IIoT : transformer les mots à la mode industriels en vrais gains business

L'Internet Industriel des Objets permet la fabrication avancée

Il y a beaucoup de phrases à la mode dans la fabrication : l'Internet Industriel des Objets (IIoT), Industrie 4.0 et l'Usine Numérique. « Parfois c'est beaucoup de mots à la mode. Parfois il y a beaucoup de réalité derrière », dit Roger Hart, gestionnaire recherche et développement de Siemens (Berlin et Munich, Allemagne). « La numérisation change beaucoup de choses. C'est vraiment le moteur de nouveaux modèles business dans de nombreux cas », dit Hart. « Les gens découvrent qu'une fois qu'ils numérisent de plus en plus leur fabrication, ils sont capables de monétiser de plus en plus d'aspects des données et informations qu'ils peuvent collecter. »

L'IIoT fait référence à l'équipement industriel « connecté » capable de générer, collecter et transmettre des données depuis les machines. La maintenance peut se faire via des dispositifs tels que tablettes ou smartphones. Plus de données sont générées et elles sont partagées plus largement dans une opération de fabrication.

« Ce n'est pas juste, "Hé voici comment on devrait automatiser ça" », dit Tim Wormus, un vice-président régional Siemens. L'IIoT, dit-il, permet aux fabricants « de se connecter à tous ces différents dispositifs et puis rassembler pour un tout cohérent. »

Grands noms dans l'IIoT

De grands noms dans la fabrication, tels que Siemens et General Electric Co. (Boston), sont parmi ceux qui travaillent à transformer les phrases à la mode en réalité.

« Le cœur des efforts de GE dans le domaine de l'Internet Industriel des Objets est autour de la convergence de notre travail dans la création de jumeaux numériques, ou modèles numériques de nos systèmes industriels », dit Peter Koudal, scientifique recherche senior GE, technologies chaîne d'approvisionnement.

« Avec les avancées en puissance de calcul sur les dernières décennies, nous avons maintenant la capacité de non seulement collecter et analyser les données les plus importantes », continue-t-il. « Nous pouvons [aussi] créer des jumeaux numériques plus puissants et construire des systèmes de contrôle dans nos machines pour tirer plein avantage de ces jumeaux. C'est ce que l'émergence de l'IIoT rend possible. »

Siemens voit les jumeaux numériques dans trois domaines. « Jumeau numérique du produit ; le jumeau numérique de production, qui permet la planification de vos processus de production ; et le jumeau numérique de performance », dit Bill Boswell, vice-président marketing pour le groupe solutions cloud applications de Siemens. « Si vous avez un produit IoT-activé, vous devez l'ingénier dans le produit. Nous avons les outils qui permettent ça. »

Dit autrement, un jumeau numérique « est un modèle virtuel d'un processus ou système, et sert de pont entre le monde physique et numérique », dit J.J. Chuang, directeur général, DMG Mori Software Technology Solutions USA, partie de DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). « Le monde virtuel requiert l'agrégation de données du monde physique pour analyse de données et surveillance système à travers un système basé IIoT pour résoudre les problèmes avant qu'ils n'arrivent même et prévenir les temps d'arrêt en utilisant des simulations. »

DMG Mori, dans ses matériaux promotionnels, dit qu'il « a rendu ses machines prêtes pour la numérisation depuis 2013 » avec l'app CELOS et interface utilisateur. L'entreprise dit qu'elle étend sa gamme de services CELOS « avec logiciel intelligent et matériel connectif. » DMG Mori dit que plus de 10 000 machines CELOS ont été installées.

Selon les dirigeants, l'IIoT permet encore plus d'automatisation qu'avant.

