Évolution de l'automatisation industrielle :adopter des architectures ouvertes pour la flexibilité et la durabilité

TL;DR :L'évolution des architectures d'automatisation industrielle

Les fabricants se tournent vers des architectures d'automatisation industrielle ouvertes pour améliorer la flexibilité, l'efficacité et la durabilité. Les systèmes fermés traditionnels avec du code propriétaire limitent l’évolutivité et l’interopérabilité.

L'automatisation ouverte basée sur la norme CEI 61499 permet des systèmes de contrôle indépendants du matériel et une intégration transparente des technologies existantes et nouvelles. Cela permet un développement logiciel plus rapide, une maintenance prédictive et un accès plus facile aux données. L'automatisation universelle permet aux fabricants de réduire les coûts des temps d'arrêt et d'innover plus librement, tandis que les architectures de cybersécurité et de haute disponibilité garantissent la résilience pour des opérations prêtes pour l'avenir.

Alors que les fabricants industriels cherchent à faire plus avec moins en 2025, les entreprises explorent des architectures d'automatisation avancées pour équilibrer l'efficacité opérationnelle avec des responsabilités plus larges en matière de développement durable.

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Bien que chaque fabricant soit différent et tire parti de la numérisation pour atteindre ses objectifs individuels, il existe certainement des objectifs communs applicables à l'ensemble du secteur. À savoir, minimiser les temps d’arrêt, améliorer l’efficacité opérationnelle, réduire les déchets (sous toutes leurs formes) et contribuer au parcours collectif de durabilité de la fabrication.

Ces objectifs présentent des défis qui entraînent des changements dans la nature des systèmes de contrôle d'automatisation industrielle vers des architectures ouvertes au niveau de la technologie opérationnelle (OT). Cette évolution peut apporter de la valeur aux entreprises et à leurs chaînes d'approvisionnement.

Alors, qu’est-ce qui a motivé le besoin d’une automatisation ouverte ? La nécessité de surmonter l'inconvénient selon lequel, même si les technologies propriétaires traditionnelles fonctionnent bien individuellement, elles sont verrouillées et fermées, avec un code qui n'est pas portable.

Il n’est pas possible pour les fabricants de remplacer immédiatement les actifs critiques dès qu’une version plus avancée est disponible. Cela laisse le matériel existant en place avec des logiciels, des communications et du matériel sur mesure, enfermant les utilisateurs chez un seul fournisseur. Les fabricants typiques disposant de systèmes disparates provenant de plusieurs fournisseurs verront ce défi s'amplifier à mesure qu'ils progressent dans la transformation numérique.

De nombreux utilisateurs finaux auront besoin d’une réingénierie substantielle du système d’automatisation industrielle (IA), car le code écrit pour s’exécuter sur du matériel existant n’est ni portable ni compatible avec le matériel de nouvelle génération. Cela entrave la transformation numérique de l'industrie manufacturière britannique, freinant les capacités qui amélioreront l'efficacité grâce à des investissements importants en termes de coûts et de temps.

La réponse est de passer à une automatisation ouverte, comme c’est généralement le cas dans le monde informatique. Les fabricants exigent des systèmes centrés sur les logiciels et indépendants du matériel, de sorte que le code d'application soit portable et puisse s'exécuter sur une grande variété de matériels de n'importe quel fournisseur. Cela ouvre la communication entre différentes machines, appareils et capteurs, permettant aux opérateurs de travailler plus efficacement et d'accomplir plus avec moins.

Ceci peut être réalisé en adoptant la norme d'automatisation universelle CEI 61499, qui est un catalyseur technologique définissant comment concevoir des applications distribuées à l'aide de composants logiciels « plug and product » indépendants du matériel sur lequel ils s'exécutent.

La norme est dirigée par une communauté d'utilisateurs d'automatisation, de fournisseurs de technologies et d'universitaires qui souhaitent changer la donne de l'automatisation par le biais de l'organisation à but non lucratif Universal Automation.Org.

Les ingénieurs d'usine, les intégrateurs de systèmes, les équipementiers ou toute personne impliquée dans la chaîne d'approvisionnement de fabrication, qui conçoivent, relient et prennent en charge les systèmes existants, peuvent réduire les dépenses massives associées à l'entretien des actifs individuels tout en ouvrant la voie à une amélioration continue.

Par exemple, dans un secteur industriel mature tel que la fabrication d’aliments et de boissons, il est courant de voir un mélange d’actifs nouveaux et existants. Un défi pour les transformateurs alimentaires est que les consommateurs fondent leurs décisions d'achat sur de multiples facteurs, toujours à la recherche du prochain produit ou de la prochaine saveur dans un secteur en évolution rapide.

