IOT et industrie : Dans une mer de changements, les ingénieurs conservent un optimisme prudent

En un coup d'œil: à court terme, attendez-vous à ce que les dispositifs pneumatiques soient intégrés à l'électronique avec une capacité de diagnostic et de surveillance des performances.L'intégration de commandes intégrées dans la pneumatique nécessitera que les appareils soient auto-apprenants et intelligents.Deux tendances de haut niveau: la croissance de l'Ethernet industriel et la croissance et l'interopérabilité des réseaux sans fil. Les fabricants de composants de mouvement et de contrôle assistent à une expansion sans précédent des technologies macro qui génèrent des opportunités et des tensions. À l'heure actuelle, selon Rich McDonnell, les fabricants de pneumatiques examinent les capacités d'intégration intégrées à leurs produits et la manière dont ces technologies pourront fonctionner dans des systèmes d'exploitation en temps réel. Le chef de produit pour les produits numériques intelligents et IoT chez Parker Hannifin, l'engagement profond de McDonnell avec le secteur de la pneumatique et de l'hydraulique au cours des 12 dernières années lui donne une position unique en tant qu'analyseur de suivi des tendances et technologies émergentes et ascendantes de l'industrie. En effet, McDonnell est parfaitement conscient que la mise à jour des systèmes existants ou des friches industrielles d’aujourd’hui est un défi permanent, alors que les entreprises subissent des changements technologiques pour les rapprocher des systèmes d’exploitation en temps réel. «Être capable de rendre compte du point de vue de la détection et des contrôles va être un facteur essentiel», a-t-il déclaré lors d'une récente interview avec Machine Design. Conception de la machine: donnez-nous une idée de la prochaine génération d'appareils pneumatiques. Quel est votre objectif et quels sont vos projets à court terme? Rich McDonnell: Bien sûr. Le court terme est de un à trois ans. À court terme, je pense que vous verrez des dispositifs, produits et composants pneumatiques introduits avec un certain niveau d'électronique embarquée avec des capacités de diagnostic et de surveillance des performances. Il y aura une quantité croissante de fonctionnalités ramenées au niveau de l'appareil – non seulement l'expansion des diagnostics avancés, mais aussi les données de performance, et potentiellement le contrôle ramené au niveau des composants discrets dans le contrôle de débit pneumatique ou le contrôle proportionnel. Une partie de cela sera de continuer à créer une dynamique dans les applications. À mesure que les systèmes deviendront plus intelligents, la fonctionnalité de contrôle deviendra plus importante.Rich McDonnell, chef de produit, Produits numériques intelligents et IoT, Parker Hannifin.
MD: Que demandent les OEM? Qu'entendez-vous et comment réagissez-vous? RM: Aujourd'hui, la plupart des OEM sont plus intéressés par les capacités de diagnostic. Au niveau de l'appareil, ils demandent davantage de capacités de diagnostic. La raison est principalement de pouvoir les amener à un certain niveau de programmes d'entretien préventif. De nombreuses entreprises surveillent encore leur équipement via le presse-papiers. Ils ont un gars qui marche sur le sol et qui vérifie différents types de réglages, de compteurs et de jauges, et ils le cartographient. La prochaine étape pour eux est d'essayer de se débarrasser de cela, de rendre tout cela entièrement numérique et d'avoir des commentaires en temps réel sur une base régulière pour pouvoir dire: «Nous fonctionnons dans les paramètres souhaités que nous avons pour l'équipement et les paramètres cibles pour la production. » MD: Et au-delà des besoins immédiats? RM: Je pense que la plupart des clients penchent vers le contrôle vers le bas au niveau des appareils de niveau inférieur. Une trajectoire technologique d'aujourd'hui impliquerait d'avoir un contrôle au niveau de l'appareil et pour que l'opérateur puisse commander. Et passer de cette capacité de diagnostic au contrôle est vraiment là où se trouve l'avenir. Et là où cela va se passer, c'est – si vous regardez la 5G – cela va être critique dans la fabrication car c'est un véritable catalyseur. Mais je pense que la véritable pierre angulaire et le premier catalyseur de cette transition est le protocole IO-Link qui nous permettra d'accéder à un