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23 mai 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE 03/2016 | Vie des entreprises

Gérer les données de production pour accroître la productivité

Au salon SPS IPC Drives qui se tiendra cet automne à Nuremberg, Beckhoff présente des solutions qui, d’une part, mettent en évidence la convergence de l’Internet, des technologies IT et de la technique d’automatisation et, d’autre part, constituent une condition préalable à la réalisation de projets IoT et Industrie 4.0. Ronald Heinze, rédacteur en chef d’Open Automation, s’est renseigné auprès du directeur Hans Beckhoff.
«Sans automatisation, il est très difficile de s’imaginer comment le niveau de vie mondial peut continuer de se développer», souligne Hans Beckhoff. La technique d’automatisation est utilisée, notamment, pour la fabrication automatique de produits, la commande des processus de production de l’énergie et l’approvisionnement en eau. «La technique d’automatisation touche de nombreux aspects de la vie humaine», ajoute-t-il. «L‘augmentation du bien-être social est très étroitement liée au progrès de la productivité». Il est donc d’autant plus important d’évaluer les conséquences de la technologie - dans le sens positif comme dans le sens négatif. «C’est justement parce que la technique d’automatisation est un important facteur de progrès qu’elle doit faire l’objet d’une réflexion autocritique», souligne l’entrepreneur.

Il cite, à ce sujet, un exemple concret, celui de Nobilia, le plus grand fabricant mondial de cuisines, qui a recours à la technologie de Beckhoff. Ce fabricant a pu réduire sensiblement le nombre d’heures de production par cuisine, bien que la fabrication utilise depuis des années le principe de la taille de lot 1. Mais l’accroissement de la productivité n’est qu’un des aspects de l’automatisation. Nombre de produits, que ce soit en raison de leurs très petites ou très grandes dimensions ou en fonction des exigences de précision et de qualité, ne peuvent être fabriqués qu’à l’aide d’appareils de commande électroniques.
 
«L’automatisation a toujours été un facteur d’augmentation de la productivité. Avec Industrie 4.0 cela pourrait aller encore plus vite», déclare le directeur Hans Beckhoff. (Photo: Beckhoff Automation)
 

Une croissance réjouissante
L’entreprise Beckhoff, qui se caractérise par une gamme de produits ouverts et complétement adaptés les uns aux autres, fondés sur des appareils de commande sur base PC, profite particulièrement de cette évolution. Pour 2015, Hans Beckhoff table de nouveau sur une bonne croissance à deux chiffres. Cette entreprise de la région de Westphalie espère ainsi atteindre les 600 millions d‘euros de chiffre d’affaires, voire les dépasser - une évolution remarquable après les résultats déjà plus que satisfaisants de l’année précédente. «Cette croissance est due en grande partie aux pays asiatiques» précise l’entrepreneur. «Mais l’Europe méridionale et l’Amérique du nord aussi se développent bien».
Pour l’année prochaine, le chef d’entreprise compte également, grâce à un carnet de commande actuellement stable, poursuivre sa courbe de croissance positive. Même si la situation économique mondiale est volatile, la société va poursuivre ses investissements. Dans l’ensemble il est très optimiste, en ce qui concerne la technique d’automatisation. Et même si, en raison de la crise, le marché devait subir une baisse, le développement retrouverait rapidement une croissance globalement positive. «La croissance va repartir, il le faut d’ailleurs» déclare avec optimisme Hans Beckhoff. Afin de préparer l’entreprise aux taux de croissance à venir, en 2016 le site de Verl, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, va voir sa surface d’exploitation augmentée de 27’000 m². Il disposera ainsi de nouvelles surfaces de stockage et de fabrication. «Sous l’angle de la production, nous sommes ainsi prêts pour deux nouvelles années de croissance» affirme le directeur.
 
