Comment l'énergie sans fil transforme la fabrication

Les usines de fabrication modernes passent au sans fil à un rythme sans précédent. Dans une révolution que certains appellent « Industrie 4.0 », les usines mettent en œuvre des technologies industrielles de l'Internet des objets (IIOT) qui permettent des méthodes et des stratégies en temps réel et basées sur les données. Et dans les usines, la technologie sans fil est plus répandue et plus rentable que jamais.

Mais les nouvelles formes d'intégration s'accompagnent de nouveaux défis. Alors que les technologies IIoT deviennent de plus en plus courantes, les fabricants doivent résoudre un ensemble différent de problèmes. Ces nouveaux appareils nécessitent de l'énergie, et il n'est pas toujours clair comment fournir cette énergie de manière efficace. Pour relever ce défi et porter la révolution de l'Industrie 4.0 à son apogée, les usines de fabrication se tournent vers la recharge sans fil longue portée.

Demandes dynamiques

Alors que les données et les analyses deviennent de plus en plus essentielles à la fabrication, un nombre croissant de propriétaires d'usines déploient des dispositifs et des technologies pour maximiser l'efficacité, la vitesse et la qualité. Beaucoup s'appuient sur certains des éléments suivants :

• Traqueurs d'actifs. Les centres de fabrication et de distribution peuvent être de grands complexes tentaculaires. Donc, savoir où se trouve l'inventaire à tout moment peut être un défi. Les trackers d'actifs sont de petits appareils conçus pour résoudre ce problème et utilisent une technologie intuitive et discrète. Avec un outil de suivi des actifs, un fabricant peut déterminer instantanément où se trouvent les articles suivis à un moment donné.
• Scanners portables. Ces appareils sont utilisés par les membres de l'équipe pour numériser les articles tout au long du processus de production :réception, assemblage, contrôle qualité, expédition, etc. Les scanners portables sont conçus pour être flexibles et peuvent être programmés pour numériser à de nombreuses fins.
• Capteurs IIoT. Les systèmes de fabrication modernes utilisent une variété de capteurs pour remplir leurs fonctions principales. Par exemple, ces capteurs peuvent surveiller des facteurs tels que la pression ou la température, l'activité d'un chariot élévateur ou la vitesse d'un bras robotique. Dans certains cas, ces capteurs sont intégrés directement dans les appareils. D'autres fois, les capteurs peuvent être fixés plus tard pour une flexibilité accrue.
• Postes de travail mobiles. Dans de nombreux environnements de fabrication, les membres de l'équipe peuvent être affectés à des postes de travail flexibles et mobiles. Chaque poste de travail, comprenant souvent des surfaces de travail réglables en hauteur, peut être personnalisé pour fournir les outils, les intégrations et les fonctions nécessaires aux tâches quotidiennes.

En utilisant les technologies sans fil IIoT, ces différents appareils sont capables de communiquer de manière transparente. "Il ne s'agit pas seulement des capteurs et de la conductivité des données", explique Steven Martin, directeur numérique de l'énergie chez General Electric. "Il s'agit de comprendre la valeur, puis de prendre des décisions sur la manière d'optimiser ce matériel en fonction de la réalité économique."

Puissance flexible

Il y a une demande universelle dans l'usine :la puissance. En effet, ce n'est qu'avec l'avènement des machines à vapeur que les usines elles-mêmes sont devenues un mode de construction courant. Bien que la source d'énergie ait changé, le même concept s'applique.

La grande majorité de ces appareils IoT sont portables et flexibles. Les fabricants peuvent placer les appareils là où ils en ont besoin ou les garder dans la poche, selon la situation. Afin de maintenir ces appareils alimentés, les usines utilisent des batteries à haut rendement comme solution ou essaient d'acheminer les fils et les cordons d'alimentation.

Mais avec le temps, même les batteries puissantes présentent ces inconvénients notables :

• Coût. De nombreux fabricants peuvent avoir un nombre important d'appareils, des scanners portables aux trackers d'actifs. Si chaque appareil nécessite un nouvel ensemble de batteries de remplacement, les coûts associés à ces batteries peuvent devenir astronomiques.
• Temps d'arrêt. Les batteries devront être remplacées ou rechargées. Lorsque cela se produit, l'appareil en question ne peut pas être utilisé, ce qui crée un coût d'opportunité important.
• Frais limités. Même la batterie la plus efficace ne peut fournir autant de puissance que si rapidement. Le fait de devoir compter sur cette charge limitée peut restreindre les capacités des appareils. Un fabricant peut ne pas être en mesure de tirer pleinement parti de l'IoT dans son usine en fonctionnant uniquement sur batterie. Et les appareils conçus pour fonctionner uniquement sur batteries peuvent ne pas avoir les capacités requises par la fabrication moderne. Par exemple, un fabricant peut souhaiter qu'un capteur transmette des informations toutes les quinze minutes, mais la gestion de la batterie peut limiter la transmission des données à une fois toutes les 60 minutes. Cela peut avoir un impact sur l'efficacité globale de la chaîne de montage ou sur l'efficacité de toute approche basée sur les données.

