Espace de noms unifié dans le secteur manufacturier :un hub de données en temps réel pour l'excellence opérationnelle

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7 minutes | Blogue | Technologie industrielle

Un espace de noms unifié (UNS) est un modèle de données unique, structuré et en temps réel qui représente l'ensemble de l'entreprise de fabrication. En pratique, il agit comme une source unique de vérité pour les données opérationnelles. 

Les informations sont organisées par actif, processus et contexte commercial, permettant aux équipes et aux responsables de trouver rapidement les données dont ils ont besoin, quand ils en ont besoin. L'utilisation d'un UNS dissocie également les producteurs de données des consommateurs de données, permettant une collecte, une conservation et une utilisation impartiales. 

Avec l'augmentation rapide du volume et de la variété des données de fabrication, des espaces de noms unifiés sont essentiels pour garantir une visibilité et une cohérence complètes.  

Vous utilisez toujours une approche de données disparates ? Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur la création, la mise en œuvre et la gestion de votre UNS. 

Pourquoi les données de fabrication ont besoin d'une nouvelle architecture

L'industrie manufacturière est confrontée à un double problème de gestion des données :des quantités massives d'informations associées à une collecte manuelle de données sur les machines. Selon le Manufacturing Leadership Council, 44 % des entreprises collectent désormais le double de la quantité de données qu'il y a deux ans, mais 70 % s'appuient toujours sur la collecte manuelle de données. 

Ces données proviennent de plusieurs sources, telles que des capteurs et équipements IIoT toujours connectés, des contrôleurs logiques programmables (PLC), des systèmes d'exécution de fabrication (MES), des systèmes de gestion informatisés de la maintenance (GMAO) et des outils de planification des ressources d'entreprise (ERP). 

Les processus manuels, quant à eux, découlent souvent de l’utilisation continue de silos de données associés à des intégrations opérationnelles fragiles. Par exemple, les équipes de maintenance et de production exploitent des données similaires pour éclairer les meilleures pratiques, mais utilisent souvent des systèmes différents pour atteindre cet objectif. Pour aider ces systèmes à communiquer, les équipes peuvent utiliser des intégrations génériques qui ne peuvent pas gérer un débit de données important. Lorsque ces intégrations échouent, les équipes n’ont d’autre choix que de collecter et traiter manuellement les données. 

Relever ces défis nécessite un accès aux données en temps réel, cohérent et à l'échelle de l'entreprise. 

Pourquoi les architectures de données de fabrication traditionnelles ne sont pas à la hauteur

Les architectures de données de fabrication traditionnelles reposent sur des intégrations point à point :les systèmes sont directement connectés pour échanger des informations. Bien que cela fournisse un accès aux données et des informations pour les applications connectées, cela limite naturellement l'évolutivité, ce qui ralentit la transformation numérique dans le secteur manufacturier. Les cadres de l'Industrie 4.0 étant désormais une priorité absolue pour les organisations (92 % des dirigeants déclarent que les initiatives de fabrication intelligente sont essentielles pour rester compétitifs), les modèles point à point ne peuvent tout simplement pas suivre le rythme. 

D'autres problèmes liés à l'architecture de données de fabrication traditionnelle incluent : 

• Couplage étroit entre les systèmes 

• Coût élevé de l'ajout de nouvelles applications 

• Définitions de données incohérentes 

• Problèmes de latence et de fiabilité 

• Fardeau de maintenance des intégrations personnalisées 

Fonctionnement d'un espace de noms unifié

Qu’est-ce que l’UNS dans le secteur manufacturier ? L'idée est simple :créer une source unique d'accès et de vérité pour les données. 

En pratique, quatre éléments sont essentiels : 

• Architecture basée sur les événements (EDA) :  Grâce à EDA, les applications communiquent lorsque des changements ou des événements se produisent. Cela garantit que les données sont opportunes et pertinentes. 

• Publier/abonner des modèles :  Dans un modèle de publication/abonnement, les producteurs de données transmettent les données aux canaux thématiques de l'UNS, tandis que les consommateurs de données s'abonnent aux modèles de leur choix. 

