IOT et industrie : Entretien: mise à niveau d'anciens réseaux avec des machines intelligentes IoT

Mark Duncan, directeur de segment, Schneider Electric

J'ai rejoint la société Square D en avril 1983, qui a rejoint Schneider Electric en 1991. Au fil des décennies, j'ai occupé divers postes allant de la gestion de produits, de l'ingénierie de projet et du marketing au développement commercial, y compris un séjour de trois ans en France . Schneider Electric est aujourd'hui un spécialiste mondial de la gestion de l'énergie et de l'automatisation, avec 160 000 personnes dans plus de 100 pays.

Schneider Electric voit l'avènement de l'Internet des objets industriel (IIoT) comme une «évolution» et non comme une «révolution». Nous investissons annuellement environ 5% de nos revenus dans la R&D. Nous nous appuyons sur notre longue histoire d'innovation dans les architectures ouvertes et les technologies Ethernet pour guider nos clients dans cette transformation. L'IIoT crée un monde où nos produits et sous-systèmes connectés intelligents fonctionnent dans le cadre de systèmes de systèmes plus vastes. Nous considérons l'usine de demain comme une usine intelligente – un écosystème vraiment connecté et durable où les usines et les machines travaillent ensemble de manière sécurisée et collaborative pour mettre la technologie au service des personnes pour une plus grande autonomisation et efficacité.

Quel domaine de l'industrie est le plus touché par l'Internet des objets (IoT)?

La fabrication est le secteur le plus touché par l'IoT, mais la saisie des données en particulier. La fabrication intelligente est la mise en œuvre de l'IoT pour une meilleure performance et optimisation des actifs. L'objectif est de produire une gamme de produits plus efficace, ce qui signifie moins d'énergie consommée, une meilleure intégration de machine à machine (M2M) et une meilleure utilisation de la chaîne d'approvisionnement. L'IIoT ne consiste pas à arracher les systèmes d'automatisation actuels pour les remplacer par de nouveaux.

Le potentiel réside dans la capacité à relier les systèmes d'automatisation aux systèmes de planification, de planification et de cycle de vie des produits de l'entreprise. Nous verrons des machines et des actifs auto-organisés qui permettent une personnalisation de masse et des tailles de lot d'un. Dans le domaine de la performance des actifs, la collecte et l'analyse de données à partir d'un nombre croissant de capteurs rentables et intelligents augmenteront les performances de l'entreprise et la disponibilité des actifs.

Une nouvelle génération de travailleurs «augmentés» tirera parti des technologies de pointe, y compris les appareils mobiles et la réalité augmentée. Avec un accès plus facile aux informations dans toute l'entreprise, leur travail se simplifie et les systèmes de production deviennent plus rentables. Certains de ces changements peuvent être mis en œuvre à court ou moyen terme; d'autres nécessiteront une évolution progressive, les utilisateurs finaux et les fabricants d'équipement d'origine (OEM) ajoutant progressivement des fonctionnalités à leurs systèmes hérités existants à mesure que de nouvelles normes internationales IIoT sont établies.

Quelles tendances voyez-vous se produire avec la mise en œuvre de l'IoT?

Les OEM et les utilisateurs finaux peuvent tirer parti de l'IIoT pour mieux surveiller et contrôler les machines. Dans les environnements industriels d’aujourd’hui, certains appareils sont connectés, mais beaucoup ne le sont pas. Les applications IIoT comprendront non seulement la communication M2M, mais également la communication de machine à personne, de personne à machine, de machine à objets et de personne à objet. Ces connexions permettent de collecter des données à partir d'une large gamme d'appareils et d'applications. Ces «big data» sont ensuite accessibles via le cloud et analysées à l'aide d'outils d'analyse sophistiqués.

L'utilisation de capteurs augmente dans les usines. Le coût des capteurs et le fait qu'il est de plus en plus facile d'installer des capteurs avec des interfaces actuelles permettent un meilleur suivi et une plus grande collecte de données. Une autre tendance croissante est un contrôle distribué plus important; s'éloigner du contrôle centralisé. Par exemple, imaginez un long système de convoyage avec un PLC centralisé pour les moteurs et les variateurs de fréquence. Tout le câblage passe par un seul panneau centralisé, qui gère tous les moteurs, démarrages, arrêts et commandes de vitesse. Les nouveaux produits IoT permettent de placer un petit API à faible coût sur un convoyeur individuel et offrent un contrôle individualisé. On peut ajouter différents API autonomes pour contrôler différents processus de convoyeur. Les connexions Ethernet entre les API contribuent également à réduire les coûts en raison de l'utilisation réduite du fil de cuivre.

Ce nouveau type de contrôle distribué améliore l'efficacité et la flexibilité. Il est également lié à l'optimisation des machines. La préoccupation actuelle est que les machines doivent regarder de l'extérieur vers d'autres machines. La communication de données et d'informations à d'autres machines est cruciale pour les systèmes IoT, nécessitant une approche plus orientée service autour de la machine individuelle.

Le nouveau Modicon M580 de Schneider Electric est un contrôleur d'automatisation programmable Ethernet (ePAC) qui intègre des processeurs redondants, Ethernet natif et une cybersécurité intégrée dans son cœur.

Définir les machines intelligentes et quel rôle elles jouent dans les systèmes IoT?

Les machines intelligentes sont plus efficaces, flexibles, connectées et plus sûres. Certains aspects importants incluent leur connectivité (c'est-à-dire la facilité des connexions Ethernet), la capacité d'auto-surveillance et de surveillance des périphériques auxquels ils sont connectés et leur capacité à s'adapter à la demande. Ils offrent également une maintenance prédictive. Cela permet de réduire le temps d'arrêt qu'un système peut voir en raison de pannes ou de réajustement de la gamme de produits.

