Comment atteindre une haute disponibilité dans les systèmes de contrôle modernes

De nos jours, assurer une haute disponibilité des systèmes de contrôle des machines industrielles est une nécessité fondamentale. La quatrième révolution industrielle, ou Industrie 4.0, présente des défis majeurs dans la fabrication ou la prestation de services, notamment l'optimisation des opérations, des systèmes plus flexibles, plus intelligents, plus disponibles.

De quoi dépend la disponibilité d'un système de contrôle et comment est-elle mesurée ?

Nous comprenons la disponibilité comme la possibilité qu'un système accomplisse son travail de manière satisfaisante lorsqu'il est nécessaire. En d'autres termes, il s'agit de la proportion de temps pendant laquelle un système peut effectuer son travail sans aucune défaillance.
Il est indiqué avec des valeurs en pourcentage supérieures à 99,9 %. Disponibilité =MTBF / (MTBF+MTTR), où MTBF est le temps moyen entre les pannes et MTTR est le temps moyen de réparation.
Cela signifie que tout ce qui limite cette capacité à remplir sa fonction réduira ce pourcentage. Ces pannes peuvent survenir à la suite de pannes matérielles, logicielles et d'infrastructure. De plus, les temps d'arrêt programmés pour effectuer la maintenance et/ou les mises à niveau du système doivent être pris en compte.

Exemple de calcul de disponibilité pour les systèmes de contrôle industriels

Prenons comme référence le calcul sur une période annuelle.

Nombre de neuf	% de disponibilité	Temps d'indisponibilité	Heure de disponibilité
2	99 %	3 jours 15 heures 36min	361 jours 8 heures 24 min
3	99,9 %	8 heures 45min	364 jours 16 heures 15 min
4	99,99 %	52min 36sec	364 jours 23heures 7min 24sec
5	99,999 %	5min 15sec	364 jours 23heures 53min 45sec
6	99,9999 %	30 secondes	364 jours 23heures 59min 30sec

Pourquoi l'industrie a-t-elle besoin d'une haute disponibilité ?

Les entreprises industrielles demandent pour la plupart une infrastructure robuste et sécurisée, avec des automates, des sauvegardes, des automatisations, des SCADA et toutes sortes de serveurs.

En fait, selon la loi sur la protection des infrastructures critiques (2011), il est essentiel que les systèmes SCADA aient une haute disponibilité, y compris, entre autres, la gestion des modifications et la sauvegarde des actifs d'automatisation tels que les automates, les SCADA et les IHM.

En d'autres termes, si votre entreprise dispose d'un système de production complexe et robuste, vous pourriez avoir besoin d'une haute disponibilité pour optimiser les temps d'arrêt et les interruptions de service.
Selon une étude de Price Waterhouse Cooper intitulée "Opportunités et défis de l'internet industriel" :La base de la quatrième révolution industrielle est la disponibilité de toutes les informations pertinentes en temps réel, qui est obtenue en connectant tous les éléments impliqués dans la chaîne de valeur.

Comment améliorer la disponibilité d'un système de contrôle ?

Il existe des points essentiels pour s'assurer que la disponibilité d'un système est améliorée :

1. Redondance des composants. C'est l'une des meilleures méthodes pour augmenter la disponibilité en cas de perte de visibilité ou d'arrêt des commandes. La redondance des composants élimine les points de défaillance uniques, répare, remplace ou récupère après une défaillance sans interrompre l'opération.
2. Conception du réseau. Le réseau est un système à haute disponibilité qui doit être géré à tout moment. C'est pourquoi les pannes de réseau imprévues représentent un autre point de défaillance potentiel pour les systèmes à haute disponibilité. Pour cela, la création d'une stratégie de réseau redondant sera vitale pour éviter d'éventuels incidents.
3. Diagnostics . Être capable de diagnostiquer les éléments du système de contrôle sera la clé de la détection précoce des défaillances de production potentielles.
4. Virtualisation. Disposer de systèmes d'exploitation et de plates-formes qui réduisent la dépendance des logiciels vis-à-vis du matériel lors de l'exécution contribuera à réduire les restrictions tout au long de la durée de vie du système.
5. Échange à chaud. Le remplacement à chaud est le seul moyen d'assurer une haute disponibilité dans une ligne de production. Autrement dit, lorsqu'un équipement doit être remplacé, cela doit être fait sans affecter le processus de production, en restaurant la redondance à ce stade.
6. Modifications en ligne . Pour garantir une haute disponibilité, les systèmes doivent permettre l'ajout, la modification ou l'amélioration de la configuration du matériel et des logiciels sans arrêter l'installation.
7. Maintenance prédictive . La maintenance prédictive fait partie des techniques qui peuvent aider les entreprises du secteur à augmenter la disponibilité de leurs équipements. Basé sur l'application des technologies de Machine Learning, il permet d'anticiper d'éventuels dysfonctionnements de ces équipements. De cette façon, des mesures peuvent être prises avant qu'elles ne se produisent, ce qui minimise les impacts possibles sur la production.

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