IOT et industrie : La pile technique de la plate-forme de maintenance prédictive avancée (PdM) pour l'industrie 4.0

L'Internet industriel des objets (IIoT) est un terme spécifique utilisé pour intégrer les systèmes cyber-physiques (CPS). Il est appliqué dans l'espace de surveillance et de maintenance de diverses industries qui comprennent la fabrication, le transport et les services publics. L'introduction de l'IoT dans la configuration industrielle a conduit au développement de systèmes d'automatisation et de contrôle industriels (IACS) efficaces et fiables, appelés technologie opérationnelle (OT).
Un CPS est un système conventionnel (logiciel, matériel, interface de communication, capteurs IoT, Edge et Cloud Computing) qui est principalement centralisé sinon distribué. Le CPS joue un rôle central dans l'industrie 4.0, en tant qu'actif physique intégré entre les machines et les ressources informatiques. Une unité supplémentaire de logiciel intelligent (Intelligence artificielle – IA) ajoutera potentiellement de la valeur aux systèmes de surveillance et de maintenance basés sur l'IoT.
Le coût de maintenance d'un actif industriel est significatif dans les coûts d'exploitation totaux de la ligne de production. Il est bien documenté que les coûts de maintenance varient de 15 à 60% du coût des marchandises produites. Le mauvais entretien pourrait également entraîner des temps d'arrêt dans les heures de pointe de production. L'IIoT évolue dans une phase de grande envergure qui inclut une plus grande connectivité aux systèmes industriels.
Dans l'industrie, l'infrastructure de réseau IoT est la principale source de collecte de données critiques à partir de divers capteurs tels que les capteurs de pression, les thermocouples, les détecteurs de température à résistance (RTD), etc. Sur la base de son action, certains capteurs fonctionnent de manière passive sans perturber le bien industriel entretien. Alors que d'autres ensembles de capteurs (par exemple les RTD) utilisent la méthode d'injection de signaux dans l'équipement pour mesurer sa réponse à des fins de maintenance.
Généralement, quatre types de techniques de maintenance sont utilisés et ont été répertoriés par ABB (est une société multinationale suisse-suédoise). Elles sont,
Maintenance corrective: Cette méthode de maintenance des machines industrielles entre en action après que l'état défectueux des actifs s'est produit. C'est une approche rentable qui ne peut pas résister ou maintenir la défaillance soudaine des composants.Maintenance préventive: Cette approche est basée sur le temps et l'utilisation des déclencheurs pour augmenter la durée de vie des actifs industriels. Il s'agit d'une stratégie de maintenance de routine planifiée entre les intervalles de temps prédéterminés. Maintenance basée sur les risques (RBM): Cette méthode est axée sur l'environnement industriel où les ressources en machines sont limitées. Cela suit le principe d'équilibrer la probabilité de défaillance (PoF) et les conséquences de la défaillance (CoF) d'un actif industriel afin de réduire le risque élevé et les temps d'arrêt. Sur la base des données de capteur extraites de ces machines, l'actif qui montre le comportement anormal sera remis à neuf ou remplacé. Cette méthode garantit le haut niveau de fiabilité, de sécurité et d'efficacité d'un actif industriel. Maintenance conditionnelle (CBM): CBM en d'autres termes appelée «surveillance en ligne» ou «maintenance prédictive». La maintenance dépend de l'état actuel des actifs qui a été déterminé par une inspection visuelle, des tests et des données de performance en temps réel recueillies à partir de capteurs intégrés. C'est l'une des approches puissantes et largement utilisées, de nos jours cette technique est automatisée à l'aide de technologies de traitement de signal avancées de haut niveau alimentées par des algorithmes d'intelligence artificielle (IA). Cette technique avec des algorithmes de big data et d'apprentissage automatique pourrait éventuellement détecter l'apparition de pannes graves en temps réel et dans un proche avenir.
Selon IBM Analytics, on estime que la taille du marché de la maintenance prédictive passe de 3,0 milliards USD en 2019 à 10,7 milliards USD d'ici 2024.

Pour gérer et maintenir le processus industriel complexe et l'actif, une plate-forme PdM automatisée et efficace basée sur le cloud est nécessaire. Ce service dédié de plateforme de maintenance et de gestion pour l'industrie 4.0 a été fourni par Faststream Technologies. Cette solution de Faststream Technology basée sur la surveillance conditionnelle utilise l'IIoT comme un élément clé de sa pile technique.
La maintenance prédictive (PdM) qui repose sur la stratégie basée sur les conditions (CBPdM) est plus efficace et productive qu'une PdM conventionnelle. La PdM avec des seuils de décision dynamiques et des algorithmes de traitement numérique du signal (DSP) optimisés est apparue comme un outil prometteur pour minimiser les temps d'arrêt des actifs et les coûts de gestion associés. Le système de surveillance des conditions (CMS) est la base de la PdM qui, en collaboration avec plusieurs pipelines d'apprentissage automatique (ML) en parallèle, pourrait prévoir à l'avance les dangers potentiels et les erreurs futures.
