| Fonctionnalit\u00e9<\/td> | IdO grand public (par exemple, maison intelligente)<\/td> | IoT industriel (IIoT)<\/td><\/tr> | ||||||||||||||||||||||||
| Objectif principal<\/td> | Confort de l'utilisateur : Am\u00e9lioration du confort personnel et du mode de vie.<\/td> | Efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle : Assurer la s\u00e9curit\u00e9, la continuit\u00e9 des processus de production et l'optimisation des actifs.<\/td><\/tr> | ||||||||||||||||||||||||
| Fiabilit\u00e9<\/td> | Tol\u00e9rant : Une perte de connexion n'est qu'un d\u00e9sagr\u00e9ment (par exemple, la musique s'arr\u00eate).<\/td> | C'est une question cruciale : Une connexion perdue peut entra\u00eener une d\u00e9faillance dangereuse de l'\u00e9quipement ou une perte financi\u00e8re massive.<\/td><\/tr> | ||||||||||||||||||||||||
| Pr\u00e9cision et latence<\/td> | \u00c9chelle humaine : Des d\u00e9lais de quelques secondes sont acceptables.<\/td> | \u00c0 l'\u00e9chelle de la machine : Les donn\u00e9es doivent souvent \u00eatre trait\u00e9es en quelques millisecondes pour contr\u00f4ler des machines \u00e0 grande vitesse.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Maintenant que ces d\u00e9finitions sont en place, nous pouvons nous pencher sur le changement architectural. Les quatre derni\u00e8res d\u00e9cennies d'architecture industrielle ont \u00e9t\u00e9 construites selon une hi\u00e9rarchie rigide, commun\u00e9ment appel\u00e9e le mod\u00e8le Purdue. En bas se trouvaient les machines physiques, au milieu les syst\u00e8mes de contr\u00f4le (PLC\/SCADA) et en haut les syst\u00e8mes d'ex\u00e9cution et les syst\u00e8mes de planification d'entreprise (ERP). La communication \u00e9tait lente et se faisait \u00e9tape par \u00e9tape.<\/p>\n\n\n\n Ce mod\u00e8le hi\u00e9rarchique s'aplatit aujourd'hui. Nous assistons \u00e0 la fusion des technologies de l'information (TI) et des technologies op\u00e9rationnelles (TO).<\/p>\n\n\n\n L'IIoT fait tomber ces barri\u00e8res. Les informations n'ont pas besoin de passer par tous les niveaux de la hi\u00e9rarchie. Un capteur sur un moteur peut \u00eatre connect\u00e9 directement \u00e0 un dispositif de p\u00e9riph\u00e9rie du r\u00e9seau ou \u00e0 l'informatique en nuage. Ce changement impose une nouvelle charge importante au mat\u00e9riel sous-jacent. Les composants ne se contentent plus de fonctionner, ils communiquent d\u00e9sormais. Ils doivent \u00eatre suffisamment solides pour r\u00e9sister \u00e0 la r\u00e9alit\u00e9 brutale de l'atelier et en m\u00eame temps avoir la connectivit\u00e9 n\u00e9cessaire pour faire partie des nouveaux r\u00e9seaux num\u00e9riques.<\/p>\n\n\n\n Applications cl\u00e9s : R\u00e9soudre les probl\u00e8mes critiques de l'industrie<\/h2>\n\n\n\nLa technologie ne peut \u00eatre utile dans les milieux industriels que lorsqu'elle r\u00e9pond \u00e0 certains probl\u00e8mes op\u00e9rationnels. L'essence de la fabrication intelligente et de l'application de l'IIoT est de r\u00e9soudre les trois probl\u00e8mes importants qui diminuent la rentabilit\u00e9 : les temps d'arr\u00eat impr\u00e9vus, la consommation d'\u00e9nergie invisible et l'inspection manuelle inefficace.