Évolution de l'intelligence d'usine : de l'expertise humaine à l'automatisation intelligente

Les usines intelligentes ont existé depuis l'origine historique de la fabrication, mais l'intelligence — définie comme l'acquisition et l'application de connaissances manufacturières — résidait seulement avec le personnel de l'usine.

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

En dépit de ces limitations, une intelligence d'usine centralisée a été atteinte à des échelles modestes à travers un ensemble déterministe de bas niveau de commandes et réponses numériques. Une expérience en intelligence d'usine centralisée à grande échelle fut le Protocole d'Automatisation de Fabrication (MAP) de General Motors en 1982, opérant sur protocole de réseau bus à jeton (IEEE 802.4). L'expérience d'intelligence d'usine activée MAP s'est terminée en 2004 car il était difficile de maintenir la fiabilité opérationnelle.

L'une des raisons les plus importantes était un manque de résilience système, un inconvénient des standards et protocoles de communication d'usine déterministes requis. Une autre raison était que les machines connectées ne pouvaient pas continuer à opérer à quelque niveau que ce soit quand les instructions n'étaient pas fournies par un système central.

Une analogie pourrait être faite à l'infrastructure mainframe-vers-terminal qui est devenue obsolète dans les années 1990 avec le développement du PC et de l'informatique distribuée. Plusieurs changements significatifs ont permis le développement de machines intelligentes pour l'usine intelligente. Le premier est l'extension de l'infrastructure LAN Ethernet ubiquitaire de l'IT au terrain d'usine, permettant des téléchargements 3D rapides de définition basée sur modèle (MBD), et téléversements de données processus et produit.

Deuxièmement, les jumeaux numériques d'aujourd'hui sont intelligents en ce qu'ils possèdent une conscience non seulement de leurs capacités et statut opérationnel, mais du travail qui peut être effectué sur toute MBD particulière. De cette manière, les machines intelligentes peuvent soumissionner sur des tâches, un peu comme leurs partenaires humains. Le jumeau numérique d'une machine intelligente n'a pas besoin d'instructions déterministes de bas niveau, mais répond plutôt à une MBD soumise, et, si sélectionnée, fait un vrai travail avec son homologue physique.

Finalement, trois technologies de base standardisées — HTML, CSS et JavaScript — sont reconnues comme permettant l'adoption généralisée de l'Internet et l'émergence de systèmes globaux intelligents. On envisage que des technologies de base standardisées similaires permettront l'Internet Industriel et l'intelligence d'usine dans la fabrication discrète. Les standards majeurs de l'Internet Industriel incluent STEP (ISO 10360) pour les définitions basées sur modèle, MTConnect pour les données processus, et Quality Information Framework (QIF) pour les données produit.

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

QIF permet à l'équipement de mesure assisté par ordinateur de consommer et produire des données structurées et contextualisées en utilisant un format non-propriétaire similaire. Les trois standards et leurs implémentations initiales progressent dans les métriques de maturité manufacturière.