Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ? Types, processus de mise en œuvre et principaux avantages

Définition de l'automatisation industrielle : Champ d'application et principes clés

L'automatisation industrielle implique l'application de systèmes de contrôle, de machines, de logiciels et d'autres technologies de l'information pour gérer les processus de fabrication et la production industrielle. L'objectif est de réduire le nombre d'opérateurs humains et d'améliorer l'efficacité de la production, la qualité des produits, la fiabilité des systèmes et de minimiser les coûts et les risques de la production.

L'automatisation dans l'industrie est passée de la simple mécanisation à des systèmes plus complexes, intégrés numériquement, y compris le système d'automatisation industrielle et les solutions d'automatisation qui alimentent les usines modernes. Elle constitue l'épine dorsale de la technologie de l'automatisation industrielle et des processus de fabrication intelligents.

Trois éléments fondamentaux de l'automatisation :

1. Système de contrôle : Dispositifs tels que les PLC (Programmable Logic Controller) et les DCS (Distributed Control System). Ils sont le “cerveau” du système d'automatisation, exécutant la logique et les instructions prédéfinies.
2. Détection et rétroaction : Les capteurs surveillent les paramètres physiques (température, pression, position) en temps réel. Ces données sont transmises au système de contrôle afin d'obtenir un contrôle en boucle fermée.
3. Actionnement : Mécanismes chargés de convertir les commandes du système de contrôle en actions physiques, tels que les moteurs, les vannes et les robots. Ce sont les “membres” du système d'automatisation.

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ? Il ne s'agit pas seulement de remplacer le travail humain ; elle est précise, rapide et stable - des caractéristiques que les travailleurs humains ne peuvent pas égaler. Elle permet aux usines de fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, en veillant à ce que chaque lot de production réponde à des normes élevées de qualité constante. À l'aube de l'industrie 4.0, l'automatisation est au cœur de la transformation numérique des industries, offrant aux entreprises un avantage concurrentiel sur le marché mondial.

Les 4 principaux types d'automatisation industrielle

L'automatisation dans les industries n'est pas une technologie unique. Il existe quatre types fondamentaux, en fonction de la taille des lots de production, de la complexité du produit et des exigences de flexibilité. Les entreprises doivent choisir le type approprié en fonction de la situation.

1. Automatisation fixe

• Caractéristiques : Conçue pour la production de gros volumes avec un seul type de produit et des processus fixes. C'est ce que l'on appelle l'automatisation dure. Une fois installée, les modifications sont très coûteuses.
• Applications : Assemblage automobile, fabrication de pièces à grande échelle, production continue dans des secteurs tels que la pétrochimie. Il s'agit souvent d'une ligne d'assemblage statique.
• Avantages : Des taux de production extrêmement élevés et des coûts unitaires faibles.

2. Automatisation programmable

• Caractéristiques : Convient à la production par lots, nécessitant des changements de produits entre les lots. Les systèmes (tels que les machines à commande numérique, les automates programmables) peuvent être reprogrammés pour exécuter différentes tâches et séquences d'opérations.
• Applications : Traitement de pièces par lots, assemblage électronique, remplissage par lots dans l'industrie alimentaire et des boissons.
• Avantages : Offre une certaine flexibilité ; rentable pour les volumes de production moyens.

3. Automatisation flexible

• Caractéristiques : Version avancée de l'automatisation programmable, permettant de passer rapidement d'un produit à l'autre sans arrêter les machines ni procéder à des modifications matérielles majeures. Elle est également connue sous le nom d'automatisation douce. Elle utilise des robots multifonctions et des systèmes de contrôle plus sophistiqués.
• Applications : Aérospatiale, fabrication d'électronique grand public sur mesure.
• Avantages : Très grande flexibilité et adaptabilité, permettant de réagir rapidement aux changements du marché.

4. Automatisation intégrée

• Caractéristiques : L'ensemble des sous-systèmes de l'usine (MES, ERP et tous les systèmes de contrôle) sont interconnectés par le biais d'un réseau. Cela permet de réaliser une intégration complète du flux d'informations et du flux de contrôle. C'est l'objectif principal de l'industrie 4.0.
• Applications : Usines intelligentes, entrepôts sans personnel, gestion complexe de la chaîne d'approvisionnement.
• Avantages : L'efficacité de la production, l'utilisation des ressources et la rapidité de décision atteignent le niveau le plus élevé.

