wagons jouent un double rôle à la fois en tant que fournisseur de wagons et en tant que fournisseur de crédit-bail, pour mobiliser des industries entières et, à leur tour, permettre aux industries qu'ils desservent. Les bailleurs de race pure sont souvent issus de la gestion d'actifs, car les wagons offrent des opportunités d'investissement intéressantes et desservent à la fois les chemins de fer, les expéditeurs et les propriétaires de marchandises.

Les expéditeurs et les BCO (propriétaires effectifs de fret) jouent un rôle clé au sein de l'Association nationale des fabricants (NAM) et ont souvent leur propre flotte ou gèrent de grandes flottes louées pour le transport long-courrier. Cela est particulièrement vrai dans les secteurs O&G (pétrole et gaz), du charbon et de l'agriculture. Les chemins de fer exploitent des infrastructures de voie et font fonctionner des locomotives, transportant leurs propres wagons, wagons loués et wagons des expéditeurs. Les chemins de fer de classe I ont une influence significative par le biais des chemins de fer AAR et de classe II (régionaux), et les transporteurs de classe III (lignes d'intérêt local) fournissent des services d'échange et de desserte essentiels pour maintenir les zones industrielles en vie.

Qu'est-ce que tout cela signifie? Une complexité intrinsèque et une codépendance sont intégrées au système. S'il y a un risque à passer à côté de l'innovation, il existe également un risque perçu de conduire l'innovation trop rapidement pour que les parties prenantes adjacentes puissent suivre. Cela ne réduit cependant pas la nécessité de changer. L'infrastructure actuelle présente de graves limites et les anciennes pratiques commerciales ne peuvent pas espérer fournir ce que les clients exigent maintenant à l'ère numérique. Le système grince et gémit sous la pression, et quiconque se soucie de l'avenir des chemins de fer sait que quelque chose doit être fait rapidement.

La sécurité n'est pas négociable

Quels sont les leviers de changement? La maintenance, l'utilisation des actifs, le service client et la répartition des dommages figurent tous en tête de liste. Avant d’aborder ces cas d’utilisation, il est sage de considérer l’éléphant dans la pièce. L'IoT industriel nécessite le déploiement de matériel. Le matériel se présente sous de nombreuses formes, mais une chose est claire. Il doit toujours être conforme aux normes de sécurité les plus élevées, sinon il ne peut tout simplement pas être envisagé pour son déploiement.

Si un fournisseur ne traite pas la sécurité avec la plus haute priorité, alors d'énormes problèmes se posent. Les classes 1 et 2 et les zones 1 et 2 sont les normes de protection contre les explosions couramment utilisées et acceptées en Amérique du Nord et devraient être considérées comme la norme minimale pour les dispositifs montés sur les actifs. Toute omission ou écart par rapport à ce domaine technique critique mais complexe est un bloc complet pour une évaluation plus approfondie. Cette exigence élimine immédiatement de nombreux périphériques matériels de la contention, y compris ceux de la plupart des fabricants étrangers. Le processus de certification prend environ un an, ce qui signifie que tout matériel qui n'est pas conforme aujourd'hui ne peut même pas être évalué en preuve de concept (POC) à partir de maintenant. La certification Hazloc de classe 1, zone 1 signifie que les actifs équipés de matériel cellulaire peuvent entrer dans des environnements industriels intrinsèquement sûrs, y compris toutes les usines, les installations O&G et les sites des clients pour charger et décharger leur cargaison. Les capteurs supplémentaires utilisés pour répondre à des cas d'utilisation spécifiques doivent également être entièrement certifiés selon les normes de sécurité les plus élevées pour leur permettre d'être déployés.

R&D au cœur

La sécurité étant un sujet aussi critique, la complexité intrinsèque et les risques perçus d’innovation déjà mentionnés, la R&D doit être au cœur de l’ADN de tout fournisseur de technologie. Le processus de conception, de mise en œuvre et d’amélioration des processus commerciaux à l’aide de nouvelles sources de données est itératif et les exigences de chaque client sont uniques. Les partenaires R&D expérimentés doivent décider sur quelles opportunités se concentrer, en fonction de l'agenda plus large du PDG et des opportunités qui se présentent pour augmenter directement la part de marché ou la part de portefeuille dans la chaîne de valeur.