Certains fabricants ont commencé à utiliser des sources d'alimentation alternatives pour atténuer ces problèmes d'énergie. L'option la plus populaire jusqu'à présent a été les panneaux solaires, mais même cela présente des inconvénients majeurs. Premièrement, les panneaux solaires ne peuvent tirer qu'une certaine quantité d'énergie de l'éclairage électrique. Deuxièmement, la taille des panneaux est généralement limitée par la surface de l'appareil qu'ils sont censés alimenter (des appareils qui deviennent de plus en plus compacts).

L'alimentation sans fil présente une solution

Un nombre croissant de fabricants se tournent vers une technologie innovante pour résoudre ce problème :l'alimentation sans fil longue portée. En utilisant l'énergie transmise à distance, les systèmes de recharge sans fil à longue portée modernes peuvent alimenter une large gamme d'appareils de manière sûre et efficace, sans interférer avec les priorités de production, et libérer tout le potentiel de l'Industrie 4.0.

Voici comment fonctionne la technologie. Des émetteurs maîtres sont installés périodiquement dans toute l'usine ou le lieu de travail. Tout appareil nécessitant de l'alimentation peut ensuite être connecté à ce réseau de charge via un simple récepteur d'alimentation sans fil.

Il existe plusieurs technologies candidates pour l'alimentation sans fil longue portée, mais une très prometteuse utilise la lumière infrarouge. Cette source d'énergie invisible peut fournir en toute sécurité et efficacement une puissance substantielle à distance, et offre plusieurs avantages clés pour les fabricants :

• Longue portée. Le signal de charge peut être transmis à travers une usine ou un grand entrepôt.
• Sécurité. Étant donné que la lumière infrarouge est répandue dans la nature et dans les appareils de tous les jours tels que les télécommandes de télévision, son profil de sécurité est excellent :des niveaux d'énergie significatifs peuvent être envoyés tout en restant bien dans les limites de sécurité des consommateurs et de l'industrie.
• Puissance. Étant donné que l'alimentation sans fil fournit une énergie sans fin, les fabricants peuvent utiliser des appareils plus gourmands en énergie, augmenter les taux de signalement, ajouter l'intelligence des capteurs locaux et de nombreuses autres fonctionnalités.
• Intégration. Les appareils IIoT sont conçus pour aider à la fabrication de plusieurs manières et sont particulièrement utiles pour la collecte et l'utilisation de données. Mais cela peut être difficile lorsque des piles ou des alimentations filaires gênent. La technologie sans fil longue portée peut être facilement intégrée aux systèmes existants, ce qui simplifie l'installation pour tout fabricant.
• Flexibilité. Contrairement à lorsqu'ils sont connectés à des câbles statiques, les capteurs peuvent se déplacer librement dans l'entreprise, recevant de l'énergie pratiquement où qu'ils se trouvent.

Les avantages de la recharge sans fil

Pour les fabricants qui cherchent à maintenir leur processus léger, agile et rentable, la recharge sans fil présente plusieurs avantages puissants, notamment :

• Gain de temps et d'argent. Changer les batteries coûte du temps et de l'argent, non seulement en termes de coût d'opportunité (un appareil nécessitant un changement de batterie ne contribue pas au processus de fabrication), mais aussi simplement en termes de coûts absolus. La recharge sans fil aide à réduire considérablement ces deux éléments.
• Une plus grande flexibilité. Les appareils qui utilisent la recharge sans fil peuvent offrir aux fabricants une amélioration significative de l'agilité et de la personnalisation. Les appareils ne sont pas limités par la proximité d'une prise de charge ou d'un signal sans fil faible, par exemple. Avec la charge sans fil, les appareils peuvent être placés n'importe où dans le champ de vision de l'émetteur de charge tout en étant alimentés. Cela signifie que les fabricants peuvent placer des appareils en fonction de leurs besoins et processus d'assemblage.
• Ajout de capacités de capteur. De nombreuses capacités de l'appareil sont plafonnées en raison de la consommation d'énergie. En introduisant la recharge sans fil longue portée, les fabricants peuvent investir dans des capteurs dotés de plus de capacités. Parfois, cela signifie la possibilité de suivre la température, la pression ou le débit plus souvent. Dans d'autres situations, cela peut simplement signifier une plus grande portée ou une plus grande intégration. Cependant, ce type de performances nécessite de l'énergie, et la recharge sans fil peut produire l'énergie nécessaire pour améliorer les performances.

Avec la mise en place de la recharge sans fil longue portée, les fabricants peuvent se concentrer sur l'utilisation de l'IIoT pour innover et personnaliser les usines pour un avenir axé sur les données.

Yuval Boger est directeur marketing chez Wi-Charge.