Internet des objets industriel et l'essor de la pneumatique intelligente

Nous avons tous entendu le battage médiatique sur l'Internet des Things (IoT) et son impact révolutionnaire sur la fabrication. Mais, malheureusement, l'adoption de la technologie industrielle de l'Internet des objets ne se produit pas aussi rapidement que les partisans du concept l'avaient prédit.

Qu'est-ce qui nous empêche de voir une adoption plus large de l'Internet des objets industriel, en particulier dans le domaine pneumatique ?

Pour les utilisateurs finaux responsables de la maintenance des machines et de leur fonctionnement, la voie est claire. Vous pouvez demander à un système IoT de fournir des données à partir de la machine et de vous assurer que les systèmes ou les composants de cette machine fonctionnent dans leur plage normale. À cet égard, ce sont les utilisateurs finaux qui poussent à la mise en œuvre de l'Internet des objets industriel.

La déconnexion est souvent avec les constructeurs de machines. Ils peuvent avoir plusieurs clients qui les poussent vers des solutions IoT, alors les OEM demandent :« Comment implémentez-vous cela ? Qui a le produit pour faire ça ? Et que devrions-nous surveiller ?"

La pneumatique a eu des caractéristiques de diagnostic différentes pendant un certain temps. Par exemple, nous pouvons sentir aujourd'hui si la puissance est trop faible ou trop élevée, ou s'il y a un court-circuit dans un système d'E/S qui a causé une sorte de panne. Et maintenant, nous allons encore plus loin avec des capteurs et la possibilité d'utiliser des systèmes d'E/S pour examiner les éléments qui commandent les actionneurs. L'aspect avec lequel les gens se débattent est :« J'ai toutes ces données, mais qu'est-ce que cela signifie ? Comment transformer ces données en informations utiles ? » C'est la grande pierre d'achoppement aujourd'hui.

Désormais, l'accent est mis sur ce que vous pouvez faire avec ces données pour les convertir en informations utiles et réagir ou même prévoir les défaillances. Par exemple, le capteur programmable Emerson Aventics ST4-2P fait partie de notre gamme de produits depuis des années. Il mesure la distance de déplacement et la vitesse des vérins pneumatiques. Nous pouvons sentir la vitesse du piston dans le cylindre. Mais nous pouvons également utiliser ces données provenant des capteurs pour surveiller les coussins et les amortisseurs à l'intérieur du cylindre afin de s'assurer qu'ils fonctionnent dans une certaine fenêtre de spécifications. Si vous interpolez ces données, vous pouvez trouver un moyen de vous assurer que le cylindre fonctionne comme prévu et déterminer rapidement quand ce n'est pas le cas.

Vous pouvez voir les données aujourd'hui dans l'API et, avec une passerelle comme le moniteur pneumatique intelligent Aventics, vous pouvez analyser les données pour créer des informations utilisables pour comprendre ce qui se passe avec la machine.

OEM fonctionnant avec des composants pneumatiques tels que l'Emerson Aventics illustré ici peut développer une architecture IoT pour garantir que les capteurs appropriés sont en place et détectent les bonnes choses pour aider à maintenir une machine en marche à plein temps.

Prenons par exemple la consommation d'énergie. Vous pouvez mesurer la pression d'air entrant dans le système. Vous pouvez mesurer le débit et le corréler à un événement et conclure que lorsque vous allumez une vanne donnée, vous obtenez un certain débit, ce qui signifie que si ce débit dévie la prochaine fois que la vanne s'allume, il doit y avoir un problème avec le système. Peut-être que le tube est sorti ou peut-être que les joints s'usent dans le cylindre. Vous savez que quelque chose ne va pas, mais que faites-vous de ces informations et comment vous l'utilisez, c'est le différenciateur alors que les constructeurs de machines cherchent à mettre en œuvre des moyens d'exploiter les capacités de l'IoT.

L'OEM et le fabricant de composants ont tous deux la responsabilité de résoudre les problèmes qui sont découverts à partir des données. Notre approche IoT n'est pas « IoT in a Box ». Il y a une certaine nature consultative. Les OEM et les utilisateurs finaux souhaitent généralement bénéficier d'une surveillance supplémentaire pour s'assurer que les processus de leurs machines sont correctement contrôlés. Nous pouvons travailler avec l'OEM pour proposer une architecture IoT pour nous assurer que les capteurs appropriés sont en place et détectent les bonnes choses pour aider à garder cette machine en marche à plein temps.