Certains clients souhaitent une surveillance prioritaire des essieux, qui peut inclure des capteurs de température appliqués aux roulements. D'autres veulent commencer par les aérofreins, où la surveillance en temps réel et la transmission de données peuvent réduire des coûts importants et réduire la dépendance à une détection en bordure de route peu fiable. L’impact des solutions éprouvées «sur actif» peut réduire considérablement le risque de défaillance des composants entraînant des déraillements. Certaines flottes de wagons engagent des coûts allant jusqu'à 100 millions de dollars par an pour la réparation ou le remplacement des roues endommagées. La détection d'impact (mesurée en kips) et la détection de la position du frein à main sont également nécessaires. Ces technologies peuvent également être utilisées pour empêcher l'accumulation de la bande de roulement des matériaux des patins de frein qui endommagent les roues et entraînent éventuellement un déraillement si elles ne sont pas traitées. Dans de nombreux cas, la paire de roues doit être posée ou apportée à un atelier et retirée sur un tour lorsqu'elle est mal accumulée. Non seulement cette action est coûteuse, mais lorsque cela se produit sur une mainl ine, toutes sortes d'opérations sont affectées. Les mesures de vitesse sont réduites, car à la fin, une panne peut affecter jusqu'à 75 trains ou plus sur un corridor très fréquenté, ce qui signifie que ces KPI (Key Performance Indicators) rapportés publiquement se glissent bientôt sur le réseau.

Utilisation des actifs

Quelques-uns des cas d'utilisation mentionnés ici sont des gains évidents en matière de maintenance. Certaines exploitations ferroviaires choisissent de commencer par se concentrer sur la maintenance, car c'est souvent là que les gains rapides se présentent. D'autres décident de traiter l'utilisation en priorité. Les fournisseurs de technologies doivent être flexibles pour gérer à la fois la maintenance et l'utilisation afin d'offrir une valeur réelle. Les charges vides sont des mouvements inutiles. Pour obtenir un retour sur investissement fiable et pérenne, les clients, les expéditeurs et les destinataires doivent résoudre tous leurs problèmes. Les surestaries et la détention sont des occasions de mettre de l'argent en banque. L'une des considérations vitales est de trouver des moyens d'améliorer le flux intermodal. Les frais de rétention dans les échangeurs intermodaux, les chantiers maritimes, les gares de triage des usines et les centres de fret représentent tous une part considérable des bénéfices.

Ce ne sont pas seulement les wagons qui ont besoin de matériel IoT intelligent. Les locomotives nécessitent également une surveillance fiable en temps réel pour s'assurer qu'elles fonctionnent au maximum. Cette opportunité est souvent négligée. Les vendeurs doivent résoudre ce problème car chaque locomotive qui reste sur la touche est incapable de contribuer aux bénéfices. Les deux plus gros coûts de l'entreprise restent la main-d'œuvre et le carburant. Avec tout le monde si occupé à garder les lumières allumées, à résoudre les problèmes et à réduire les coûts, il n'est pas étonnant que les locomotives puissent être optimisées avec les bonnes données et l'automatisation des processus appliquée. Au fur et à mesure que les données circulent, elles offrent des opportunités d'obtenir une vue détaillée de la situation réelle sur le terrain. Le PLM (Product Lifecycle Management) est de plus en plus important. Augmenter la durée de vie des composants est le pilier central de l'efficacité opérationnelle. Tester un nouveau roulement en laboratoire offre une chance limitée d'obtenir une image fidèle de ses performances sur le terrain. Avec le nouveau matériel IoT déployé, nous supprimons la phase de recherche du laboratoire et permettons de prendre des décisions d'amélioration des produits sur des preuves réelles dans des conditions d'exploitation. Si les chemins de fer et les fabricants peuvent améliorer la conception, la sélection et la durée de vie des composants, ils peuvent finalement louer plus de voitures et transporter plus de marchandises.

Principaux acteurs de l'écosystème

Il y a de nombreuses questions ouvertes. Le monde change rapidement. Comme il devient courant pour les consommateurs finaux d'anticiper la livraison le lendemain ou le jour même, la chaîne d'approvisionnement doit évoluer. Les chemins de fer doivent pouvoir jouer leur rôle dans les stratégies de transport multimodal et combiné. L'incertitude autour de la direction de l'administration Biden avec les oléoducs, la fracturation hydraulique et le pétrole de sable nécessite un cadre IoT suffisamment flexible pour s'adapter. Nous avons assisté à l'essor des plates-formes de la chaîne d'approvisionnement. Cependant, ces acteurs agrègent en général les données existantes, mais il en faut davantage pour que les chemins de fer numériques volent vraiment.