environnement IIoT au sein de la fabrication. Du point de vue du réseau sans fil, la 5G sera encore un autre catalyseur pour nous y amener. Et il y a toute une série de ces types de choses en évolution qui vont pouvoir amener une réalisation de l'IIoT dans tous les types de tailles d'entreprises. MD: Comment Parker se prépare-t-il à cette transition? RM: Les fabricants d'équipements se tournent désormais vers les machines en tant que service. Une partie de ce modèle est que les OEM conserveront la propriété de l'équipement et que l'utilisateur final paiera essentiellement pour les performances. Si vous pensez aux extensions de cela, l'utilisateur final aura des attentes extrêmement élevées à l'égard de cet équipement. Ce que j'entends par des attentes élevées, c'est une fiabilité élevée. Cette fiabilité se résume à tous les composants de ce système et à la manière dont ils fonctionnent ensemble. Pour cela, il est essentiel que des équipements particuliers communiquent avec le réseau des utilisateurs finaux pour communiquer les performances de l’équipement par le biais de données et de visualisation. Les utilisateurs finaux voudront pouvoir visualiser en amont et en aval de cette machine et être en mesure de diagnostiquer les problèmes des composants. Aujourd'hui, cela peut être le IO-Link et d'autres protocoles basés sur Ethernet. Le passage à un modèle commercial de machines en tant que service exigera que les fabricants de composants et les fabricants de pneumatiques fournissent des systèmes beaucoup plus intelligents. Vous pouvez affirmer avec certitude que nous développons les ressources nécessaires en interne pour pouvoir prendre en charge ce type de transition et aider l'utilisateur final à faire le saut vers un système intégré intelligent au sein de son entreprise. MD: Selon vous, quelles sont les tendances croissantes pertinentes à long terme? RM: Il y a deux tendances clés que je vais appeler les tendances de 250 000 pieds. Le premier d'entre eux est l'Ethernet industriel avec Ethernet IP et PROFINET – et la croissance de ces deux par rapport à leurs concurrents. Et puis je dirais que l’autre tendance clé est le sans fil. Si vous regardez Industrial Ethernet, avec Ethernet IP et PROFINET, l'avènement d'OPC UA et IO-Link, alors regardez l'edge computing. Vous regardez les analyses en cours et en cours de développement: blockchain et IA, AR et VR. Ci-dessous, vous avez quelques choses émergentes. L'un de ceux-ci est, vous savez, l'Ethernet à paire unique (SPE). Et puis vous avez OPC UA sur le réseau TSN. Et quand vous regardez cette trajectoire, le gain d'Ethernet un IP et de PROFINET par rapport aux autres protocoles existants qui existent, il y a clairement une direction que la fabrication – à la fois discrète et de traitement – a choisie. EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) va encore avoir sa place. Mais à mesure que la mise en réseau sensible au temps est en ligne et ce qu'ils font pour un utilisateur final et potentiellement un OEM, ce sont tous des outils qui leur permettent de surveiller les machines et de contrôler les machines à distance et d'être en mesure d'apporter beaucoup plus de valeur à un client final. Les entreprises qui fournissent d'abord des machines en tant que service vont réaliser d'énormes gains sur le marché. Et les fabricants d'équipement qui le font vont vouloir la dernière et la plus grande capacité, ils vont payer pour cette capacité pour être en mesure d'obtenir les fonctionnalités dont ils ont besoin pour être en mesure de garantir que ces machines fonctionnent à leur performance maximale. , 24/7. Du côté du sans fil: dans la langue vernaculaire des entreprises de télécommunications, vous avez un horizon sans fil 2G et 3G, et avec la 4G qui suivra dans 5 à 6 ans. Et puis il y a le Wi-Fi 6 et la 5G; Je pense qu'il y aura beaucoup d'interopérabilité entre le Wi-Fi 6 et la 5G. Je ne pense pas que les OEM choisiront le Wi-Fi 6 plutôt que la 5G. Je pense qu’il y aura une combinaison de ces deux éléments. Un autre aspect important est que les réseaux privés 5G commencent à prendre de l'ampleur en Allemagne. L'Allemagne a déjà mis de côté tout un ensemble de fréquences pour les réseaux privés, et les gens achètent des licences – non seulement les constructeurs automobiles, mais aussi d'autres grandes entreprises comme BASF Allemagne, pour donner un exemple. Au fur