Les nombreux avantages des usines connectées IIoT intelligentes

L'Internet industriel des objets (IIoT) continue de pousser le potentiel de la quatrième révolution industrielle, alias Industrie 4.0. Cette ère industrielle comprend des technologies d'automatisation intégrées et de puissants capteurs sans fil qui pilotent la fabrication et la production dans des usines connectées intelligentes.

Tendance vers plus d'automatisation

De nombreux appareils IIoT dans les systèmes autonomes d'usine intelligents se combinent avec l'intelligence artificielle (IA), l'infrastructure informatique de pointe mobile (MEC), les caméras, les systèmes de contrôle, la vision par ordinateur, la réalité augmentée (AR), la robotique et l'apprentissage automatique (ML) pour le temps réel , communication de données interactive. Ces technologies d'automatisation innovantes évoluent continuellement de la "science-fiction" à l'adoption commerciale à grande échelle.

À mesure que cette ère de transformation numérique avance, nous voyons de plus en plus la robotique alimentée par l'IoT, l'IA, le ML et davantage d'innovations dans les usines connectées intelligentes. Nous sommes à une époque extraordinaire de connectivité, d'interopérabilité et d'automatisation bien au-delà de la simple interaction machine à machine (M2M). Les données IoT provenant d'une plate-forme diversifiée de solutions de détection sans fil peuvent transformer les opérations des usines connectées.

Un temps de décisions en temps réel

Aujourd'hui, les machines d'usine connectées prennent bon nombre de leurs propres décisions en temps réel, compatibles IoT-AI-ML, pour contrôler et automatiser les processus et assurer le bon fonctionnement de la production. Simultanément, la direction du siège social et de l'usine surveille à distance l'équipement, les travailleurs et les machines à l'aide de capteurs sans fil longue portée à faible consommation d'énergie et prend rapidement des décisions basées sur les données pour :

• Améliorer les coûts et l'efficacité opérationnelle

• Améliorer la production et la sécurité des produits

• Prédire la maintenance des machines et des équipements

• Transformez les processus métier et la valeur

De précieuses informations sur les données proviennent de machines connectées

La disponibilité est tout dans la fabrication. Lorsqu'une machine fonctionne mal ou tombe en panne, cela peut avoir des répercussions sur l'augmentation du délai de mise sur le marché et des temps d'arrêt potentiellement dommageables jusqu'à la livraison du produit et le service client.

Les données de l'IIoT sont la « monnaie » de l'usine intelligente et connectée. Il produit une valeur réactive, prédictive et même transformatrice en influençant fondamentalement comment et quand une personne ou une machine prend le contrôle, apporte des corrections, effectue la maintenance et rationalise la production. Les données exploitables de l'IIoT sont le principal avantage d'une usine connectée.

L'utilisation des données pour alimenter les tableaux de bord, les outils d'analyse et les systèmes de gestion opérationnelle conduit une organisation à améliorer l'innovation, l'efficacité et la rentabilité. Les données des capteurs sans fil activent la valeur de l'IIoT dans une usine, des réactions correctives plus rapides à la gestion prédictive en passant par l'innovation commerciale transformatrice.

Aidez les données des capteurs Factory à prospérer

Les personnes et les machines doivent collaborer et partager des informations de manière transparente pour orchestrer des performances de production idéales. Des capteurs sans fil intégrés ou connectés à pratiquement tous les actifs peuvent fournir les données dont les responsables ont besoin pour faire fonctionner l'usine et affiner les processus.

Les fabricants peuvent utiliser de nombreuses stratégies pour s'assurer que les données des capteurs sans fil leur donnent le plus de valeur de leur usine connectée. Voici trois approches importantes de gestion des données.

• Exploitez les fonctions autonomes des systèmes de contrôle. De nombreux actifs critiques fonctionnent ensemble comme une unité transparente dans une usine connectée. Mais deux des actifs les plus importants sont les systèmes de contrôle industriels (ICS) et les contrôleurs logiques programmables (PLC). Un SCI fonctionne pour exécuter et automatiser les processus industriels en gérant collectivement les données, les appareils, les systèmes, les réseaux et les contrôles dans toute une usine. En comparaison, un automate peut fonctionner seul en tant que hub de collecte de données de capteur ou s'intégrer dans un SCI en tant que composant de contrôle critique du système global.

La maintenance prédictive dépend des SCI et des automates. Les données en temps réel des capteurs qu'ils reçoivent, traitent et mettent en œuvre sont vitales pour le fonctionnement, la maintenance et l'automatisation d'une usine.