<\/p>\n\n\n\n Il existe une diff\u00e9rence profonde entre la maintenance r\u00e9active (r\u00e9parer une machine parce qu'elle est tomb\u00e9e en panne) et la maintenance pr\u00e9dictive (r\u00e9parer une machine parce que les donn\u00e9es indiquent qu'elle est sur le point de tomber en panne). Les temps d'arr\u00eat non planifi\u00e9s repr\u00e9sentent souvent le co\u00fbt op\u00e9rationnel le plus \u00e9lev\u00e9 dans l'industrie manufacturi\u00e8re, interrompant les op\u00e9rations industrielles et perturbant le flux de la cha\u00eene d'approvisionnement.<\/p>\n\n\n\n Gr\u00e2ce \u00e0 la maintenance pr\u00e9dictive, l'IIoT transforme cette dynamique. En surveillant des param\u00e8tres tels que les vibrations, la temp\u00e9rature et l'appel de courant en temps r\u00e9el, les op\u00e9rateurs peuvent d\u00e9tecter les signes pr\u00e9curseurs d'un composant d\u00e9faillant des semaines avant que la panne ne se produise. Cela permet de passer d'un mod\u00e8le \u201cpanne et r\u00e9paration\u201d \u00e0 une strat\u00e9gie \u201cpr\u00e9dire et pr\u00e9venir\u201d, ce qui r\u00e9duit consid\u00e9rablement les co\u00fbts de maintenance et optimise les performances de l'\u00e9quipement.<\/p>\n\n\n\n La gestion de l'\u00e9nergie est g\u00e9n\u00e9ralement consid\u00e9r\u00e9e comme une d\u00e9pense fixe. Cependant, l'\u00e9nergie est une variable qui peut \u00eatre g\u00e9r\u00e9e dans une usine connect\u00e9e afin d'am\u00e9liorer l'efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. La consommation d'\u00e9nergie devient visible lorsque les armoires de distribution basse tension sont num\u00e9ris\u00e9es. Les \u00e9quipes de gestion des installations sont en mesure de voir la quantit\u00e9 r\u00e9elle d'\u00e9nergie consomm\u00e9e par un compresseur particulier \u00e0 un moment donn\u00e9, ce qui permet d'identifier les pics, les fuites et les inefficacit\u00e9s (\u201cco\u00fbt invisible de l'\u00e9nergie\u201d). Cette visibilit\u00e9 permet de prendre imm\u00e9diatement des mesures correctives, ce qui se traduit par des \u00e9conomies \u00e0 long terme.<\/p>\n\n\n\n Le contr\u00f4le de la qualit\u00e9 n\u00e9cessite souvent une inspection manuelle, qui n'est pas toujours efficace. Le fait d'avoir des techniciens qualifi\u00e9s qui parcourent les itin\u00e9raires pour \u00e9valuer les contr\u00f4les n'est pas la fa\u00e7on la plus efficace d'utiliser le talent humain. L'IIoT automatise le processus de collecte des donn\u00e9es de routine, ce qui lib\u00e8re la main-d'\u0153uvre, qui peut ainsi se concentrer sur la r\u00e9solution de probl\u00e8mes complexes plut\u00f4t que sur la saisie de donn\u00e9es. Il remplace les registres manuels par des tableaux de bord num\u00e9riques, ce qui rend les inspections continues, pr\u00e9cises et imm\u00e9diates, am\u00e9liorant en fin de compte la s\u00e9curit\u00e9 au travail et la satisfaction des clients.<\/p>\n\n\n\n Pour concevoir cet avenir, nous devons conna\u00eetre la pile technologique. La technologie des applications d'automatisation industrielle peut \u00eatre d\u00e9compos\u00e9e en trois couches distinctes, chacune d'entre elles \u00e9tant essentielle dans le cheminement des donn\u00e9es entre l'atelier et la salle de conf\u00e9rence.