et à mesure que la stratégie du réseau privé 5G prend de l'ampleur, cela rendra le fait d'avoir un système flexible intelligent et intelligent beaucoup plus pertinent et capable. C’est un formidable catalyseur, car vous ne vous battez plus pour la bande passante en dehors de ce réseau avec le public. Puisque vous n’avez pas à vous soucier de la fiabilité, vous pouvez configurer votre sécurité comme vous le souhaitez. Toutes ces autres technologies de support – de la blockchain à l'IA en passant par la RA et la RV – deviennent une réalité au sein de ce réseau privé dédié. Du point de vue de la machinerie en tant que service, il est souhaitable car vous pouvez désormais associer vos fabricants d’équipements directement au système. À partir de là, la visualisation sera essentielle, car de plus en plus d'entreprises veulent non seulement que leur opérateur visualise ce qui se passe au sein de leur équipement pour améliorer leurs objectifs de productivité, mais aussi pouvoir le visualiser dans toute l'organisation, de l'opérateur au C- suite. MD: Passons à l’efficacité énergétique. C’est un autre domaine qui est sur le radar de tout le monde. Comment la demande d'efficacité énergétique et les niveaux d'amélioration du temps de fonctionnement affectent-ils l'adaptation de la pneumatique? RM: L'un des éléments clés ici est l'économie. Si l'on regarde l'économie de l'énergie en Amérique du Nord, et aux États-Unis en particulier, l'énergie est encore bon marché par rapport à l'Europe et à l'Asie. Au Japon, les coûts énergétiques sont assez élevés, notamment en raison de ce qui s'est passé il y a des années à Fukushima. Et, bien sûr, cela se rapporte à l'énergie. Je pense que la plupart des entreprises sont aujourd'hui plus soucieuses de considérer leur empreinte carbone comme étant socialement responsables, plutôt que de la considérer comme une initiative «énergétique». C’est peut-être une façon plus élégante de parler d’initiatives énergétiques; Je ne vais pas contester cela. Mais lorsque vous regardez l'idée de l'empreinte carbone, et que vous regardez l'utilisation de l'énergie et comment la pneumatique peut y contribuer, cette intégration des commandes intégrées dans les appareils va exiger que ces appareils soient auto-apprenants et que ces appareils soient intelligent du point de vue des données de diagnostic et de pronostic, et être capable de dire: «Dans 10 000 cycles, j'ai besoin d'être changé, car je ne vais pas fonctionner à 93% ou mieux. Alors, changez-moi d'ici là. Il s’agit davantage d’une mesure préventive et prédictive. J'ai mentionné plus tôt que le contrôle du débit et le contrôle proportionnel vont être un élément clé de la conservation de l'énergie. Traditionnellement, dans le domaine de la pneumatique, vous économisiez de l'énergie – avant même que ce ne soit un mot à la mode – en régulant la double pression dans un circuit. La régulation à double pression était un régulateur sur une station particulière d'un collecteur. Ainsi, vous auriez sur votre fonction de travail (à l'intérieur de votre actionneur) une pression plus élevée, puis vous la rétracteriez avec une pression plus basse. Cela permet d’économiser de l’énergie car vous utilisez moins d’énergie que le retour. Nous assisterons à une évolution vers un contrôle de flux plus proportionnel dans les fonctionnalités à l'avenir. Et à cause de cela, ces deux technologies vont devenir beaucoup plus importantes, car vous pouvez désormais contrôler cela de manière très discrète et précise via le contrôle intégré. Ensuite, lorsque les machines sont inactives ou que vous souhaitez qu’elles soient en veille pendant un certain temps, vous serez en mesure de réduire cette pression nette à des paramètres de configuration de fonctionnement très minimaux pour économiser de l’énergie. Terminologie: IO-Link: protocole de communication série bidirectionnel point à point utilisé pour communiquer avec les capteurs et les actionneurs. PROFINET: un protocole de communication Ethernet industriel qui permet l'échange de données entre les contrôleurs et les appareils. Ethernet à paire unique: configuration de câble qui utilise une paire de fils pour acheminer les données à des vitesses allant jusqu'à 10 Mbps. SPE fournit une alimentation fiable (par rapport au sans fil) aux capteurs fixés à un emplacement physique.

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