« L'IIoT rassemble un envoi, contrôle et IT [technologie information] plus robustes », dit John Younes, co-fondateur et COO de Litmus Automation (Toronto, ON et San Jose, CA). « L'IT aura maintenant plus de supervision sur tous les dispositifs sur le terrain d'usine à travers multiples usines. »

De plus, Younes dit, « L'IT devra aussi collaborer avec l'OT [technologie opérationnelle] pour fournir une stratégie d'automatisation plus robuste. » Un domaine où les fabricants s'attendent à ce que l'IIoT entre en jeu est le déploiement de robots collaboratifs ainsi qu'améliorer la performance de robots conventionnels.

L'IIoT promeut les cobots

Les robots collaboratifs, connus comme cobots, sont capables de travailler en proximité proche des humains. Jusqu'ici, les robots ont effectué des tâches tandis que séparés des opérateurs humains et employés production.

L'IIoT avec « capteurs avancés et le réseau de dispositifs intelligents… promeut les robots collaboratifs sur le terrain d'usine et permet aux humains et robots de travailler ensemble de manière sûre et efficace dans un environnement sans cage », dit Chuang de DMG Mori. Avec plus de cobots, « travailleurs et robots travailleraient ensemble efficacement dans une cellule sans cage sans risque de dommages et blessures. »

GE sonne une note similaire.

« À ce stade, nous entrons dans une période où vous verrez robots et humains travailler plus collaborativement », dit Koudal. « La clé pour rendre cette collaboration plus forte est de permettre aux robots de se rapporter plus instinctivement aux humains comme deux humains se rapporteraient l'un à l'autre. L'intégration de l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique seront les clés pour nous pousser sur ce chemin. »

Le fabricant de robots FANUC Corp. (Oshino, Japon et Hoffmann Estates, IL) a activement développé des modèles cobot, comme le CR-35iA, qui a une charge utile de 35 kg (77 lb). Le robot s'arrête quand ses capteurs détectent un contact avec un opérateur ou objets dans une cellule de travail.

Selon l'entreprise, l'IIoT sera un boost pour les robots généralement.

« L'IIoT permettra une plus grande utilisation de TOUS les robots, pas juste robots collaboratifs », Amanda Nixon, ingénieure FANUC pour robots collaboratifs, et Greg Buell, ingénieur senior pour robots collaboratifs, ont écrit en réponse aux questions de Manufacturing Engineering. « L'IIoT pourrait aider à détecter des changements dans divers paramètres de sécurité de n'importe quel système robot et notifier l'usine s'il y a des changements non planifiés se produisant pour assurer que le système reste sûr comme il a été conçu. »

En plus, ils ont écrit, « À long terme, l'IIoT pour robots traditionnels signifie détecter inefficacités et problèmes plus tôt pour économiser temps et argent, tout en améliorant la qualité. Ce sera la même chose pour systèmes robotiques collaboratifs déployés dans des usines utilisant l'IIoT. »

Besoin de cybersécurité

La Troisième Loi de Newton est que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Avec l'IIoT, l'équivalent est pour chaque avancée technologique, le plus grand le besoin de cybersécurité.

« La plupart des dispositifs industriels n'ont jamais été conçus pour être exposés sur un lien réseau ouvert vers Internet », dit Younes de Litmus Automation. « Comme conséquence, ils n'ont pas la sécurité appropriée en place pour protéger les données d'être volées ou piratées. »

« Beaucoup de systèmes ne sont aussi pas capables de parler au cloud ou supporter communications bidirectionnelles », continue-t-il. « Les données devraient être sécurisées en utilisant des protocoles et mécanismes de sécurité standardisés, classe entreprise. Les OEM et fabricants devraient authentifier les dispositifs et chiffrer le transport de données de bout en bout. »

« C'est critique que la sécurité soit adressée à chaque niveau quand on construit une solution IIoT », dit Joe Gazzarato, directeur FANUC Système Cloud Zero Down Time et développement applications. « Il doit y avoir plus de partenariats entre fournisseurs de solutions et entreprises technologie information. »

Dans le cas de FANUC, il s'est joint à Cisco pour la cybersécurité pour Zero Down Time, son application IIoT, aussi connue comme ZDT. « Des partenaires comme Cisco peuvent aider les fournisseurs de solutions avec meilleures pratiques pour architectures réseau en usine, configurations pare-feu, protection données IIoT en transmission et au repos, etc. », dit Gazzarato.

