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

En résumé : L'évolution des architectures d'automatisation industrielle

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

L'automatisation ouverte basée sur la CEI 61499 permet des systèmes de contrôle agnostiques au matériel et une intégration fluide des technologies existantes et nouvelles. Cela prend en charge un développement logiciel plus rapide, la maintenance prédictive et un accès facilité aux données. L'automatisation universelle permet aux fabricants de réduire les temps d'arrêt, couper les coûts et innover plus librement, tandis que les architectures de cybersécurité et de haute disponibilité assurent 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 concilier efficacité opérationnelle et responsabilités de durabilité élargies.

Si chaque fabricant est différent et tire parti de la digitalisation pour atteindre ses objectifs propres, certains objectifs sont partagés par l'ensemble du secteur : 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 (AI) 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.

Qu'est-ce qui motive le passage à l'automatisation ouverte ?

Le besoin de surmonter l'inconvénient majeur des technologies propriétaires traditionnelles : bien qu'elles fonctionnent bien individuellement, elles sont verrouillées et fermées, avec un code non portable.

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

De nombreux utilisateurs finaux auront besoin d'une réingénierie substantielle de leurs systèmes AI, car le code écrit pour du matériel existant n'est pas portable ni compatible avec le matériel de nouvelle génération. Cela freine la transformation numérique de la fabrication britannique, retenant des capacités qui amélioreraient l'efficacité derrière d'importants investissements en coûts et en temps.

La réponse est la transition vers l'automatisation ouverte, comme on le voit couramment dans le monde IT. Les fabricants exigent des systèmes centrés logiciel et agnostiques au matériel, pour que le code applicatif soit portable sur une grande variété de matériel de n'importe quel fournisseur. Cela ouvre la communication entre différentes machines, dispositifs et capteurs, permettant aux opérateurs de travailler plus efficacement et d'en faire plus avec moins.

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

La norme est portée par une communauté d'utilisateurs d'automatisation, de fournisseurs technologiques et d'académiques qui veulent changer la donne de l'automatisation via l'organisation à but non lucratif Universal Automation.Org.

Ingénieurs d'usine, intégrateurs systèmes, OEM, ou quiconque impliqué dans la chaîne d'approvisionnement manufacturière, qui conçoivent, lient et supportent des systèmes existants, peuvent réduire les dépenses massives associées à la maintenance d'actifs individuels tout en traçant une voie pour l'amélioration continue.

Exemple concret : l'agroalimentaire

Dans un secteur industriel mature comme l'agroalimentaire, il est courant de voir un mélange d'actifs neufs et existants. Un défi pour les transformateurs alimentaires est que les consommateurs basent leurs décisions d'achat sur de multiples facteurs, cherchant toujours le prochain produit ou saveur dans ce secteur en mouvement rapide.

Les fabricants doivent être flexibles et évolutifs pour répondre aux besoins du marché, mais cela peut sembler impossible face aux systèmes propriétaires. L'automatisation ouverte permet ce niveau de flexibilité avec moins de temps passé sur des tâches sans valeur ajoutée et plus de temps pour l'innovation.

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

Cet exemple s'applique à des fabricants de toute taille, produisant tout type de produit, comme le montre notre récent article de recherche « Une comparaison quantitative de l'automatisation industrielle digitalisée ». Il couvre les résultats de tests terrain montrant que l'ingénierie logicielle peut être livrée trois fois plus vite via l'automatisation ouverte pour des stratégies de production standard, augmentant activement la flexibilité.

Digitalisation des architectures d'automatisation industrielle

Dans l'industrie, on observe une large adoption des technologies IIoT (Internet industriel des objets) qui offrent une amélioration immédiate pour les fabricants, mais beaucoup sont freinés dans la réalisation de leur plein potentiel par l'incapacité à s'engager pleinement dans l'automatisation.

Par exemple, ajouter un capteur sur un actif existant pour la collecte de données en temps réel réduira les temps d'arrêt en soutenant la maintenance proactive, mais reste limité sans interopérabilité.

Partager ces mêmes données de capteur via une plateforme d'automatisation ouverte étend cette capacité de maintenance proactive grâce à l'accès aux données de toutes les sources de l'usine, neuves et existantes. Le fabricant peut utiliser ce fil numérique unique pour prendre des décisions métier éclairées afin d'améliorer la disponibilité, la maintenance et la consommation d'énergie, sans l'investissement coûteux de nouveaux actifs critiques.

Le déverrouillage du flux de données dans toute l'usine a conduit au déploiement de plus de dispositifs au bord du réseau (edge). Cela fournit une puissance de traitement près des actifs pour créer une architecture distribuée offrant résilience, disponibilité et maintenabilité accrues.

En comparaison, les architectures de contrôle centralisées traditionnelles sont moins aptes à gérer la complexité des processus de fabrication modernes, surtout quand ces entreprises cherchent à s'étendre et rester flexibles.