Lorsqu'il s'agit de connexion à d'autres machines, ils peuvent aider à résoudre les problèmes de communication entre les différents équipements. Par exemple, quatre à cinq machines parlant chacune la même langue sont capables de communiquer entre elles en utilisant une nouvelle machine intelligente comme hub central. Les nouvelles normes de communication comme PACKML pour les machines d'emballage peuvent aider à traduire différents appareils parlant différentes langues. Le passage du bus de terrain dédié aux protocoles Ethernet industriels et l'émergence d'initiatives de fabrication intelligente se reflètent dans l'évolution des communications.

Quelles nouvelles améliorations et fonctionnalités de sécurité sont disponibles dans les machines intelligentes, étant donné qu'elles sont connectées à Internet?

Les contrôleurs API basés sur l'interface homme-machine (IHM) sont des exemples de nouveaux dispositifs de machine intelligente. Ils intègrent deux types de technologie différents: affichage et contrôleur logique sur une seule plateforme. Les nouveaux API ont une puissance CPU plus élevée et une technologie dual-core; un processeur pour la logique et un dédié à la communication.

En termes de mobilité numérique, les opérateurs de machines et les ingénieurs d'usine adoptent de plus en plus le concept d'utilisation des appareils mobiles au travail. Avec l'IHM mobile, le machiniste n'est pas lié à la machine et peut emporter les informations, avec des données affichées sur des appareils mobiles, n'importe où. En termes de sécurité, les appareils eux-mêmes ont une sécurité intégrée avec cryptage et pare-feu, mais offrent également une sécurité biométrique. Un exemple est un bouton-poussoir biométrique pour le contrôle d'accès.

Sur le front de la sécurité et de la cybersécurité, la sécurité étant intégrée à leurs conceptions fondamentales, les machines intelligentes amélioreront la sécurité des opérateurs et minimiseront le risque de sécurité lié à une mise en réseau accrue. Les améliorations des performances de la machine et les réductions des coûts de durée de vie ne peuvent pas être compensées en réduisant la sûreté ou la sécurité de la machine ou de la ligne de production.

En ce qui concerne la sécurité, les constructeurs de machines doivent proposer une large gamme d'options flexibles. Cela comprendra des composants de sécurité dédiés, tels que des scanners laser et des caméras de sécurité, ainsi que des composants d'automatisation dotés d'une sécurité intégrée, tels que des automates de sécurité et des variateurs de sécurité. La possibilité d'utiliser une combinaison de composants de sécurité et de contrôleurs permettra aux constructeurs de machines d'adapter la solution aux exigences spécifiques des applications de l'utilisateur final, contribuant ainsi à améliorer les performances et la productivité globales.

Aujourd'hui, la sécurité des données est le principal obstacle à l'adoption par les utilisateurs finaux des nouvelles technologies de réseau et des nouveaux processus de travail. Le risque perçu de la mise en réseau des composants et des machines afin d'obtenir des avantages de production est élevé.

Quels problèmes surviennent lors de la tentative d'intégration de l'IoT dans des systèmes plus anciens?

Le problème est généralement de savoir quel type d’investissement vous souhaitez réaliser, à court ou à long terme. Les deux viennent avec des solutions et des coûts différents. Pour des solutions immédiates, l'intégration dans les anciens produits PLC se fait via un logiciel. Les solutions logicielles offrent la possibilité de communiquer avec différents types de données et de matériel. Le logiciel est un catalyseur. Il relie tous ces systèmes disparates entre eux. Les solutions logicielles permettent également la simulation et le prototypage, avec la possibilité de créer des modèles virtuels des machines.

Une solution à long terme consiste à mettre à niveau votre équipement d'automatisation. Les nouveaux équipements seront dotés des dernières technologies et nombre d'entre eux ont été conçus pour une protection future – la possibilité d'utiliser des vitesses giga-Ethernet, par exemple – afin que la technologie soit adaptable pour les années à venir.

Avec la fabrication intelligente et l'IIoT, une transition est en cours pour remplacer les protocoles de bus de terrain par des variantes Ethernet industrielles. Les perspectives suggèrent que l'adoption de l'Ethernet industriel permettra aux utilisateurs finaux d'être à l'épreuve du temps en termes de communication industrielle. La dépendance continue et l'adoption du bus de terrain, sans considération d'alternatives basées sur Ethernet, nuiront probablement à la production globale à long terme.

Aujourd'hui, les protocoles de bus de terrain représentent encore environ 66% des nouvelles connexions de nœuds, l'Ethernet industriel augmentant sa part d'environ 1% par an. Actuellement, le passage à la mise en réseau Ethernet est lent, mais s'accélérera probablement à mesure que la fabrication intelligente et les avantages de l'IIoT deviendront plus substantiels et largement reconnus.

L'un des plus grands obstacles à l'adoption de l'IIoT, de la fabrication intelligente et des machines intelligentes est peut-être la création de normes appropriées. Ce n'est pas une simple question de protocoles de communication. Les nouvelles normes doivent englober la création d'une sémantique standard qui permettra aux appareils intelligents de se connecter et de «se parler» sans avoir besoin d'une programmation personnalisée (comme c'est le cas aujourd'hui). Ces appareils intelligents devront également se «découvrir» et interagir.

Le développement de normes ouvertes fournira une structure et des conseils aux OEM et aux utilisateurs finaux, les aidant à mettre en œuvre de nouveaux processus de travail et à tirer parti des avantages de l'IIoT. Ces normes devront se concentrer sur l'intégration globale des systèmes et l'uniformité dans l'ensemble de l'usine.

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