• Structures hiérarchiques des sujets :  En organisant les informations dans un format imbriqué, UNS permet aux utilisateurs d'accéder facilement aux données dont ils ont besoin à la demande. 

• Diffusion de données en temps réel :  Enfin, les données UNS sont diffusées en temps réel à partir des producteurs de données, permettant aux consommateurs d'identifier rapidement les changements ou les tendances des modèles. 

Le résultat est un découplage entre producteurs et consommateurs de données. Par exemple, au lieu que les équipes de maintenance partagent directement les données des actifs avec les chefs d'atelier ou les responsables des opérations, les données sont publiées sur l'UNS, où tous les abonnés reçoivent des mises à jour. Cela permet aux unités commerciales de sélectionner la combinaison de données qui répond le mieux à leurs besoins.

Technologies clés derrière un espace de noms unifié

Les espaces de noms unifiés nécessitent également des technologies spécifiques pour garantir l’accès et l’exactitude des données. Ils comprennent : 

• Courtiers MQTT :  Les courtiers de transport de télémétrie de message queuing (MQTT) constituent la base des modèles de publication/abonnement. 

• Passerelles Edge :  Les passerelles Edge permettent le stockage et le traitement des données à la périphérie des réseaux de fabrication plutôt que dans le cloud, réduisant ainsi la latence globale. 

• Intégration OPC UA :  Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) est un protocole open source sécurisé qui permet la communication de machine à machine. 

• Architectures hybrides cloud et sur site :  Les architectures cloud permettent un stockage de données à grande échelle et des analyses approfondies, tandis que les solutions sur site ouvrent la voie à une réponse rapide aux événements publiés. 

• API et microservices :  Les interfaces de programmation d'applications (API) et les microservices aident à connecter les applications anciennes et modernes en standardisant la manière dont les systèmes échangent des données.   

Quelles données se trouvent dans un espace de noms unifié ?

Les fabricants ont un contrôle total sur le type de données stockées dans leur UNS. Par conséquent, cette combinaison de données variera selon les entreprises en fonction de leur production, de leur qualité, de leurs résultats et des besoins des clients. 

Toutefois, compte tenu de la nature standardisée du secteur manufacturier, plusieurs sources de données sont courantes. Il y a d’abord l’état de la machine et les données des capteurs. Ces informations permettent aux opérateurs et aux techniciens de suivre les opérations en cours et de détecter les problèmes potentiels. Les événements et alarmes de maintenance figurent également dans la liste. Grâce à ces données, les équipes peuvent agir pour résoudre les petits problèmes avant qu'ils ne deviennent de gros problèmes. 

Les chiffres de production et les données de qualité sont également généralement publiés dans un UNS, avec les variables de processus et les KPI. Cela permet des réponses préventives et proactives aux conditions changeantes des actifs, plutôt que de s'appuyer sur une maintenance réactive qui ne commence que lorsque les actifs tombent en panne. 

Enfin, les espaces de noms unifiés incluent souvent des hiérarchies d'actifs et des métadonnées. Cela permet d'ajouter du contexte aux opérations de fabrication en permettant aux équipes de voir où les équipements et les processus interagissent dans les environnements de production.

Avantages d'un espace de noms unifié dans le secteur manufacturier

La création d'un espace de noms unifié offre plusieurs avantages aux organisations, tels que : 

• Accès à une source unique de vérité :  En centralisant et en standardisant les données UNS, les fabricants gagnent en confiance dans les données. 

• Visibilité de l'entreprise en temps réel :  Des problèmes liés aux actifs et aux équipements peuvent survenir à tout moment et en tout lieu. Les espaces de noms unifiés offrent une visibilité en temps réel sur les opérations. 

• Déploiement plus rapide des applications :  L'un des éléments clés du déploiement d'applications consiste à comprendre l'impact des applications sur leurs environnements. La mise en œuvre d'UNS améliore la visibilité pour accélérer le déploiement des applications. 

• Complexité d'intégration réduite :  L'intégration entre plusieurs systèmes de fabrication peut être complexe et longue, en particulier si les applications utilisent différents formats de données ou sont basées sur des frameworks existants. La standardisation des données d'UNS réduit cette complexité. 