L'IoT industriel combiné au système de gestion informatisée de la maintenance (GMAO) ouvre de nouvelles possibilités dans les opérations de maintenance des actifs. GMAO est un outil logiciel informatique développé pour optimiser la tâche de maintenance numériquement. L'IoT agit comme une vaste source de connexion de données en temps réel. Ces données volumineuses en temps réel sont acquises à l'aide du contrôle de supervision et de l'acquisition de données (SCADA). Les données collectées sont ensuite connectées au système GMAO pour surveiller et suivre l'état de santé de l'actif en temps réel. L'IoT joue ici le rôle d'un médiateur qui connecte, partage, analyse, surveille et prend des décisions en permanence pour les données des actifs industriels et du système.
Le logiciel GMAO fourni par Faststream Technologies utilise divers déclencheurs de maintenance tels que le déclencheur de panne, le déclencheur de temps, le déclencheur d'utilisation, le déclencheur d'événement, le déclencheur de condition et le déclencheur de compteur pour notifier l'alerte de maintenance nécessaire pour un actif au technicien.
Pour trouver et prévenir la défaillance potentielle de l'équipement ou de l'actif de fabrication à l'avance, la plate-forme Faststream Technologies a besoin d'une pile technique comme suit:
Capteurs IoT intelligents – Les capteurs de l'IIoT jouent un rôle essentiel dans le lien entre les systèmes physiques. Faststream Technologies prend en charge la collecte de différentes formes de données (image thermique, analyse des vibrations, signaux acoustiques, observation des équipements, etc.). Toutes ces données en temps réel sont ensuite connectées au réseau / passerelle IIoT en utilisant les protocoles de communication de bas niveau tels que Serial Peripheral Interface (SPI), Inter-Integrated Circuit (I2C), RS-232, etc. Ces protocoles sont construits en utilisant le circuit physique tel que le récepteur ou l'émetteur asynchrone universel (UART) et le bus d'interface à usage général (GPIB) .Passerelle IoT – Les passerelles IIoT sont développées pour fournir le service vertical entre les capteurs IoT et le backend du serveur cloud. Dans un environnement industriel plus complexe, il est même nécessaire de disposer d'une passerelle IoT intelligente (passerelle de terrain) pour l'informatique de périphérie.Services cloud – Puisque les services cloud (Microsoft Azure, Amazon, Thinkspace, etc.) évoluent dans une grande phase basée sur le cloud L'hébergement de la plateforme GMAO présente plusieurs avantages. Divers services cloud tels que l'entrepôt centralisé de Big Data, l'informatique sans serveur, le rapport d'analyse, etc. Interface d'application – L'API Web ou mobile agit comme une interface ou une unité de contrôle pour afficher le rapport personnalisable concernant l'état de santé et la surveillance des actifs.
Pile technique pour la plateforme de maintenance prédictive de bout en bout
La plate-forme Faststream Tech PdM avec le modèle universel est utilisée pour développer une solution de maintenance prédictive avancée pour diverses industries telles que les principales sociétés de production de pétrole et de gaz, l'industrie de l'énergie électrique, les chemins de fer, les sociétés pétrochimiques, les sociétés de génie mécanique, la logistique, etc. La plateforme PdM du monde industriel de Faststream Technologies a un rôle obligatoire en raison de plusieurs facteurs bénéfiques tels que,
Temps de maintenance réduit – PdM aide à éliminer 20% à 50% de la routine de maintenance basée sur le temps et réduit les coûts de maintenance de 5% à 10%. Faststream tech fournit des services PdM en ligne et hors ligne à distance qui réduisent le temps global consacré aux tâches de maintenance.Augmentation de l'efficacité et de la productivité – Avec une surveillance continue en temps réel, il offre la possibilité d'une efficacité accrue du produit en optimisant les coûts de maintenance. En plus de la technologie d'intelligence artificielle, il permet une analyse des causes profondes pour prédire l'échec à l'avance. Avec l'augmentation de la productivité, il apporte la satisfaction du client Flux de revenus – Les fabricants d'équipement d'origine (OEM) peuvent générer des revenus en fournissant nos services (analyse prédictive, tableau de bord ou service de répartition des techniciens avant que la panne ne se produise) aux clients Avantage concurrentiel – Faststream Technologies PdM solution a la capacité d'intégrer de nouvelles règles de décision et de s'adapter à divers types de machines industrielles pose un défi majeur et fort aux concurrents du marché Sécurité accrue – Avec les bons outils, la bonne stratégie et des données volumineuses, le défi caché des travailleurs «la sécurité est assurée. Avec les puissants algorithmes d'apprentissage automatique et Ai, la détection précoce d'une panne d'équipement est hautement possible. Cette fonction de sécurité des technologies Faststream lui permet de fournir un environnement sûr pour les travailleurs.
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