IIoT :du slogan à la réalité

L'Internet industriel des objets permet une fabrication de pointe

Il existe de nombreux slogans de fabrication :l'Internet industriel des objets (IIoT), l'industrie 4.0 et l'usine numérique. « Parfois, il y a beaucoup de mots à la mode. Parfois, il y a beaucoup de réalité derrière tout cela », a déclaré Roger Hart, responsable de la recherche et du développement chez Siemens (Berlin et Munich, Allemagne). « La digitalisation change beaucoup de choses. C'est vraiment le moteur de nouveaux modèles commerciaux dans de nombreux cas », a déclaré 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 des informations qu'ils sont capables de collecter."

L'IIoT fait référence à un équipement industriel "connecté" capable de générer, de collecter et de transmettre des données à partir de machines. La maintenance peut être effectuée via des appareils tels que des tablettes ou des smartphones. Plus de données sont générées et elles sont partagées plus largement au sein d'une opération de fabrication.

"Ce n'est pas seulement, 'Hé, voici comment nous devrions automatiser cela'", a déclaré Tim Wormus, vice-président régional de Siemens. L'IIoT, a-t-il déclaré, permet aux fabricants "de se connecter à tous ces différents appareils, puis de s'unir pour former un tout cohérent".

Grands noms de l'IIoT

De grands noms de l'industrie manufacturière, tels que Siemens et General Electric Co. (Boston), font partie de ceux qui s'efforcent de transformer les slogans 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 de modèles numériques de nos systèmes industriels", a déclaré Peter Koudal, chercheur principal chez GE, technologies de la chaîne d'approvisionnement.

"Avec les progrès de la puissance de calcul au cours des dernières décennies, nous avons désormais la capacité non seulement de collecter et d'analyser les données les plus importantes", a-t-il poursuivi. « Nous pouvons [également] créer des jumeaux numériques plus puissants et intégrer des systèmes de contrôle dans nos machines pour tirer pleinement parti de ces jumeaux. C'est ce que l'émergence de l'IIoT rend possible. »

Siemens voit des jumeaux numériques dans trois domaines. « Jumeau numérique du produit ; le jumeau numérique de la production, qui permet de planifier vos processus de production ; et le jumeau numérique de la performance », a déclaré Bill Boswell, vice-président du marketing pour le groupe de solutions d'applications cloud de Siemens. "Si vous avez un produit compatible IoT, vous devez l'intégrer au produit. Nous avons les outils qui permettent cela."

En d'autres termes, un jumeau numérique "est un modèle virtuel d'un processus ou d'un système, et sert de pont entre le monde physique et numérique", a déclaré J.J. Chuang, directeur général, DMG Mori Software Technology Solutions USA, filiale de DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). "Le monde virtuel nécessite l'agrégation des données du monde physique pour l'analyse des données et la surveillance du système via un système basé sur l'IIoT afin de résoudre les problèmes avant même qu'ils ne surviennent et d'éviter les temps d'arrêt à l'aide de simulations."

DMG Mori, dans des documents promotionnels, a déclaré qu'il "rend ses machines adaptées à la numérisation depuis 2013" avec l'application et l'interface utilisateur CELOS. La société a déclaré qu'elle élargissait sa gamme de services CELOS "avec des logiciels intelligents et du matériel de connexion". DMG Mori a déclaré que plus de 10 000 machines CELOS ont été installées.

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

"L'IIoT rassemble un envoi, un contrôle et une informatique [technologie de l'information] plus robustes", a déclaré John Younes, cofondateur et directeur de l'exploitation de Litmus Automation (Toronto, ON et San Jose, CA). "Le service informatique aura désormais plus de contrôle sur tous les appareils de l'usine dans plusieurs usines."

De plus, a déclaré Younes, "l'informatique devra également collaborer avec OT [technologie opérationnelle} pour fournir une stratégie d'automatisation plus robuste."
Un domaine dans lequel les fabricants s'attendent à ce que l'IIoT entre en jeu est le déploiement de robots collaboratifs comme ainsi que l'amélioration des performances des robots conventionnels.

L'IIoT fait la promotion des cobots

Les robots collaboratifs, appelés cobots, sont capables de travailler à proximité des humains. Jusqu'à présent, les robots ont effectué des tâches tout en étant séparés des opérateurs humains et des employés de production.
L'IIoT avec "des capteurs avancés et le réseau d'appareils intelligents... favorise les robots collaboratifs dans l'atelier et permet aux humains et aux robots de travailler ensemble en toute sécurité et efficacement dans un environnement sans cage », a déclaré Chaung de DMG Mori. Avec plus de cobots, "les travailleurs et les robots travailleraient ensemble efficacement dans une cellule sans cage sans risque de dommages et de blessures."

GE émet une note similaire.

"A ce stade, nous entrons dans une période où vous verrez des robots et des humains travailler plus en collaboration", a déclaré Koudal. "La clé pour renforcer cette collaboration est de permettre aux robots d'établir une relation plus instinctive avec les humains, comme deux humains seraient liés l'un à l'autre. L'intégration de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique sera essentielle pour nous pousser sur cette voie."

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

Selon l'entreprise, l'IIoT stimulera les robots en général.