Les fabricants peuvent tirer parti de diagnostics avancés, d'analyses et d'informations à l'aide de données provenant de systèmes de capteurs pour augmenter la productivité, réduire les coûts et améliorer la sécurité. Un SCI est au cœur de cette entreprise. Les processus automatisés lancés à partir des SCI libèrent les professionnels de l'informatique et des technologies opérationnelles (OT) pour optimiser l'usine sans avoir à se soucier des tâches de maintenance réactives ou de routine. Les responsables d'usine peuvent connaître à l'avance les problèmes de performances des machines et passer à une maintenance planifiée plutôt que répétitive. Avec les données des capteurs filtrées via un SCI, les techniciens peuvent savoir quelles machines contrôler et quand elles ont besoin d'être entretenues.

• Supprimez les barrières et les silos de données. Les ensembles de données ne doivent pas rester dans des départements individuels. Il était essentiel d'éliminer les silos de données lorsque l'ère de l'information a commencé, et c'est encore plus impératif depuis que les machines ont commencé à parler entre elles et avec nous.

Une multitude d'idées révolutionnaires et d'opportunités de changement d'entreprise peuvent provenir de l'exploration de données IIoT - c'est l'un de ses principaux avantages. L'analyse des données doit être effectuée de manière transparente à travers le spectre des niveaux micro à macro - de l'analyse des performances des machines individuelles à l'usine connectée collectivement. Vous êtes le mieux placé pour innover lorsque les obstacles à l'accès et à l'analyse des données IIoT sont supprimés pour tous, des responsables de la maintenance de la ligne de production aux analystes commerciaux en passant par les cadres.

• Adoptez une approche simplifiée du partage de données. À l'échelle industrielle mondiale, l'IIoT génère des volumes massifs de données. Même à une échelle beaucoup plus petite, la direction de l'usine peut toujours être submergée par la vitesse et le volume des données. L'informatique de périphérie peut aider en fournissant des données de capteur exploitables aux responsables d'usine et aux machines de première ligne pour prendre des décisions rapides ou automatisées en temps réel. Avec des capteurs intelligents et des passerelles faisant de l'informatique de périphérie - la méthode de capture, de stockage et de traitement efficaces des données là où elles sont générées - les gestionnaires n'ont pas à analyser une grande quantité de données brutes pour agir. Ils n'ont pas non plus besoin d'attendre que les données soient envoyées vers le cloud, exportées, cartographiées et analysées pour arriver à la même conclusion que les appareils périphériques déjà livrés.

Bien qu'il soit important d'améliorer constamment l'accès et l'analyse des données, il est essentiel de ne pas surcharger quiconque n'est pas un analyste de données. Limitez les alertes de données, les flux et les rapports à ce qui s'applique au rôle d'une personne. Lorsque vous glanez de nouvelles informations importantes sur les données, assurez-vous que les principales parties prenantes sont conscientes et expliquez pourquoi des points de données spécifiques sont importants pour différents services.

Les plates-formes de capteurs sans fil prennent en charge la maintenance et l'optimisation commerciale

Il est important d'adopter une approche prudente et systématique de l'automatisation des usines. Peu importe le degré d'automatisation de votre usine si vous ne savez pas qu'une machine vibre trop. La machine vibrante pourrait signifier qu'elle est prête à mal fonctionner. À son tour, cette défaillance pourrait entraîner la mise hors ligne de tout ou partie d'un système automatisé de machines, créant ainsi des temps d'arrêt imprévus et inutiles. La leçon ici est que l'automatisation peut s'effondrer même lorsqu'un seul rouage est desserré.

Une plate-forme de capteurs sans fil à faible consommation d'énergie et à longue portée répartis dans une usine peut remédier à cela - une solution fondamentale fonctionnant indépendamment des systèmes d'automatisation, mais complémentaire de ceux-ci. Ce réseau de capteurs peut comprendre des accéléromètres, des vibromètres, la détection et la mesure de tension et de courant, l'inclinaison, le mouvement infrarouge passif (PIR), la température, la qualité de l'air, l'humidité et bien d'autres.

Une plate-forme de capteurs sans fil en réseau fonctionnant principalement dans les coulisses garantit que la surveillance principale des performances et de l'état de votre usine connectée est non seulement prédictive, mais transformée en optimisation et innovation commerciales.

Composants clés de la plate-forme de capteurs

Afin de suivre le rythme de l'évolution de l'industrie 4.0, les usines connectées s'efforcent de mettre en œuvre les éléments suivants.