Des applications reposant sur l’exploitation des données
Les applications reposant sur l’exploitation des données ouvrent de nouvelles perspectives en matière de progrès social. Dans le domaine du marketing, cela peut aller jusqu’à une modification des conditions de vie. «Des catégories socioprofessionnelles entières peuvent subir une mutation», déclare Hans Beckhoff. «C’est possible grâce au nuage de données». De nombreuses applications nouvelles voient le jour. Dans ce contexte, il cite un exemple en dehors du domaine de l‘automatisation, celui du diagnostic basé sur le nuage dans le secteur médical.
Dans le domaine de la production également, on observe une évolution significative. «L’automatisation a toujours contribué à faire avancer la productivité», poursuit le directeur. «Avec Industrie 4.0, ce phénomène pourrait encore s’accélérer». La taille de lot 1 s’impose de plus en plus dans de nombreux domaines, tant au niveau de la fabrication de série que des petits sites de fabrication décentralisés. «La commande sur base PC s’est avérée être une plate-forme idéale pour ces deux modèles de production», affirme Hans Beckhoff. Ici, c’est la part de la communication qui va augmenter. En outre, pour la production, on s’attend à la création de nouveaux modèles, qui auront accès aux données de la production.
Les tendances actuelles au niveau de la fabrication, telles que taille de lot 1 et l’impression 3D, ainsi que les nouveaux modèles d’entreprise pour Industrie 4.0, nécessitent une automatisation reposant sur l’exploitation des données. La question qui se pose alors est la suivante: «Comment mettre ces nombreuses données à disposition ?» Lors du salon professionnel SPS IPC Drives, Beckhoff présentera la technologie TwinCAT Analytics. «Cette nouvelle technologie permet au logiciel de commande TwinCAT 3 d’enregistrer toutes les données du processus de manière synchrone au cycle et de les sauvegarder dans un format de données standardisé - une technologie Industrie 4.0 utile pour toutes les branches», souligne le dirigeant de l’entreprise. Ces données peuvent alors être enregistrées localement ou sur un serveur, ou encore dans un nuage. «On obtient ainsi une transcription complète de l’image du processus et des données de production», se réjouit Hans Beckhoff. «Comme avec un enregistreur de vol, toutes les données sont enregistrées et servent de base à de nombreuses fonctions analytiques».
Au niveau de la maintenance, ce système permet de procéder facilement à des analyses. Pour les optimisations, il est possible, par exemple, d’analyser les temps de cycle ou la consommation d‘énergie de chaque module. Pour un diagnostic prédictif, on peut utiliser le temps d’enclenchement des moteurs de pompe ou le nombre de cycles de commutation des électrovannes. «Les compteurs d’heures de service fournissent des renseignements importants pour la surveillance d’état», confirme le physicien diplômé. «En liaison avec TwinCAT Analytics, TwinCAT Scope présentera de nouvelles fonctionnalités, dans un premier temps pour l’analyse de cadences».
Grâce à la transcription d’une machine, on peut, par exemple, analyser les erreurs de fonctionnement survenues pendant la nuit, sans avoir à procéder à de nouvelles mesures. «Les données de production enregistrées, associées aux données-cadres pertinentes, sont largement suffisantes pour réaliser l’analyse», assure-t-il. Les messages d‘erreur sont enregistrés et on peut suivre les fluctuations du processus. S’agissant de la taille de lot 1, TwinCAT Analytics permet d’obtenir toute la documentation concernant une pièce individuelle. TwinCAT Analytics permet aussi de comprimer les données enregistrées pour chaque cycle.
«Nous allons ouvrir nos supports de données, en consultation avec nos clients, afin de mettre en œuvre de nouveaux modèles d’affaires pour d’autres fabricants de logiciels», poursuit Hans Beckhoff. Pour le transport de données vers le haut, on dispose d’OPC UA. Les données peuvent être transférées très facilement en quelques étapes jusqu’au nuage. «On peut ainsi réaliser en ligne un système de gestion de contenu (SGC) comme élément de TwinCAT Analytics en tant que service dans le nuage».
 