• Architecture numérique évolutive :  Alors que la transformation numérique devient une priorité absolue en matière de fabrication, une architecture numérique évolutive est essentielle. Soutenus par le cloud, les environnements UNS ouvrent la voie à l'évolutivité. 

• Bases solides pour une fabrication intelligente :  Enfin, l'utilisation de l'UNS contribue à établir une base solide pour les technologies de fabrication intelligente telles que l'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique (ML), qui nécessitent toutes deux un accès à des sources de données complètes et cohérentes. 

Espace de noms unifié et maintenance prédictive

La maintenance réactive désavantage les équipes de réparation. Étant donné que le travail ne commence qu'après une panne des actifs et des équipements, les techniciens sont soumis à une pression énorme pour rechercher, diagnostiquer et résoudre les problèmes :chaque minute passée à chercher une réponse est une minute supplémentaire de temps d'arrêt coûteux et imprévus. 

Les systèmes UNS, quant à eux, peuvent permettre des opérations de maintenance prédictive qui améliorent la disponibilité et la disponibilité des machines. Cela commence par des données centralisées sur l’état des actifs. Au lieu d'utiliser plusieurs systèmes différents pour rechercher et suivre les données de maintenance, les équipes d'opérations de données industrielles peuvent s'abonner aux canaux UNS pertinents et transférer automatiquement les données sur leurs appareils. 

De plus, UNS facilite l'intégration de capteurs et d'analyses pour une surveillance continue et une détection plus rapide des anomalies, ce qui améliore la coordination entre la GMAO, le MES et les outils d'analyse. Enfin, les frameworks UNS permettent des workflows de maintenance en boucle fermée qui prennent en charge l'automatisation et l'analyse de maintenance prédictive. 

Pour les équipes de maintenance, le résultat est des données d'équipement accessibles qui sont exactes, pertinentes et opportunes. 

Bonnes pratiques pour créer un espace de noms unifié

 Cinq bonnes pratiques peuvent aider les fabricants à créer une architecture d'espace de noms unifiée : 

1. Commencez par la hiérarchie des éléments  

La cartographie de la hiérarchie des actifs crée un cadre pour une distribution de données et des canaux d'événements efficaces. 

2. Définir des normes de dénomination cohérentes  

Les conventions de dénomination standardisées réduisent le risque de chevauchements ou de sources de données manquantes. Définissez des systèmes de dénomination unifiée et de numérotation unifiée avant de déployer UNS. 

3. Construire progressivement  

Les petites versions facilitent l'ajustement et l'adaptation lors du premier déploiement d'UNS. À mesure que le système s'améliore, les entreprises peuvent commencer à évoluer rapidement. 

4. Aligner les équipes IT et OT  

Pour tirer le meilleur parti de l'architecture UNS, les équipes informatiques et opérationnelles doivent travailler en tandem. Les deux sont nécessaires pour opérationnaliser les données sur les actifs, la maintenance, les capteurs et les rapports. 

5. Conception axée sur l'évolutivité et la sécurité  

Comme indiqué ci-dessus, l'évolutivité de l'UNS est essentielle. La sécurité est tout aussi importante :les systèmes doivent être conçus pour détecter les menaces potentielles, chiffrer les données clés et gérer les autorisations d'accès des utilisateurs. 

Pourquoi un espace de noms unifié est un atout stratégique

UNS offre à la fois des avantages immédiats et des avantages à long terme. À court terme, les espaces de noms unifiés contribuent à créer une infrastructure numérique centrale qui améliore la fiabilité, la disponibilité et l’efficacité opérationnelle. Alors que les tendances de l'IoT industriel et l'adoption de la fabrication 4.0 s'accélèrent, UNS ouvre la voie à une fabrication basée sur l'IA et sans éclairage, ainsi qu'au développement de jumeaux numériques d'entreprise et d'une architecture de données industrielles évolutive. 

L'intégration UNS crée la base des données de fabrication connectées, mais pour maximiser les résultats, il est également important de se concentrer sur la manière dont ces données sont utilisées. ATS aide les fabricants à utiliser les données standardisées des systèmes UNS pour éclairer les pratiques et stratégies de maintenance et de fiabilité qui améliorent la disponibilité et la disponibilité des machines. 

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