Omch fournit un support complet pour l'automatisation intégrée

L'automatisation intégrée de haut niveau exige la coordination et la fiabilité des composants du système à tous les niveaux. Omch, en tant que fabricant complet de produits d'automatisation industrielle et de produits électriques à basse tension, a l'avantage de fournir une large gamme de composants et de solutions d'automatisation. Quel que soit le type d'automatisation dont un client a besoin, qu'il s'agisse d'éléments de détection de bas niveau et de relais de contrôle de niveau intermédiaire, ou des alimentations électriques nécessaires et des produits de distribution basse tension (tels que les disjoncteurs et les contacteurs) qui assurent la stabilité du système, Omch peut offrir des services de sélection et d'approvisionnement à guichet unique. Cela garantit la compatibilité et la haute performance des composants.

Matériel essentiel : Capteurs, actionneurs et contrôle

La méthode la plus évidente pour expliquer le fonctionnement de l'automatisation industrielle est sa forme hiérarchique traditionnelle, la pyramide de l'automatisation. Ce modèle divise les fonctions des systèmes complexes en trois niveaux principaux.

La hiérarchie classique de l'automatisation à trois niveaux

1. Niveau superviseur :
   • Rôle : Au sommet de la pyramide, il gère la visualisation des processus, l'acquisition des données (SCADA) et le paramétrage. Il gère généralement plusieurs systèmes de contrôle.
   • Équipement : PC industriels (montés sur panneau ou en rack), fonctionnant avec des systèmes d'exploitation standard et des logiciels spécifiques de contrôle des processus industriels.
   • Communication : Ethernet industriel (Gigabit LAN ou WLAN), pour la transmission de données à grande vitesse.
2. Niveau de contrôle :
   • Rôle : Le “cerveau” du système, qui exécute les programmes d'automatisation en temps réel.
   • Équipement : Les contrôleurs logiques programmables (PLC) ou les systèmes de contrôle distribués (DCS). Les automates programmables ont une capacité de calcul en temps réel et s'interfacent avec de multiples dispositifs d'entrée/sortie.
   • Communication : Protocoles de bus de terrain (comme CAN, Profinet) ou protocoles sans fil spécifiques.
3. Niveau de terrain :
   • Rôle : Interagit directement avec l'environnement physique, en effectuant des mesures et des actions.
   • Équipement : Capteurs (température, pression, proximité, photoélectrique) et actionneurs (moteurs, solénoïdes, cylindres hydrauliques/pneumatiques, interrupteurs).
   • Communication : Communique avec l'automate par l'intermédiaire d'un bus de terrain ou de connexions point à point pour le diagnostic et le contrôle.

L'avantage Omch : Composants d'automatisation et de puissance

La performance et la fiabilité de tout système d'automatisation solide dépendent de la qualité des composants utilisés à chaque niveau.

Omch est une entreprise qui est un fabricant complet et c'est sa valeur fondamentale. Notre gamme de produits répond aux exigences du niveau de contrôle (différents relais, compteurs) et aux exigences du niveau de terrain (capteurs, interrupteurs, composants pneumatiques). Plus précisément, nous proposons également les produits électriques basse tension nécessaires (tels que les alimentations à interrupteur, les disjoncteurs à air (ACB), les disjoncteurs miniatures (MCB) et les contacteurs) pour mettre l'ensemble du système sous tension en toute sécurité. Cette source d'approvisionnement unique facilite grandement la gestion de la chaîne d'approvisionnement du client. Il assure également la compatibilité et la fiabilité des équipements d'automatisation et de l'infrastructure électrique.

Avantages principaux : Efficacité, qualité et retour sur investissement

Investir dans l'automatisation industrielle est une décision stratégique. Sa valeur se reflète dans plusieurs dimensions clés :

1. Productivité et rendement accrus

• Fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 : Les machines n'ont pas besoin de se reposer ; elles peuvent fonctionner 24 heures sur 24, ce qui augmente considérablement la production totale.
• Réduction du temps de cycle : L'automatisation réduit le temps de cycle, améliorant ainsi les capacités de production de masse.

2. Amélioration de la qualité et de la cohérence

• Élimination des erreurs humaines : Les machines offrent une répétabilité extrêmement élevée, réduisant les taux d'erreur à près de zéro. Cela permet de garantir que chaque produit répond exactement aux normes.
• Contrôle de qualité en temps réel : Les capteurs et les systèmes de vision industrielle détectent les défauts en temps réel, ce qui permet d'arrêter ou de corriger le processus immédiatement en cas d'erreur.

3. Amélioration de la sécurité et des conditions de travail

• Les travailleurs sont éloignés des tâches à haut risque, dangereuses ou fastidieuses. Par exemple, les robots effectuent des travaux de soudage, de levage de charges lourdes ou de manipulation de matériaux toxiques, ce qui réduit considérablement le taux d'accidents.