• Fonctionnez sur une plate-forme de capteurs de qualité industrielle, sans fil et à faible consommation, axée sur la transmission de données en temps réel, la maintenance prédictive et l'augmentation de la disponibilité. Un réseau de capteurs sans fil peut être conçu pour :

  • Ne consomme de l'énergie que lorsque les capteurs communiquent, économisant ainsi l'énergie et prolongeant la durée de vie de la batterie

  • Envoyez des alertes instantanées par SMS, e-mail ou appel vocal lorsque les paramètres prédéfinis sont dépassés

  • Fournir des données de tendance et des journaux de données pour des informations générales et des données de conformité

  • Rationalisez la collecte, la transmission et l'analyse des données avec des algorithmes préconfigurés et un traitement à la demande à l'aide de capteurs et de passerelles Edge plutôt que de surveiller manuellement les machines et de collecter des données sur des listes de contrôle du presse-papiers. Ensuite, filtrez les données via les systèmes de contrôle à l'aide d'interfaces de programmation d'applications (API), de passerelles série Modbus et d'automates. Seules les données exploitables et les alertes de capteur circuleront en temps réel grâce à cette pratique, et les données brutes peuvent être enregistrées ou stockées dans une base de données pour une analyse ultérieure.

  • Intégration avec les systèmes de gestion des bâtiments (BMS) via le protocole de communication de données Building Automation and Control Network (BACnet™) ou Modbus TCP/IP

• Renforcez la gestion des risques en ajoutant une plate-forme de sécurité des données de bout en bout au réseau de capteurs dans l'usine.

  • Utilisez des systèmes de capteurs qui incluent le chiffrement des données à l'aide de l'algorithme d'échange de clés Diffie-Hellman et du chiffrement à clé symétrique AES-128 (Advanced Encryption Standard) (AES-128) Cipher Block Chaining (CBC) pour protéger les données contre les violations.

  • Protégez les serveurs Web et les navigateurs connectés à un réseau de capteurs grâce au chiffrement TLS (Transport Layer Security).

  • Ajoutez l'authentification Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) 256 bits pour protéger les données du point de génération à la consommation. Un jeton de données sécurisé est évalué via une fonction de hachage cryptographique par rapport à une clé secrète unique par capteur.

• Améliorez la fiabilité de la communication des capteurs sans fil à longue portée avec le spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS) sans fil. Grâce à ce spectre fiable à longue portée et robuste, les signaux se propagent et sautent parmi les fréquences radio qui changent rapidement. Ce spectre de communication est très résistant aux interférences et les signaux sont difficiles à intercepter car ils ne transmettent que sur des intervalles extrêmement courts. Cela rend le FHSS essentiellement cybersécurisé. Avec FHSS, les communications de données des capteurs sans fil ont :

  • Forte immunité contre les obstructions physiques, les systèmes de radiofréquences sans fil externes et les interférences électromagnétiques (EMI)

  • Connectivité jusqu'à plus de 1200 pieds dans les environnements de fabrication

• Les directeurs d'usine connectés peuvent utiliser un système sans fil intégré pour optimiser tous les aspects des opérations d'une usine. Ils peuvent mettre en place des systèmes d'automatisation parallèlement à l'optimisation des processus de maintenance et de production, par exemple.

  • Ajoutez des véhicules guidés autonomes pour le prélèvement et l'emballage de l'inventaire, la manutention, le placement et la livraison.

  • Utilisez des robots industriels pour souder à l'arc et par points, entretenir des machines, peindre des produits, soulever et assembler, coller et connecter des pièces, et plus encore.

  • Fixez des accéléromètres aux chaînes de montage et aux bras robotiques, des compteurs de vibrations aux moteurs des machines, des capteurs d'inclinaison pour détecter le fonctionnement sûr des machines et des ampèremètres pour surveiller la consommation d'énergie.

  • Installez des capteurs de température et d'humidité dans les systèmes CVC, les zones de production et les moteurs, ainsi que des capteurs de mouvement PIR dans les zones restreintes et de contrôle de la production.

L'essentiel

Les fabricants doivent mettre en œuvre une plate-forme de capteurs IIoT qui fournit des données exploitables en temps réel pour prévoir les temps d'arrêt des machines, augmenter l'efficacité opérationnelle, augmenter les résultats et tirer parti de la dernière révolution industrielle.

Cet article a été écrit par Brad Walters, fondateur et PDG de Monnit (South Salt Lake, UT). Pour plus d'informations, contactez M. Walters à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir. ou visitez ici .