Cela a créé une demande croissante pour des E/S physiques prêtes pour l'avenir data-driven. Une offre E/S future-ready soutient l'automatisation universelle en utilisant des protocoles Ethernet ouverts pour fournir la connectivité à une variété de dispositifs et d'architectures pour de meilleures performances et disponibilité.

Non seulement cela offre des avantages à court terme, mais cela tient la promesse de l'automatisation universelle en créant un cadre unifié pour toute l'automatisation, signifiant que les architectures créées aujourd'hui peuvent évoluer avec les technologies futures, donnant à nouveau aux fabricants la liberté d'explorer tout élément de transformation numérique.

Cybersécurité pour les architectures d'automatisation industrielle

Toute activité industrielle reposant sur la connectivité data s'accompagne d'une préoccupation cybersécurité, qui ne se limite pas aux infrastructures critiques. Les entreprises de toutes tailles sont de plus en plus ciblées et, à mesure que les fabricants font partie de chaînes d'approvisionnement plus complexes, la surface d'attaque augmente.

Tout comme l'automatisation universelle est exhaustive, la cybersécurité doit l'être aussi, avec une stratégie intégrant personnes, technologie et opérations. Le fait que le flux de données soit ouvert ne signifie pas qu'il doit y avoir des failles de protection des données, même avec des actifs existants aux systèmes de contrôle potentiellement exploitables.

Cela a conduit au besoin de solutions certifiées par la norme CEI 62443 pour protéger les vulnérabilités potentielles dans les systèmes industriels tout en fournissant des directives claires sur les responsabilités à chaque niveau.

Réaliser le potentiel de l'automatisation universelle et de la transformation numérique signifie que 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 verront un échange de données sécurisé qui réduit les risques et améliore la résilience globale, même face à des cyberattaques de plus en plus complexes. C'est essentiel pour les fabricants qui veulent bénéficier de l'automatisation universelle avec un risque minimisé, en considérant toujours les besoins du futur tout en débloquant des avantages immédiats.

« Les architectures d'automatisation ouverte débloquent l'interopérabilité, permettant aux fabricants d'intégrer de manière fluide technologies existantes et nouvelles pour une plus grande efficacité et innovation. »

Architecture haute disponibilité

Les temps d'arrêt non planifiés représentent un coût massif pour les fabricants de toutes tailles. Le rapport Performance in Focus 2024 indique que le coût horaire moyen des temps d'arrêt s'élève à 5 471,95 £, ce qui motive le besoin de maintenance prédictive et de l'automatisation ouverte qui la rend possible.

Pour répondre à ce défi et faciliter les architectures haute disponibilité où les temps d'arrêt ne peuvent être tolérés, les fabricants peuvent utiliser un mélange de technologies : processeurs en hot-standby, commutateurs redondants, E/S redondantes, alimentations redondantes, remplacement à chaud de modules, Change-Config-On-The-Fly (CCOFT), Fast Device Replacement (FDR), diagnostics intégrés, et topologie de réseau en anneau.

Futur des architectures d'automatisation industrielle

L'automatisation ouverte et universelle représente l'avenir des architectures industrielles, soutenant les fabricants dans leur quête de faire plus avec moins en 2025. Cette approche future-ready permet aux installations de toutes tailles et spécialités d'innover et d'optimiser en continu, regardant bien au-delà des déploiements de technologies uniques et réalisant le plein potentiel de la transformation numérique. L'automatisation universelle joue un rôle de plus en plus important dans la fabrication britannique alors qu'elle continue de digitaliser ses opérations pour compétitionner à l'échelle mondiale.

FAQ : Architectures d'automatisation industrielle

Qu'est-ce qui motive le passage à l'automatisation ouverte ?
Les fabricants ont besoin de systèmes flexibles et interopérables qui ne les enferment pas chez un seul fournisseur.

Qu'est-ce que la CEI 61499 ?
Une norme qui permet des composants logiciels plug-and-produce indépendants du matériel spécifique.

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

Quels sont les avantages pour les fabricants ?
Réduction des temps d'arrêt, développement logiciel plus rapide, meilleure évolutivité et efficacité améliorée.

Pourquoi l'architecture agnostique au matériel est-elle importante ?
Elle permet au même code applicatif de s'exécuter sur différents dispositifs, améliorant la flexibilité et réduisant les coûts.

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

Comment l'automatisation ouverte soutient-elle la maintenance prédictive ?
Elle débloque les données en temps réel de tous les dispositifs, permettant des décisions de maintenance proactive.

Comment les fabricants peuvent-ils assurer la cybersécurité dans les systèmes ouverts ?
En adoptant des technologies certifiées CEI 62443 et en construisant des stratégies de cybersécurité bout en bout couvrant personnes, processus et actifs.

Quel est le rôle de l'edge computing dans les architectures modernes ?
Il traite les données près des actifs, améliorant la vitesse, la résilience et réduisant la dépendance aux systèmes centralisés.

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