4. Réduction des coûts et retour sur investissement plus rapide

Bien que l'investissement initial soit élevé, les économies réalisées à long terme grâce à l'automatisation sont substantielles :

• Réduction des coûts d'exploitation : Réduction de la dépendance à l'égard de la main-d'œuvre directe ; contrôle précis de la consommation d'énergie et de matières premières.
• Réduction des déchets : Une plus grande précision permet de réduire les rebuts et les déchets de matériaux.
• Accélération du retour sur investissement : L'augmentation de la production et la réduction des coûts unitaires raccourcissent la période d'amortissement de l'investissement.

Un choix fiable pour l'optimisation du retour sur investissement

La fiabilité à long terme et l'efficacité opérationnelle sont importantes lorsqu'il s'agit de déterminer le retour sur investissement de l'automatisation. Omch compte plus de 72 000 clients dans le monde et plus de 3 000 références. Nos produits sont certifiés au niveau international, notamment CCC, CE, RoHS et ISO9001. La qualité des produits d'automatisation industrielle et des produits électriques à basse tension d'Omch garantit un fonctionnement stable des systèmes dans le temps, ce qui minimise les temps d'arrêt. Cela maximise directement la productivité du client et l'utilisation de l'énergie, ce qui accélère le retour sur investissement.

L'automatisation pas à pas des processus industriels

Une mise en œuvre réussie de l'automatisation est un projet systématique, généralement divisé en plusieurs étapes : automatisation des processus industriels :

1. Étude de faisabilité et analyse des besoins

• Objet : Déterminer les processus qui peuvent être automatisés. Fixer des objectifs de performance (KPI) et un budget clairs.
• Activités : Analyser les processus existants, identifier les goulets d'étranglement et effectuer une évaluation financière (analyse du retour sur investissement).

2. Conception et spécification du système

• Objet : Déterminer le type d'automatisation, l'architecture du système et les composants nécessaires.
• Activités : Sélectionner la plate-forme de contrôle (PLC ou DCS), concevoir la logique de contrôle et dessiner les schémas de circuit et de disposition.

3. Acquisition et intégration des composants

• Objet : Acquisition de l'ensemble du matériel et des logiciels. Commencer l'installation et l'intégration.
• Activités : Acheter des capteurs, des actionneurs, des équipements de contrôle et des systèmes de distribution électrique. Effectuer l'installation mécanique et le câblage électrique.

Simplifier l'approvisionnement, accélérer l'intégration

L'étape de l'acquisition et de l'intégration des composants est généralement associée à des problèmes de compatibilité entre les marques et à des retards dans la chaîne d'approvisionnement. Omch est un fabricant complet de produits d'automatisation industrielle et de produits électriques à basse tension, offrant une solution unique, à commencer par la distribution d'énergie (MCB, ATSE) et le contrôle (relais, interrupteurs). Nous disposons de plus de 3 000 références et de 7 lignes de production qui assurent des livraisons rapides. En outre, nous disposons de 86 succursales en Chine et d'un réseau de distributeurs dans plus de 70 pays/régions qui assurent une livraison rapide et une assistance technique localisée. Cela facilite la chaîne d'approvisionnement du client et accélère la mise en œuvre du projet.

4. Programmation et débogage

• Objet : Traduire la logique de commande en code de programme. Effectuer des tests fonctionnels sur place.
• Activités : Rédiger des programmes PLC, configurer des interfaces HMI/SCADA et effectuer des vérifications d'entrée/sortie (I/O) et des tests de sécurité.

5. Mise en service et optimisation

• Objet : Mettre le système en production. Le peaufiner en permanence pour obtenir des performances optimales.
• Activités : Formation des opérateurs, fourniture de documentation, contrôle continu des données et optimisation des performances.

Applications de la technologie de l'automatisation industrielle

La technologie de l'automatisation industrielle s'est répandue dans presque toutes les industries de fabrication et de transformation. En voici quelques exemples :

1. Fabrication automobile

• Application : Utilisation intensive de l'automatisation fixe et des robots industriels. Les robots s'occupent du soudage de haute précision, de la peinture et de l'assemblage complexe.
• Valeur : Garantit une rigidité constante de la carrosserie et une qualité de peinture constante ; raccourcit considérablement les cycles de production.

2. Alimentation et boissons

• Application : Utilise l'automatisation programmable et l'automatisation flexible pour le remplissage, l'emballage, le tri et l'inspection de la qualité à grande vitesse.
• Valeur : Assure l'hygiène des produits et la traçabilité des lots ; utilise la vision industrielle pour la détection des défauts.