"L'IIoT permettra une plus grande utilisation de TOUS les robots, pas seulement des robots collaboratifs", ont écrit Amanda Nixon, ingénieur FANUC pour les robots collaboratifs, et Greg Buell, ingénieur senior pour les robots collaboratifs, en réponse aux questions de Manufacturing Engineering. "L'IIoT pourrait aider à détecter les changements dans divers paramètres de sécurité de n'importe quel système de robot et informer l'usine en cas de changements imprévus afin de garantir que le système reste sûr tel qu'il a été conçu."

De plus, ils ont écrit :« À long terme, l'IIoT pour les robots traditionnels signifie détecter plus tôt les inefficacités et les problèmes afin d'économiser du temps et de l'argent, tout en améliorant la qualité. Il en sera de même pour les systèmes de robots 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, plus le besoin de cybersécurité est grand.
"La plupart des appareils industriels n'ont jamais été destinés à être exposés via un lien réseau ouvert vers Internet", a déclaré Younes de Litmus Automation. "En conséquence, ils ne disposent pas de la sécurité appropriée pour protéger les données contre le vol ou le piratage.

"De nombreux systèmes ne sont pas non plus en mesure de communiquer avec le cloud ou de prendre en charge les communications bidirectionnelles", a-t-il poursuivi. « Les données doivent être sécurisées à l'aide de protocoles et de mécanismes de sécurité standardisés de classe entreprise. Les équipementiers et les fabricants doivent authentifier les appareils et chiffrer le transport des données de bout en bout. »

"Il est essentiel que la sécurité soit abordée à tous les niveaux lors de la création d'une solution IIoT", a déclaré Joe Gazzarato, directeur FANUC Zero Down Time Cloud System et développement d'applications. "Il doit y avoir plus de partenariats entre les fournisseurs de solutions et les entreprises de technologie de l'information."

Dans le cas de FANUC, il s'est associé à Cisco pour la cybersécurité pour Zero Down Time, son application IIoT, également connue sous le nom de ZDT. "Des partenaires comme Cisco peuvent aider les fournisseurs de solutions avec les meilleures pratiques pour les architectures de réseau en usine, les configurations de pare-feu, la protection des données IIoT en transmission et au repos, etc.", a déclaré Gazzarato.

Koudal chez GE adopte un point de vue similaire.

"En termes simples, la cybersécurité doit devenir encore plus vigilante", a-t-il déclaré. "Et cela ne peut pas être une stratégie unidimensionnelle où vous construisez simplement un meilleur pare-feu. Par exemple, nous pensons que l'utilisation de jumeaux et de contrôles numériques peut vous permettre d'avoir un système qui non seulement agit comme un bouclier, mais qui prend également des mesures pour combattre ou neutraliser une cybermenace donnée, tout 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 personnes qui travaillent sur la cybersécurité dans les usines", a déclaré Boswell. « Les données appartiennent au client. Vous devez suivre les gens qui essaient de vous déjouer."

Place pour le petit gars ?

Une question qui demeure est de savoir si l'IIoT peut s'étendre au-delà de ses grands défenseurs de la fabrication tels que GE et Siemens. Une grande partie de la fabrication continue d'être effectuée dans des ateliers de taille moyenne à petite, qui produisent des pièces et des assemblages.

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

"Dans certains cas, ce sont peut-être les petites et moyennes entreprises qui développent de nouvelles solutions en premier", a déclaré Koudal de GE. "Alors que les technologies physiques et numériques ont convergé et que l'espace IIoT a émergé, nous avons assisté à une démocratisation croissante de la fabrication. Cela permet à davantage d'entreprises et d'entrepreneurs, grands et petits, de faire partie de l'écosystème de fabrication. »
FANUC garde également à l'esprit les clients plus petits pour l'IIoT.

"" Facile à déployer "et" facile à sécuriser "sont deux caractéristiques essentielles pour que toute application IIoT réussisse à se réduire pour une utilisation dans des opérations plus petites, en particulier dans les ateliers", a déclaré Gazzarato. « Nous nous sommes concentrés sur ce besoin alors que nous nous préparions à présenter ZDT à nos petits clients plus tôt cette année. Nous nous sommes associés à Cisco et avons utilisé leur routeur industriel IR809 avec une capacité de calcul comme plate-forme pour notre collecteur de données ZDT facile à déployer et sécurisé. »

Siemens travaille également avec de petits utilisateurs. La technologie est telle qu'"elle permet à une petite entreprise de démarrer facilement, peut-être même sans qu'une personne ne vienne sur place", a déclaré Boswell. "Nous avons un PC industrialisé... c'est un appareil facile à brancher sur votre réseau. Vous pouvez être opérationnel en 15 minutes à quelques heures."
Les défenseurs de l'IIoT affirment que la technologie a pris de l'ampleur dans l'usine.

«Ce que vous obtenez, ce sont des systèmes de contrôle et d'optimisation avec des cerveaux beaucoup plus gros pour voir, penser et agir par eux-mêmes, qu'ils fonctionnent pour contrôler et optimiser des produits et sous-composants spécifiques ou des systèmes de chaîne d'approvisionnement complets, des systèmes de fabrication ou des sous- systèmes », a déclaré Koudal de GE. "Parce que les jumeaux numériques peuvent apprendre et s'adapter en permanence, les contrôles et les technologies d'optimisation derrière une stratégie d'automatisation deviennent de plus en plus précieux au fil du temps."

Pourtant, même les défenseurs reconnaissent que certains fabricants sont hésitants.

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