<\/p>\n\n\n\n L'int\u00e9grit\u00e9 des donn\u00e9es est le d\u00e9fi d'ing\u00e9nierie critique de cette couche dans une architecture IIoT. La qualit\u00e9 de l'ensemble de l'\u00e9cosyst\u00e8me num\u00e9rique est uniquement d\u00e9termin\u00e9e par la fid\u00e9lit\u00e9 du signal source. Lorsque les appareils IoT ou les appareils intelligents d\u00e9rivent sous l'influence d'un stress thermique ou d'une interf\u00e9rence \u00e9lectromagn\u00e9tique, m\u00eame les technologies avanc\u00e9es les plus sophistiqu\u00e9es dans le cloud seront inutiles, g\u00e9n\u00e9rant des informations sur une r\u00e9alit\u00e9 corrompue.<\/p>\n\n\n\n Il ne s'agit donc plus de collecte de donn\u00e9es, mais de r\u00e9silience industrielle. L'interface mat\u00e9rielle, les appareils connect\u00e9s, ne doivent pas seulement \u00eatre choisis en fonction de leur sensibilit\u00e9 \u00e9lectronique, mais aussi de leur capacit\u00e9 de survie physique. C'est l\u00e0 qu'intervient la diff\u00e9rence entre les appareils de qualit\u00e9 grand public et ceux de l'IIoT, en tant que facteur de stabilit\u00e9 du syst\u00e8me. Les composants de haute qualit\u00e9 devraient \u00eatre en mesure de fournir des signaux coh\u00e9rents m\u00eame en cas de variation de tension, de vibrations et de poussi\u00e8re, ce qui devrait constituer la base stable de l'ensemble de la superstructure num\u00e9rique.<\/p>\n\n\n\n La d\u00e9cision strat\u00e9gique \u00e0 ce niveau consiste \u00e0 \u00e9quilibrer la charge entre la p\u00e9riph\u00e9rie et le nuage. Nous nous \u00e9loignons de l'id\u00e9e que \u201ctout va dans le nuage\u201d. L'envoi de donn\u00e9es de capteurs \u00e0 haute fr\u00e9quence (\u00e9chantillonn\u00e9es \u00e0 10 kHz) \u00e0 un serveur distant est inefficace et introduit une latence inacceptable pour les boucles de s\u00e9curit\u00e9 critiques.<\/p>\n\n\n\n Le compromis \u00e0 ce niveau est l'\u00e9quilibrage de la charge entre la p\u00e9riph\u00e9rie et le nuage. Nous abandonnons l'id\u00e9e de tout transf\u00e9rer dans le nuage. La transmission de donn\u00e9es vibratoires \u00e0 haute fr\u00e9quence \u00e0 un serveur distant est inefficace et ajoute une latence inacceptable \u00e0 d'importantes boucles de s\u00e9curit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n La m\u00e9thode contemporaine est l'intelligence distribu\u00e9e. L'informatique p\u00e9riph\u00e9rique est le syst\u00e8me r\u00e9flexe de l'usine. Il \u00e9limine le bruit et n'envoie au r\u00e9seau que les signaux significatifs (anomalies ou tendances agr\u00e9g\u00e9es). Une telle architecture n\u00e9cessite des passerelles solides capables d'effectuer une traduction multiprotocole \u00e0 la p\u00e9riph\u00e9rie du r\u00e9seau, de sorte que le r\u00e9seau ne soit pas utilis\u00e9 pour stocker des torrents de donn\u00e9es, mais pour extraire des informations de grande valeur. Il s'agit de s'assurer qu'en cas de coupure de la connexion au r\u00e9seau externe, la s\u00e9curit\u00e9 des machines locales et les fonctions d'automatisation de base continuent de fonctionner.<\/p>\n\n\n\n La couche \"nuage\" n'est pas seulement un entrep\u00f4t de stockage, c'est le moteur de l'\u00e9volution syst\u00e9mique. La p\u00e9riph\u00e9rie s'occupe du pr\u00e9sent, tandis que l'informatique en nuage s'occupe de l'avenir. La richesse de cette couche r\u00e9side dans la boucle de r\u00e9troaction du jumeau num\u00e9rique. On ne peut pas se contenter de visualiser les donn\u00e9es collect\u00e9es sur un tableau de bord. L'application la plus avanc\u00e9e consiste \u00e0 utiliser la quantit\u00e9 