L'initiative RailPulse composée de Norfolk Southern, GATX Corporation, Genesee & Wyoming, TrinityRail et Watco converge pour définir la portée du mouvement de numérisation des chemins de fer et évaluer les fournisseurs potentiels pour répondre à ces besoins. Les partenaires de Rail Pulse détiennent collectivement près de 20% du parc total de wagons nord-américains, et ils ont annoncé qu'ils cherchaient à accélérer l'adoption de la télématique pour atteindre deux objectifs spécifiques.

Le premier est la sécurité, avec des sujets comme les freins à main et les événements d'impact au centre de l'attention. Cela confirme notre vision que le thème de la sécurité est essentiel pour permettre le progrès numérique. Le second est de faire ressortir des opportunités de compétitivité à partir des données, de mettre le rail en concurrence avec d'autres modalités telles que le transport routier. Il est important de noter que les entreprises à l'origine de Rail Pulse ont l'intention que cette entreprise profite à l'ensemble de l'écosystème ferroviaire, y compris les expéditeurs, les transporteurs de classe I, II, III et S&T (aiguillage et terminal) et les bailleurs exploitants de wagons. C'est très encourageant, car cela montre l'intention de fournir de la valeur à tous les acteurs et participants du réseau de valeur.

Railinc, dans le cadre d'AAR, vise à soutenir les processus d'affaires et à fournir des renseignements commerciaux qui aident les chemins de fer et les propriétaires d'équipement ferroviaire à accroître leur productivité, à réaliser des gains d'efficacité opérationnelle et à maintenir leurs actifs en mouvement. Ce sont des objectifs essentiels. Ils sont intégrés aux opérations critiques et aux systèmes financiers de l'ensemble du secteur. Actuellement, Railinc prétend gérer plus de 9 millions de messages chaque jour grâce à son réseau EDI, qui comprend les lettres de transport, les trains à l'avance, les demandes et réponses de blocage et les plans de voyage. Comme nous pouvons le constater dans d'autres secteurs tels que le transport maritime, l'EDI est progressivement éliminé, et même si Railinc prévoit d'augmenter les services de suivi et de traçabilité pour aider les clients à identifier les voitures et leurs expéditions sur le réseau ferroviaire, il y a encore peu de dispositifs matériels déployés pour accédez à cet emplacement en temps réel et à ces données de capteur très importants.

L’initiative autonome TrinsightTM de TrinityRail est également en cours de développement. Mais s'il a l'intention d'intégrer les données CLM (Customer Lifecycle Management), le matériel des appareils IoT des wagons n'a pas encore été déployé. Il y a aussi la question de savoir si les concurrents seront à l'aise pour avoir leurs données sur la plate-forme d'un concurrent. Ici, des décisions doivent encore être prises et le déploiement prend également du temps. Les partenaires de Rail Pulse commenceront le développement de la plate-forme plus tard cette année, avec une plate-forme à service complet ciblée pour une disponibilité pour l'industrie nord-américaine des wagons d'ici la fin de 2022. Le développement d'une solution holistique qui priorise suffisamment la sécurité et tous les autres l'analyse de rentabilisation n'est pas anodine. Il doit inclure une architecture de capteurs ouverte, des appareils à sécurité intrinsèque, la connectivité, des normes, la gestion des appareils, la gestion des données, des normes de partage de données, un cloud IoT intelligent capable de gérer l'analyse et, en fin de compte, l'automatisation des processus métier.

Et maintenant?