Les fabricants doivent être flexibles et évolutifs pour répondre aux besoins du marché, mais cela peut sembler impossible lorsqu’il s’agit de systèmes propriétaires. L'automatisation ouverte permet ce niveau de flexibilité en passant moins de temps sur des tâches sans valeur ajoutée et plus de temps à innover.

« L’évolution des architectures d’automatisation pousse les fabricants vers des systèmes ouverts et centrés sur les logiciels qui permettent flexibilité, efficacité et durabilité. »

Cet exemple peut être appliqué aux fabricants de toute taille, fabriquant n’importe quel produit, comme le montre notre récent document de recherche intitulé « Une comparaison quantitative de l’automatisation industrielle numérisée ». Cela couvre les résultats de tests sur le terrain montrant que l'ingénierie logicielle peut être réalisée trois fois plus rapidement grâce à une automatisation ouverte pour les stratégies de production standard, augmentant ainsi activement la flexibilité. 

Les systèmes d'automatisation industrielle actuellement utilisés dans l'industrie manufacturière britannique ont souvent été mis en place il y a plusieurs décennies. Ils empêchent désormais les fabricants de réaliser tout le potentiel de la transformation numérique et des progrès technologiques et de la puissance de calcul. La tendance aux plates-formes indépendantes du matériel présente une opportunité d’utiliser des PC industrialisés pour exécuter du code d’application opérationnel.

Ce développement permet l’adoption d’automates logiciels ou de contrôleurs Edge, ce qui alimente davantage la convergence de l’informatique et de l’OT. Cependant, même si les fabricants investissent dans des technologies informatiques de pointe pour gérer la charge de collecte, d'analyse et de reporting des données, les avantages seront limités sans une approche d'automatisation ouverte capable de gérer les données sur une seule plate-forme agnostique.

Numérisation des architectures d'automatisation industrielle

Dans l'ensemble de l'industrie, nous constatons une large adoption des technologies IIoT (Internet des objets industriels) qui offrent une amélioration immédiate aux fabricants, mais en fin de compte, nombreux sont ceux qui ne parviennent pas à réaliser leur véritable potentiel en raison de leur incapacité à s'engager pleinement dans l'automatisation.

Par exemple, l'ajout d'un capteur à un actif existant pour la collecte de données en temps réel réduira les temps d'arrêt en prenant en charge une maintenance proactive, mais est limité sans interopérabilité.

Le partage des mêmes données de capteur via une plate-forme d'automatisation ouverte étend cette capacité de maintenance proactive grâce à l'accès aux données de toutes les sources de l'installation, nouvelles et anciennes. Le fabricant peut utiliser ce fil numérique unique pour prendre des décisions commerciales éclairées afin d'améliorer la disponibilité, la maintenance et la consommation d'énergie sans investir coûteux dans de nouveaux actifs critiques.

La libération du flux de données dans une usine de fabrication a entraîné le déploiement d'un plus grand nombre d'appareils à la périphérie du réseau. Cela fournit une puissance de traitement proche des actifs pour créer une architecture distribuée qui offre une résilience, une disponibilité et une maintenabilité accrues.

En comparaison, les grandes architectures de contrôle centralisées traditionnelles sont moins capables de gérer la complexité des processus de fabrication modernes, d'autant plus que ces entreprises cherchent à évoluer et à rester flexibles.

Cela a créé une demande croissante d’E/S physiques qui doit être préparée à l’avenir axé sur les données. Une offre d'E/S tournée vers l'avenir prend en charge l'automatisation universelle en utilisant des protocoles Ethernet ouverts pour fournir une connectivité à une variété de périphériques et d'architectures pour de meilleures performances et disponibilité.

Non seulement cela offrira des avantages à court terme, mais cela remplira la promesse d'une automatisation universelle en créant un cadre unifié pour toute l'automatisation, ce qui signifie que les architectures créées aujourd'hui pourront évoluer avec les technologies futures, permettant une fois de plus aux fabricants d'explorer librement n'importe quel élément de la transformation numérique.

Cybersécurité pour les architectures d'automatisation industrielle

Toute activité industrielle qui repose sur la connectivité des données s’accompagnera toujours d’un problème de cybersécurité, et celui-ci n’est pas réservé uniquement aux infrastructures critiques. Les entreprises de toutes tailles sont de plus en plus ciblées et, à mesure que les fabricants s'intègrent à des chaînes d'approvisionnement plus complexes, la surface d'attaque augmente.

Tout comme l’automatisation universelle englobe tout, la cybersécurité doit l’être aussi, avec une stratégie qui intègre les personnes, la technologie et les opérations. Ce n’est pas parce que le flux de données a été ouvert qu’il doit y avoir des lacunes en matière de protection des données, même pour les actifs existants qui peuvent disposer de systèmes de contrôle exploitables.