Les commandes et les services communiquent directement
Une autre nouveauté de Beckhoff consiste à mettre des données à disposition pour IoT et Industrie 4.0. «Avec «\»» TwinCAT IoT Communication»\»», nous proposons une bibliothèque de logiciels conviviale pour des applications IoT», annonce Hans Beckhoff. Cette bibliothèque prend en charge les protocoles standards pour la communication en nuage, tels qu’AMQP ou MQTT pour l’envoi de notifications push aux appareils intelligents. «Grâce à ces protocoles standards, chaque commande est en mesure de communiquer avec des services reposant sur le nuage», ajoute Hans Beckhoff. Par service, on entend l’envoi d’un message d’alarme et d’état à des montres connectées. La configuration de ce logiciel est simple et rapide. En liaison avec un PC embarqué servant de contrôleur IoT, TwinCAT IoT permet une connexion sans interruption entre l’Internet des objets et l’Internet des services.
Ces deux produits sont de nouveaux exemples de la convergence entre la technologie de l’information et celle de l’automatisation. «Nos efforts en matière de convergence ont commencé dès 1985 avec la commande de PC», rappelle le gérant. «Et ils se poursuivent de façon logique jusqu‘à TwinCAT 3, avec l’intégration de Visual-Studio® et les produits présentés cette année au salon SPS IPC Drives pour exploiter les données de production pour IoT et Industrie 4.0». Chez Beckhoff, les nouvelles idées de produits sont souvent le fruit de l’observation des tendances des technologies de l’information et même quelquefois de l’étude de produits de consommation, tels que le projet Google Glass. Google a même annoncé une version industrielle de ses lunettes avec une réalité augmentée», ajoute-t-il.
Au commencement, il y avait Internet. Puis sont arrivées les bonnes idées. Hans Beckhoff compte sur de nombreuses bonnes idées, également avec l’exploration des données, ou comment exploiter les données de production acquises. Les informations requises sont fournies par les commandes des machines.
En dépit de cette convergence toujours plus grande, Hans Beckhoff estime qu’il reste encore à l’avenir suffisamment d’opportunités de création de valeurs pour les fournisseurs de technique d’automatisation, car ils possèdent le savoir-faire nécessaire pour les technologies de base requises. Cela inclut notamment le pilotage des signaux des capteurs et actionneurs, la réalisation de CPU intelligentes dans des formes structurelles compactes et adaptées à l’industrie, la création de logiciels permettant de maîtriser le déroulement séquentiel des mouvements, la technique de mesure, etc.
 
Des interfaces utilisateur basées sur le Web
Pour atteindre une grande souplesse au niveau de la production, il importe au préalable d’avoir un dispositif performant de visualisation du processus, de façon à ce que les utilisateurs puissent suivre à chaque instant et en tout point le déroulement de leur fabrication. Aujourd’hui, afin d’éviter les travaux d‘ingénierie liés à des saisies de données multiples, la commande et la visualisation sont conçues comme un ensemble cohérent.
Avec le TwinCAT HMI , Beckhoff présente un système IHM basé sur une technologie purement Web, avec HTML5 et Java Script - nouvel exemple de la convergence avec les standards des technologies IT. «Notre TwinCAT HMI dispose d’une structure de base exceptionnellement performante avec des technologies de pointe, il est conçu de façon entièrement modulaire et se configure facilement et rapidement», souligne Hans Beckhoff. «Ce système indépendant de la plate-forme est compatible avec les concepts multi-clients, mais aussi multi-exécution et multi-serveur.» Chaque appareil disposant d’un navigateur Web intégré, a accès à un système IHM performant. «À l’aide de la structure de l’application, on peut représenter facilement la logique de la machine», poursuit-il. «En outre, il est automatiquement associé à un système de gestion du code source».
Les utilisateurs peuvent, selon l’interface utilisateur «What you see is what you get» (Wysiwyg), composer des pages de façon intuitive. Pendant son traitement, un document s’affiche sur l’écran, exactement comme il sera édité sur un autre périphérique. Il est également possible de connecter une caméra. Les spécialistes des logiciels peuvent même établir eux-mêmes un programme en langage évolué et l’intégrer dans TwinCAT IHM. La connectivité est garantie par des connexions au moyen de nombreux protocoles industriels ou sectoriels spécifiques courants tels qu’OPC UA, TwinCAT ADS ou BACnet. Beckhoff va poursuivre le développement de TwinCAT HMI pour en faire l’une de ses principales lignes de produits.
Source: Open Automation 06/2015, VDE Verlag, Allemagne
 
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