Intégrer les systèmes existants dans l'Industrie 4.0 : surmonter les défis multi-protocoles

C'est peut-être la partie la plus épineuse de la mise en œuvre de la fabrication intelligente et de l'Industrie 4.0 : comment amener les systèmes existants dans le monde de la production, collecte et analyse de données machine ?

Faute de standardisation des protocoles logiciels pour les technologies opérationnelles et informationnelles, il peut sembler impossible de faire fonctionner ensemble de manière transparente les équipements d'usine anciens et nouveaux, produisant des flux de données standardisés et exploitables.

« La réalité, c'est que nous aurons tous ces protocoles, tant les nouveaux et excellents que les anciens et primitifs, pour longtemps », a déclaré Jonathan Wise, vice-président technologie chez CESMII, l'Institut de la fabrication intelligente.

Ce commentaire de Wise est intervenu alors qu'il modérait un groupe d'experts lors du récent Panel sur l'interopérabilité et l'harmonisation de la fabrication intelligente, dans le cadre du sommet en ligne CESMII Smart Manufacturing Summit organisé pour montrer ce que signifie démocratiser la fabrication intelligente.

Le panéliste Russell Waddell, directeur général de l'Institut MTConnect, avait défini les termes plus tôt : « Le protocole, c'est comment vous faites passer les données d'un endroit à l'autre, de système à système, alors que le modèle d'information, c'est ce qui est réellement dans ces données », a-t-il noté, soulignant que le standard MTConnect offre un vocabulaire sémantique pour que les équipements de fabrication fournissent des données structurées et contextualisées sans forme propriétaire.

« Comment guideriez-vous les fabricants qui cherchent probablement à moderniser des systèmes brownfield [déjà existants] pour profiter de la fabrication intelligente, ou dans d'autres cas, à acheter de nouvelles machines ? » a demandé Wise aux experts. « Que doivent-ils rechercher dans les greenfields pour s'assurer qu'ils sont bien positionnés pour avancer vers l'Industrie 4.0 ? Et comment nous – ceux qui tentent de créer de la valeur informationnelle à partir de ces sources de données – gérons-nous un univers multi-protocoles ? »

Stefan Hoppe, président et directeur exécutif de l'OPC Foundation, a déclaré : « Pour les scénarios brownfield, définitivement, » il existe un « énorme écosystème, avec des passerelles qui parlent à l'OPC UA de couche supérieure [un protocole de communication machine], incluant le transport MQTT [un protocole qui transporte les messages entre appareils] et ainsi de suite, et au niveau inférieur, en utilisant ce qu'ils avaient avant. » Pour les nouveaux scénarios greenfield, presque tous les fabricants de machines ont intégré l'OPC UA dans la conception et l'appareil. « Alors vous avez le modèle d'information directement à la source, sorti de la boîte », a dit Hoppe.

Erich Barnstedt, architecte en chef, standards et consortiums, Azure IoT chez Microsoft, a ajouté : « Franchement, l'équipement ancien sera avec nous pour toujours. Nous devons le rendre facile avec les bons outils pour mapper cet équipement ancien vers un modèle d'information ouvert, basé sur des standards. Faites ce processus une fois, et dès lors utilisez le modèle d'information standardisé et trouvez un mécanisme automatique pour aussi envoyer ce modèle vers des systèmes d'analyse cloud ou sur site.

« Ce n'est pas nécessairement basé sur le cloud, mais le logiciel d'analyse est où se trouve la valeur ajoutée et l'Industrie 4.0, en termes d'obtention de nouvelles insights qu'on ne pouvait pas faire avant. Donc, rendre cette phase de connectivité et de modélisation de données aussi indolore que possible – c'est ce que nous devons à nos clients. »

Aucun protocole unique n'a besoin de l'emporter, a ajouté Barnstedt. Les fabricants doivent savoir comment mettre leurs données dans un format utilisable, indépendamment du fournisseur, et créer les bons outils pour en faire une expérience transparente.

Le point clé de l'interopérabilité est les modèles d'information, a affirmé Wise.

« Si vous êtes un fabricant avec de l'équipement ancien, vous n'êtes pas bloqué par cela. Nous pouvons adapter et implémenter les éléments nécessaires pour connecter aux systèmes d'information modernes. Mais en chemin, nous devrons normaliser ou standardiser ces données.

« Et si vous vous trouvez à créer votre propre modèle d'information, si vous pensez avoir la meilleure façon de décrire une machine particulière, arrêtez. Des experts travaillent sur ce problème précis depuis une décennie ou plus. C'est là qu'il nous faut de la commune mesure. C'est là qu'il faut adopter des approches communes, un langage commun. »

Pour aider à atteindre un langage commun, les modèles d'information OPC UA seront publiés dans la UA Cloud Library, qui inclura aussi les modèles d'information existants de VDMA Verlag, une association d'ingénierie basée en Allemagne, selon le panéliste Andreas Faath, directeur général du groupe européen.

Pourraient rejoindre ces outils dans la bibliothèque à l'avenir un langage de production global basé sur OPC UA sur lequel VDMA travaille.

Les outils logiciels open source pour l'interopérabilité référencés par le panel – OPC UA, MQTT, la spécification compagnon MTConnect – sont déjà publiés sur GitHub. « Tout ce dont vous avez besoin est là, et si vous avez besoin d'aide pour trouver ces étapes, c'est pour cela que CESMII est là ; pas pour choisir un camp dans une guerre de protocoles, mais pour vous aider à trouver les étapes de là où vous êtes à là où vous voulez aller », a dit Faath.