Comment l'intelligence d'usine évolue

Des usines intelligentes ont existé depuis la création historique de la fabrication, mais l'intelligence, définie comme l'acquisition et l'application des connaissances de fabrication, n'appartenait qu'au personnel de l'usine.

Avec l'avènement des technologies de commande numérique (NC) puis de commande numérique par ordinateur (CNC), les machines d'usine ont acquis des capacités d'E/S numériques mais n'étaient toujours pas intelligentes. Les machines numériques, bien que de plus en plus productives, n'avaient aucune conscience d'elles-mêmes, de leur environnement ou des tâches en cours ou à effectuer.

Malgré ces limitations, l'intelligence d'usine centralisée a été réalisée à des échelles modestes grâce à un ensemble déterministe de bas niveau de commandes et de réponses numériques. Une expérience d'intelligence d'usine centralisée à grande échelle était le protocole d'automatisation de la fabrication (MAP) de General Motors de 1982, fonctionnant sur le protocole de réseau de bus à jeton (IEE 802.4). L'expérience d'intelligence d'usine activée par MAP a pris fin en 2004 car il était difficile de maintenir la fiabilité opérationnelle.

L'une des raisons les plus importantes était le manque de résilience du système, un inconvénient des normes et protocoles de communication d'usine déterministes requis. Une autre raison était que les machines connectées ne pouvaient continuer à fonctionner à aucun niveau lorsque les instructions ne provenaient pas d'un système central.

Une analogie pourrait être faite avec l'infrastructure mainframe-terminal qui est devenue obsolète dans les années 1990 avec le développement du PC et de l'informatique distribuée. Plusieurs changements importants ont permis le développement de machines intelligentes pour l'usine intelligente. Le premier est l'extension de l'infrastructure LAN Ethernet omniprésente de l'informatique à l'atelier, permettant des téléchargements 3D rapides de définitions basées sur des modèles (MBD) et des téléchargements de données de processus et de produits.

Deuxièmement, les jumeaux numériques d'aujourd'hui sont intelligents en ce sens qu'ils connaissent non seulement leurs capacités et leur statut opérationnel, mais aussi le travail qui peut être effectué sur n'importe quel MBD particulier. De cette manière, les machines intelligentes peuvent enchérir sur des tâches, tout comme leurs partenaires humains. Le jumeau numérique d'une machine intelligente n'a pas besoin d'instructions déterministes de bas niveau, mais répond à la place à un MBD soumis et, s'il est sélectionné, effectue un travail réel avec son homologue physique.

Enfin, trois technologies de base normalisées – HTML, CSS et JavaScript – sont reconnues comme permettant l'adoption généralisée d'Internet et l'émergence de systèmes mondiaux intelligents. Il est prévu que des technologies de base normalisées similaires permettront l'Internet industriel et l'intelligence d'usine dans la fabrication discrète. Les principales normes Internet industrielles incluent STEP (ISO 10360) pour les définitions basées sur des modèles, MTConnect pour les données de processus et Quality Information Framework (QIF) pour les données de produit.

STEP porte la plupart, sinon la totalité, de l'intention de conception en tant que modèle sémantique 3D dans un format non propriétaire dérivé du modèle maître natif d'un système de CAO. MTConnect permet aux équipements de fabrication assistée par ordinateur de consommer et de produire des données de processus structurées et contextualisées à l'aide d'un format non propriétaire.

QIF permet aux équipements de mesure assistés par ordinateur de consommer et de produire des données structurées et contextualisées en utilisant un format similaire non propriétaire. Les trois normes et leurs mises en œuvre initiales progressent dans les mesures de préparation à la fabrication.