Koudal chez GE prend une vue similaire.

« Simplement dit, la cybersécurité doit devenir encore plus vigilante », dit-il. « Et ça ne peut pas être une stratégie unidimensionnelle où vous construisez juste un meilleur pare-feu. Par exemple, nous croyons que l'utilisation de jumeaux numériques et contrôles peut vous permettre d'avoir un système qui non seulement agit comme bouclier, mais prend aussi action pour combattre ou neutraliser une cybermenace donnée, juste comme notre système immunitaire humain. »

GE développe une technologie de cybersécurité appelée Digital Ghost, qui, selon Koudal, « serait le premier système immunitaire industriel au monde. »

Chez Siemens, « Nous avons un groupe de plus de 1000 gens qui travaillent sur la cybersécurité dans les usines », dit Boswell. « Les données sont du client. Vous devez suivre le rythme des gens qui essaient de vous déjouer. »

Place pour le petit ?

Une question qui reste est si l'IIoT peut s'étendre au-delà de ses grands défenseurs manufacturiers comme GE et Siemens. Beaucoup de fabrication continue d'être effectuée dans des ateliers de travail à façon de taille petite à moyenne, qui produisent pièces et assemblages.

Selon GE, l'IIoT est un naturel pour les fabricants plus petits.

« Dans certains cas, ce peut être les ateliers petits et moyens qui développent de nouvelles solutions en premier », dit Koudal de GE. « Comme les technologies physique et numérique ont convergé et l'espace IIoT a émergé, nous avons vu une démocratisation croissante de la fabrication. Cela permet à plus d'entreprises et entrepreneurs, grands et petits, d'être partie de l'écosystème manufacturier. »

FANUC garde aussi les clients plus petits à l'esprit pour l'IIoT.

« "Facile à déployer" et "facile à sécuriser" sont deux caractéristiques essentielles pour toute application IIoT pour réussir à échelle descendante pour utilisation dans opérations plus petites, surtout chez les ateliers de travail à façon », dit Gazzarato. « Nous avons focalisé sur ce besoin alors que nous préparions à introduire ZDT à nos clients plus petits plus tôt cette année. Nous avons partner avec Cisco et tiré parti de leur routeur industriel IR809 avec capacité calcul comme plateforme pour notre collecteur de données ZDT facile à déployer et sécuriser. »

Siemens travaille aussi avec des utilisateurs plus petits. La technologie est telle que « ça rend facile pour une petite entreprise de commencer, peut-être même sans une personne venant sur site », dit Boswell. « Nous avons un PC industrialisé… c'est un dispositif facile à brancher dans votre réseau. Vous pouvez être en marche en 15 minutes à quelques heures. »

Les défenseurs de l'IIoT disent que la technologie a de l'élan sur le terrain d'usine.

« Ce que vous obtenez sont contrôles et systèmes d'optimisation avec des cerveaux beaucoup plus gros pour voir, penser et agir sur insights par eux-mêmes, qu'ils tournent pour contrôler et optimiser produits spécifiques et sous-composants ou systèmes chaîne d'approvisionnement entiers, systèmes fabrication ou sous-systèmes », dit Koudal de GE. « Parce que les jumeaux numériques peuvent continuellement apprendre et s'adapter, les contrôles et technologies d'optimisation derrière une stratégie d'automatisation deviennent de plus en plus précieux avec le temps. »

Pourtant, même les défenseurs reconnaissent que certains fabricants hésitent.

« Il y a beaucoup de gens qui ne savent pas comment démarrer avec l'IoT », dit Boswell de Siemens. « Je pense que des petites entreprises, aux très grandes entreprises, c'est une déclaration vraie. » Son conseil ? « Faites un projet de taille bouchée pour commencer. Entrez et essayez. Si vous ne le faites pas, vos concurrents le font peut-être. »