Lorsqu'on regarde des initiatives comparables, il est clair qu'il y a de nombreux défis à surmonter. Le retour sur investissement est défini au cours d'un développement itératif avec des fournisseurs expérimentés et axés sur la qualité. Les capteurs et le matériel des appareils doivent être évalués, et des modèles commerciaux doivent être créés autour de la valeur définie et des objectifs prioritaires. Il ne s'agit pas simplement de sélectionner quelque chose et d'embaucher une équipe de data scientists. Le développement et le test du matériel prennent du temps et la gestion du contrôle de version et la sélection des composants lorsque le monde entier passe à une approche basée sur l'IoT et axée sur les données, c'est très complexe. Il peut être judicieux de sélectionner des fournisseurs qui ont fait leurs preuves dans la fourniture d'une solution intégrée, d'utiliser une plate-forme spécifique existante qui a fait ses preuves et de commencer à se concentrer sur la différenciation en créant une propriété intellectuelle (propriété intellectuelle) sur l'utilisation créative des données et des données. cela pourrait déjà couler. La concurrence est alors redéfinie, basée sur la réinvention de modèles commerciaux que les expéditeurs et les propriétaires de fret réclament depuis la naissance de l'IoT.

Lorsque nous examinons l'IoT dans l'espace logistique aujourd'hui, nous remarquons des preuves accablantes d'une nouvelle et importante mégatendance qui balaie le monde de l'investissement. De vastes capitaux sont dirigés vers des entreprises axées sur la chaîne d'approvisionnement et axées sur les données. Il y a dix ans, le capital-risque était acheminé vers des organisations vendant des innovations logicielles aux marchés verticaux classiques. Maintenant, nous voyons qu'un filet d'investissement s'est transformé en un torrent de financement investi dans les entreprises de logistique IoT qui génèrent de nouvelles données uniques, en grandes quantités.

Les outils d'anciens opérateurs historiques tels que ERP (Enterprise Resource Planning) et CRM (Customer Relationship Management) sont usurpés par des facilitateurs IoT enrichis ML (Machine Learning) qui combinent des capteurs avec des plates-formes d'analyse pour créer des services radicaux qui s'étendent à l'ensemble de l'écosystème des opérateurs. , acteurs, participants et facilitateurs. Ceux qui ont des jumeaux numériques de flottes d'actifs entières, de composants et de processus commerciaux connexes passeront outre toutes les plates-formes précédentes. Pour ce faire, la chaîne de valeur complète des capteurs, passerelles et analyses doit être prise en charge à l'aide d'une approche intégrée et d'une interface utilisateur (User Interface) extensible. Toutes les plates-formes ne sont pas créées égales. Certains ne sont que des agrégateurs; d'autres ne sont pas ouverts pour intégrer des données d'appareils tiers. Certaines entreprises IoT se concentrent sur le côté des appareils, mais n'augmentent pas la valeur grâce à des algorithmes de pointe et des techniques Big Data avancées.

La logistique IoT sera gagnée et perdue sur la capacité de perturber les modèles commerciaux à travers plusieurs processus à travers le réseau de valeur mondial, à un rythme et de manière évolutive. Rares sont ceux qui réalisent combien de données sont déjà capturées et pourquoi cela est vraiment important. Lorsque les stratèges et ingénieurs de Microsoft ont donné la priorité à l'installation de leurs terminaux dans chaque bureau, maison et école, ils ont compris que c'était la clé pour vendre leurs logiciels. Ce stratagème était si efficace que Microsoft est devenu une norme mondiale en informatique de bureau. L'approche a fourni la base pour vendre des itérations de produits Windows pour les décennies à venir et construire le monstre que nous connaissons tous aujourd'hui. La même chose se passe dans l'IIoT (Industrial IoT). Avec beaucoup plus de milliards d'objets dans le monde que de personnes, l'échelle ne ressemblera à rien de ce que nous avons vu auparavant. La consolidation arrive aussi, avec «acheter et construire» joue un rôle central dans cet espace. Les fournisseurs de technologie qui étaient les premiers à sortir des blocs, avant 2015, avec une suite de produits intégrée sont en première position pour se tailler la part du lion.

Daniel MacGregor est co-fondateur de Nexxiot AG. Il a créé et construit à partir de zéro cette entreprise de technologie de chaîne d'approvisionnement numérique de plusieurs millions de dollars. La société, dit-il, «se concentre clairement sur la numérisation des actifs mobiles tels que le fret ferroviaire et les conteneurs afin de créer des services pour des opérations plus fluides dans une solution intégrée. Daniel est une voix de premier plan dans la recherche de la durabilité et soutient la création de normes et d'applications. Du matériel à la distribution d’informations et à l’innovation dans les processus métier, les clients de Nexxiot déploient ces solutions pour différencier leurs services et monétiser leurs connaissances numériques. La société a récemment établi une présence aux États-Unis.

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