3. Logistique et entreposage

• Application : Véhicules à guidage automatique (AGV), navettes et trieuses à grande vitesse. Cela fait partie de l'automatisation intégrée.
• Valeur : Optimise l'utilisation de l'espace de l'entrepôt ; permet des opérations 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans personnel ou avec un minimum de personnel, augmentant ainsi la vitesse de traitement des commandes.

4. Industries de transformation

• Application : Les industries telles que celles du pétrole, de la chimie et de l'énergie utilisent principalement les DCS et l'automatisation fixe pour le contrôle continu de la température, de la pression et du débit.
• Valeur : Assurer la sécurité de la production et maximiser l'efficacité énergétique.

Relever les principaux défis : Intégration et cybersécurité

Les entreprises doivent relever des défis majeurs lors de la mise en œuvre de l'automatisation :

1. Complexité de l'intégration des systèmes

• Défi : Il existe traditionnellement des silos d'information entre les technologies opérationnelles (OT) et les systèmes informatiques de l'entreprise (IT). Les logiciels et le matériel fournis par d'autres vendeurs sont difficiles à intégrer.
• Solution : Adopter des protocoles de communication normalisés (comme OPC UA). Choisir des fournisseurs qui peuvent offrir une gamme complète de solutions.

Simplifier l'intégration, garantir la compatibilité

Omch est un fabricant complet et dispose d'une force particulière pour résoudre les problèmes d'intégration. Nos produits d'automatisation et nos produits électriques à basse tension sont compatibles et normalisés. Cela permet de réduire considérablement le travail compliqué que les clients doivent effectuer pour faire correspondre et intégrer différents sous-systèmes (alimentation, distribution, contrôle). Nous nous concentrons sur une couverture complète / multi-catégories / multi-spécifications afin de garantir que nos clients ne tombent pas dans le piège de la compatibilité des achats multi-marques.

2. Risques liés à la cybersécurité

• Défi : L'industrie 4.0 ouvre les systèmes OT à l'internet, et ils sont susceptibles de subir des cyberattaques, ce qui met en péril la sécurité de la production.
• Solution : Respecter les normes de sécurité industrielle telles que la norme IEC 62443. Installer une segmentation du réseau et des pare-feu industriels. Effectuer des audits de sécurité fréquents.

3. Lacunes en matière de compétences

• Défi : L'automatisation nécessite des techniciens hautement qualifiés ayant des connaissances interdisciplinaires (mécanique, électricité, programmation, analyse de données). Ces talents sont rares.
• Solution : Investir dans le recyclage et l'amélioration des compétences des employés. Établir des relations d'assistance technique à long terme avec les fournisseurs. La réponse rapide 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et l'assistance complète (de la sélection des produits à l'assistance aux solutions) offertes par Omch visent à compléter les besoins d'assistance technique des clients.

Perspectives d'avenir : Industrie 4.0 et au-delà

L'avenir de l'automatisation industrielle repose sur l'intelligence et l'autonomie. Les tendances futures se concentreront sur ces technologies de base :

1. Intelligence artificielle et apprentissage automatique (IA/ML) : L'IA s'orientera vers le contrôle et la prise de décision plutôt que vers l'analyse des données. Elle permettra d'obtenir un contrôle auto-adaptatif, une programmation intelligente et une maintenance prédictive plus précise. Les systèmes s'auto-optimiseront.
2. Jumeau numérique : Grâce au développement d'une copie numérique parfaite d'objets physiques dans l'environnement virtuel, les entreprises peuvent modéliser, expérimenter et rationaliser l'ensemble de la chaîne de production avant sa mise en œuvre. Cela permet d'économiser beaucoup de risques et de coûts.
3. Informatique de pointe : Le traitement des données est rapproché des systèmes de contrôle de l'usine, avec un contrôle et une prise de décision en temps réel à très faible latence. C'est essentiel pour les systèmes d'automatisation à haute performance.
4. Collaboration homme-robot (HRC) : Les cobots deviendront la norme. Ils fonctionnent dans un environnement sûr avec des travailleurs humains, avec la flexibilité cognitive de l'homme et la force et la précision de la machine.

L'automatisation dans les industries évolue du concept de machines exécutant des tâches prédéfinies vers celui de systèmes qui apprennent et s'optimisent eux-mêmes. Cela signifie que les futurs éléments d'automatisation doivent non seulement être fiables, mais aussi hautement connectables et capables de traiter des données, afin de pouvoir soutenir la vision de l'industrie 5.0.