Cela a rendu nécessaire des solutions certifiées par la norme de cybersécurité IEC62443 pour protéger les vulnérabilités potentielles des systèmes industriels tout en fournissant des indications claires sur les responsabilités de chaque niveau.

Pour réaliser le potentiel de l'automatisation universelle et de la transformation numérique, la cybersécurité doit être considérée au-delà des processus et procédures pour englober chaque actif ou produit ajouté au réseau.

En décentralisant et en adoptant des fonctionnalités avancées, les fabricants bénéficieront d’un échange de données sécurisé qui réduira les risques et améliorera la résilience globale, même si les cyberattaques deviennent plus complexes. Ceci est essentiel pour les fabricants qui souhaitent bénéficier des avantages de l'automatisation universelle avec un risque minimisé, en tenant toujours compte des besoins de l'avenir tout en bénéficiant d'avantages immédiats.

« Les architectures d'automatisation ouvertes débloquent l'interopérabilité, permettant aux fabricants d'intégrer de manière transparente les technologies anciennes et nouvelles pour une plus grande efficacité et innovation. »

Architecture haute disponibilité

Les temps d’arrêt imprévus représentent un coût énorme pour les fabricants de toutes tailles. Le rapport Performance in Focus 2024 montre que le coût horaire moyen des temps d'arrêt s'élève à 5 471,95 £, ce qui rend nécessaire la maintenance prédictive et l'automatisation ouverte qui la permet.

Pour relever ce défi et faciliter les architectures à haute disponibilité où les temps d'arrêt ne peuvent être tolérés, les fabricants peuvent utiliser une combinaison de technologies telles que des processeurs de secours automatique, des commutateurs redondants, des E/S redondantes, des alimentations redondantes, le remplacement à chaud des modules, le changement de configuration à la volée (CCOFT), les diagnostics intégrés de remplacement rapide des appareils (FDR) et la topologie de réseau en anneau.

L'avenir des architectures d'automatisation industrielle

L'automatisation ouverte et universelle représente l'avenir des architectures industrielles, aidant les fabricants à faire plus avec moins en 2025. L'approche tournée vers l'avenir permet aux installations de toutes tailles et de toutes spécialisations d'innover et d'optimiser en permanence, en regardant bien au-delà des déploiements technologiques uniques et en réalisant tout le potentiel de la transformation numérique. L’automatisation universelle joue un rôle de plus en plus important dans le secteur manufacturier britannique, alors que le pays continue de numériser ses opérations afin d’être compétitif à l’échelle mondiale.   

FAQ :Architectures d'automatisation industrielle

Qu'est-ce qui motive la transition vers l'automatisation ouverte ?
Les fabricants ont besoin de systèmes interopérables flexibles qui ne sont pas confinés à un seul fournisseur

Qu'est-ce que la norme CEI 61499 ?
Une norme qui permet de brancher et de produire des composants logiciels indépendamment du matériel spécifique

Comment l'automatisation ouverte contribue-t-elle à la transformation numérique ?
Il permet de connecter des systèmes existants et nouveaux, permettant des mises à niveau plus rapides et une plus grande innovation

Quels sont les avantages pour les fabricants ?
Temps d'arrêt réduits Développement logiciel plus rapide Meilleure évolutivité et efficacité améliorée

Pourquoi une architecture indépendante du matériel est-elle importante ?
Il permet au même code d'application de s'exécuter sur différents appareils, améliorant ainsi la flexibilité et réduisant les coûts.

Qu'est-ce que l'automatisation universelle ?
Un mouvement qui promeut des systèmes d'automatisation ouverts et interopérables, pilotés par une communauté mondiale d'utilisateurs et de fournisseurs

Comment l'automatisation ouverte prend-elle en charge la maintenance prédictive ?
Il déverrouille les données en temps réel de tous les appareils, permettant des décisions de maintenance proactives

Comment les fabricants peuvent-ils assurer la cybersécurité dans les systèmes ouverts ?
En adoptant des technologies certifiées CEI 62443 et en élaborant des stratégies de cybersécurité de bout en bout pour l'ensemble des processus et des actifs des personnes.

Quel est le rôle de l'informatique de pointe dans les architectures modernes ?
Il traite les données à proximité des actifs, améliorant la résilience en termes de vitesse et réduisant la dépendance à l'égard des systèmes centralisés.

Comment l'automatisation ouverte affecte-t-elle les coûts des temps d'arrêt ?
Il permet des architectures à haute disponibilité et des stratégies prédictives pour minimiser les temps d'arrêt imprévus coûteux.