L'énergie sans fil révolutionne la fabrication moderne : efficacité, sécurité et croissance

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 de l'internet industriel des objets (IIoT) qui permettent des méthodes et stratégies pilotées par les données en temps réel. Et sur le terrain d'usine, la technologie sans fil est plus répandue et plus rentable que jamais.

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

Demandes dynamiques

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

• Traceurs d'actifs. Les centres de fabrication et de distribution peuvent être de vastes complexes. Savoir où se trouve l'inventaire à tout moment peut être un défi. Les traceurs d'actifs sont de petits appareils conçus pour résoudre ce problème et utilisent une technologie intuitive et discrète. Avec un traceur d'actifs, un fabricant peut déterminer instantanément où se trouvent les articles suivis à tout moment.
• Scanners portables. Ces appareils sont utilisés par les membres de l'équipe pour scanner les articles au fur et à mesure qu'ils traversent le processus de production : réception, assemblage, AQ, expédition, etc. Les scanners portables sont conçus pour être flexibles et peuvent être programmés pour scanner à de nombreuses fins.
• Capteurs IIoT. Les systèmes de fabrication modernes utilisent une variété de capteurs pour effectuer 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 attachés ultérieurement 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 à hauteur réglable, peut être personnalisé pour fournir les outils, intégrations et fonctions nécessaires aux tâches quotidiennes.

En utilisant les technologies sans fil IIoT, ces différents appareils peuvent communiquer de manière transparente. « Ce n'est pas seulement une question de capteurs et de conductivité des données », déclare Steven Martin, directeur numérique de l'énergie chez General Electric. « Il s'agit de comprendre la valeur et de prendre des décisions sur la façon d'optimiser ce matériel en fonction de la réalité économique. »

Alimentation flexible

Il y a une demande universelle sur le terrain d'usine : l'énergie. En effet, ce n'est qu'avec l'avènement des moteurs 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 où ils en ont besoin ou les garder portables, selon la situation. Afin de maintenir ces appareils alimentés, les sols d'usine se tournent vers des batteries à haute efficacité comme solution, ou essaient de faire passer des fils et des 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 traceurs d'actifs. Si chaque appareil nécessite un nouveau jeu de piles de remplacement, les coûts associés à ces piles peuvent devenir astronomiques.
• Temps d'arrêt. Les piles devront être remplacées ou rechargées. Lorsque cela se produit, l'appareil en question ne peut pas être utilisé, créant un coût d'opportunité significatif.
• Charge limitée. Même la batterie à plus haute efficacité ne peut fournir qu'une certaine quantité d'énergie si rapidement. 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 sur son terrain d'usine en fonctionnant uniquement sur l'énergie des batteries. 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 vouloir qu'un capteur rapporte 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 affecter l'efficacité globale de la chaîne d'assemblage ou l'efficacité de toute approche pilotée par les données.

Certains fabricants se sont tournés vers des sources d'énergie alternatives pour atténuer ces préoccupations énergétiques. L'option la plus populaire jusqu'à présent a été les panneaux solaires, mais même ceux-ci ont 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'énergie sans fil présente une solution

Un nombre croissant de fabricants se tournent vers une technologie innovante pour résoudre ce problème : l'énergie sans fil à longue portée. En utilisant de l'énergie transmise à distance, les systèmes modernes de recharge sans fil à longue portée 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 principaux sont installés périodiquement dans l'usine ou le lieu de travail. Tout appareil qui a besoin d'énergie peut alors être connecté à ce réseau de recharge via un simple récepteur d'énergie sans fil.

Il existe plusieurs technologies candidates pour l'énergie sans fil à longue portée, mais l'une des plus prometteuses utilise la lumière infrarouge. Cette source d'énergie invisible peut fournir de manière sûre et efficace une puissance substantielle à distance, et offre plusieurs avantages clés pour les fabricants :

• Longue portée. Le signal de recharge peut être transmis à travers un terrain d'usine ou un grand entrepôt.
• Sécurité. Parce que la lumière infrarouge est présente dans la nature et dans des appareils quotidiens tels que les télécommandes de télévision, son profil de sécurité est excellent : des niveaux significatifs d'énergie peuvent être envoyés tout en restant bien dans les limites de sécurité pour les consommateurs et l'industrie.
• Puissance. Parce que l'énergie sans fil fournit une énergie sans fin, les fabricants peuvent utiliser des appareils qui ont des demandes de puissance plus élevées, augmenter les taux de rapport, ajouter de l'intelligence locale aux capteurs et bien d'autres fonctionnalités.
• Intégration. Les appareils IIoT sont conçus pour aider la fabrication de plusieurs façons, et sont particulièrement utiles pour collecter et utiliser des données. Mais cela peut être difficile lorsque les batteries ou les alimentations filaires gênent. La technologie sans fil à longue portée peut être facilement intégrée dans les systèmes existants, rendant l'installation simple 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 partout où ils se trouvent.

Les avantages de la recharge sans fil

Pour les fabricants cherchant à maintenir leurs processus légers, agiles et rentables, la recharge sans fil présente plusieurs avantages puissants, notamment :

• Gain de temps et d'argent. Le changement de piles coûte du temps et de l'argent — non seulement en termes de coût d'opportunité (un appareil ayant besoin d'un changement de pile ne contribue pas au processus de fabrication), mais aussi simplement en termes de coûts absolus. La recharge sans fil aide à réduire drastiquement les deux.
• Plus grande flexibilité. Les appareils qui utilisent la recharge sans fil peuvent offrir aux fabricants un gain significatif en agilité et en personnalisation. Les appareils ne sont pas limités par la proximité d'une prise de recharge ou d'un signal sans fil faible, par exemple. Avec la recharge sans fil, les appareils peuvent être placés n'importe où dans la ligne de vue de l'émetteur de recharge et recevoir encore de l'énergie. Cela signifie que les fabricants peuvent placer les appareils en fonction de leurs besoins d'assemblage et de processus.
• Capacités de capteurs accrues. De nombreuses capacités d'appareils sont limitées en raison de la consommation d'énergie. En introduisant la recharge sans fil à longue portée, les fabricants peuvent investir dans des capteurs avec plus de capacités. Parfois, cela signifie la capacité de suivre la température, la pression ou le débit plus souvent. Dans d'autres situations, cela peut simplement signifier une plus grande portée ou plus d'intégration. Ce type de performance nécessite de l'énergie, cependant, et la recharge sans fil peut produire l'énergie nécessaire pour améliorer les performances.

Avec la recharge sans fil à longue portée en place, les fabricants peuvent se concentrer sur l'utilisation de l'IIoT pour innover — et personnaliser les terrains d'usine pour un avenir piloté par les données.

Yuval Boger est directeur marketing chez Wi-Charge.