L'important est que les fabricants de composants qui équipent la machine doivent se parler et comprendre comment la pneumatique entre en jeu, afin qu'il puisse y avoir un véritable partenariat lorsqu'il s'agit de discuter de l'IoT avec les clients. Lorsque vous arriverez au niveau du terrain, vous disposerez de pneumatiques, d'entraînements, de contrôleurs et de systèmes d'E/S. La clé est de savoir comment les données transitent entre ces éléments et de s'assurer que les données arrivent là où elles doivent aller, que ce soit localement sur un serveur Web ou vers un système cloud.

Revenons à l'exemple de la consommation d'énergie :le meilleur moyen de réaliser des économies d'énergie est d'éteindre le compresseur. Cela semble simple. Bien que nous ne fabriquions pas de compresseurs et que nous ne fabriquions pas de systèmes de contrôle pour les compresseurs, avec une pneumatique intelligente, nous pouvons indiquer au système de contrôle du compresseur quelle sera la demande d'air au cours des 12 prochaines heures. Et à partir de là, les commandes peuvent éteindre le compresseur en conséquence, car il n'a peut-être pas besoin de tout cet air. Ce n'est qu'un exemple de composants et de systèmes « parlant » entre eux pour affecter les économies d'énergie.

Les clients commencent lentement à se familiariser avec le concept d'un niveau supérieur d'analyse et de partage de données. Plus important encore, cela dépend de votre interlocuteur dans le processus de conception de la machine. Dans le passé, lorsque nous travaillions avec des concepteurs de machines, nous discutions de sujets tels que l'alimentation électrique et le raccordement à l'air. Maintenant, la discussion doit impliquer des facteurs tels que les connexions réseau, la sécurité et les connexions VPN.

Il est plus important que jamais d'inclure le service informatique dans l'architecture de conception et de discuter de l'apparence de ces connexions et de la manière dont les données se déplacent. Les problèmes de sécurité sont également importants, en particulier pour les utilisateurs finaux, vous devez donc impliquer des experts informatiques dès le début de la conception pour comprendre ce que sont les données, combien de données, où vont les données et comment elles vont se connecter. Il n'était pas nécessaire de le faire dans le passé.

Comment toutes ces choses vont-elles fonctionner ensemble pour améliorer la situation d'un fabricant ? Une vision est de permettre un processus de maintenance hautement autonome. Pour nous, cela signifie que le circuit pneumatique, ou en fin de compte la machine, a une disponibilité de 100 pour cent et ne tombe jamais en panne. Évidemment, les composants s'usent; les vannes et les cylindres passent par leurs cycles de vie spécifiés et doivent être remplacés. Mais les données sont là pour prédire les pannes avant qu'elles ne surviennent, c'est donc là qu'intervient la maintenance prédictive.

Par exemple, une application prédit la dégradation des performances d'éléments tels que les vannes pneumatiques. Sur la base d'une référence de cycle de vie et de crédits de cycle de vie B10, nous pouvons utiliser les données pour savoir quand une vanne donnée atteindra 75 millions de cycles et devra être remplacée. L'opérateur peut recevoir un message de défaillance prédictive et remplacer la vanne avant que la production ne soit interrompue.

En utilisant les données des capteurs, nous pouvons également prédire quand un amortisseur à l'extrémité de l'actionneur se détériore en détectant une augmentation de la vitesse du cycle, même de quelques millisecondes. Cela déclencherait une alarme ou même enverrait un e-mail automatique au fournisseur de composants indiquant que la maintenance doit être terminée ou que le composant est prêt à être remplacé. Le système pourrait même générer une commande et un nouveau composant serait automatiquement expédié au client, de sorte que l'installation pourrait être planifiée pour minimiser les temps d'arrêt de la production.

L'objectif final est d'utiliser les données pour fournir des informations afin de garantir que les machines ne tombent jamais en panne ; qu'ils s'auto-diagnostiquent ; et que les utilisateurs finaux sachent ce qui se passe et que la machine continue de fonctionner.

Mark Densley est directeur du développement commercial au sein de la division d'automatisation d'usine d'Emerson Automation Solutions.