massive de donn\u00e9es pour former des mod\u00e8les d'apprentissage automatique dans le nuage, puis \u00e0 renvoyer les mod\u00e8les mis \u00e0 jour et plus intelligents vers les appareils p\u00e9riph\u00e9riques. Il s'agit d'un syst\u00e8me d'auto-am\u00e9lioration dans lequel l'exp\u00e9rience d'une seule machine est utilis\u00e9e pour am\u00e9liorer l'intelligence de l'ensemble de la flotte. L'usine devient ainsi un syst\u00e8me dynamique qui optimise sa propre consommation d'\u00e9nergie et ses programmes de maintenance, en s'appuyant sur les meilleures pratiques mondiales gr\u00e2ce au big data.<\/p>\n\n\n\n L'usine intelligente est une vision tr\u00e8s s\u00e9duisante, mais dans la pratique, elle se heurte g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 des obstacles concrets. Deux obstacles communs ralentissent les applications et les projets IdO, \u00e0 savoir la d\u00e9sint\u00e9gration des protocoles de communication et le d\u00e9fi que repr\u00e9sente la mise \u00e0 jour des \u00e9quipements existants.<\/p>\n\n\n\n Les environnements industriels ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas normalis\u00e9s. Une usine peut comprendre une combinaison de protocoles d'automatisation, notamment Modbus, PROFIBUS, CAN, EtherCAT et OPC Classic. Ils diff\u00e8rent par leurs formats de paquets, leurs cycles de communication et leur synchronisation.<\/p>\n\n\n\n Cette fragmentation oblige les ing\u00e9nieurs \u00e0 coder des adaptateurs propri\u00e9taires pour chaque connexion, et l'int\u00e9gration prend du temps et est difficile \u00e0 mettre \u00e0 l'\u00e9chelle. Il en r\u00e9sulte des silos de donn\u00e9es, o\u00f9 les donn\u00e9es utiles sont enferm\u00e9es dans des machines isol\u00e9es parce qu'elles ne peuvent pas communiquer avec la plateforme centrale.<\/p>\n\n\n\n Les passerelles Edge multiprotocoles sont la solution. Au lieu d'\u00e9crire un code sp\u00e9cifique pour chaque machine, les fabricants peuvent installer des passerelles intelligentes qui sont intrins\u00e8quement multiprotocoles. Ces dispositifs sont situ\u00e9s \u00e0 la p\u00e9riph\u00e9rie et convertissent diff\u00e9rents langages de machine (tels que Modbus ou CAN) en une norme commune telle que OPC UA ou MQTT (JSON). En outre, l'utilisation de mat\u00e9riel d\u00e9fini par logiciel permet de configurer les protocoles de mani\u00e8re num\u00e9rique, ce qui rend le syst\u00e8me moins co\u00fbteux \u00e0 adapter et permet de le modifier pour r\u00e9pondre aux exigences futures.<\/p>\n\n\n\n La plupart des usines utilisent des \u00e9quipements vieux de 10 \u00e0 20 ans. Ces machines industrielles sont m\u00e9caniquement fiables mais num\u00e9riquement \u201cmuettes\u201d, d\u00e9pourvues de ports Ethernet ou de capteurs int\u00e9gr\u00e9s. Il est difficile de les num\u00e9riser en raison de plusieurs difficult\u00e9s :<\/p>\n\n\n\n Les strat\u00e9gies modernes de modernisation se concentrent sur des techniques peu invasives.<\/p>\n\n\n\n Si vous avez pour objectif de transformer votre \u00e9tablissement gr\u00e2ce \u00e0 l'IIoT, votre strat\u00e9gie doit commencer d\u00e8s la premi\u00e8re couche de l'architecture : le mat\u00e9riel. Aucune intelligence logicielle ne peut compenser des donn\u00e9es physiques peu fiables.<\/p>\n\n\n\n |
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