Les propriétaires d’usines ont toujours compris l’importance de la valeur que l’on peut tirer de leurs données. L’Internet industriel des objets, ou IIoT, s’est considérablement développé en raison de cette nécessité. La majorité des données produites par les équipements de fabrication et les relevés des capteurs sont actuellement principalement contenues dans le système de contrôle-commande (DCS). La prochaine révolution industrielle sera portée par la puissance de calcul, alors que les industries chercheront à utiliser ensemble l’informatique dans le Cloud et Edge pour exploiter des capacités de traitement supplémentaires. Si le traitement informatique est le moteur, alors les données sont le carburant. Pour que des technologies telles que l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle (IA) produisent les avantages commerciaux escomptés, elles nécessitent un accès à des données de haute qualité, souligne Jonas Trautmann, responsable marketing mondial produit digital, ABB Process Control Platform.
Le DCS, Edge computing et le Cloud créent un puissant écosystème IIoT qui permet aux industries d'exploiter les avantages de la prise de décision basée sur les données, de la maintenance prédictive, de l'optimisation des processus et d'une efficacité opérationnelle améliorée. Quel est le rôle du DCS au sein de cet écosystème ?
Jonas Trautmann : Le système de contrôle-commande (DCS) est au cœur des données circulant dans une usine. Les concepteurs des premières offres d’un système de contrôle-commande se sont appuyés exclusivement sur des plates-formes de technologie d'exploitation (OT) spécialement conçues pour garantir l'intégrité des processus qui, s'ils ne sont pas contrôlés, présentent des dangers très réels pour les employés et les communautés environnantes.
Dans les années 1990, la technologie commerciale prête à l'emploi (COTS) et les technologies de l'information (IT) ont commencé à compléter le DCS avec des stations d'opérateur et d'ingénierie basées sur Windows et des communications Ethernet pour connecter les îlots de commande.
Aujourd'hui, l'intégration de l'informatique et de l'OT permet de collecter et d'analyser les données du système de contrôle pour générer des informations difficiles à acquérir par les moyens traditionnels.
La transformation numérique via l'Internet industriel des objets (IIoT) est de plus en plus présente, les plates-formes Edge sur site et basées sur le Cloud devenant de plus en plus accessibles.
Cependant, les utilisateurs de DCS souhaitent aller plus loin et exigent que leurs DCS deviennent toujours plus ouverts, extensibles et flexibles. Les fournisseurs ont déjà fait un certain chemin pour y parvenir en abandonnant les DCS basés sur du matériel doté de fonctionnalités codées en dur pour se tourner vers des solutions largement basées sur des logiciels. En laissant le matériel comme un ensemble de boîtes noires pouvant être programmées, le DCS devient beaucoup plus agile, permettant des composants plug and play et s'éloignant des solutions propriétaires qui lient les utilisateurs à un seul fournisseur.
Quelle valeur ajoutée est apportée à une usine grâce à la puissante combinaison du DCS, d’Edge et du Cloud ? Ce trio peut-il être décrit comme la pierre angulaire du futur environnement d’orchestration qui promet d’apporter agilité et flexibilité aux industries de transformation de demain ?
Jonas Trautmann : L’un des principaux avantages de l’edge computing et de l’analyse industrielle est la possibilité d’utiliser des données industrielles massives pour optimiser les processus de production. En particulier, la combinaison du Cloud et d’Edge offre la possibilité de former des modèles d'IA à l'aide des données d'appareils IIoT et de systèmes entiers. Ces modèles peuvent ensuite être exécutés en périphérie, permettant aux appareils de répondre de manière plus appropriée aux changements.
OPC UA est un ingrédient essentiel pour une intégration fluide du DCS, d’Edge et du Cloud. Pouvez-vous détailler comment cela fonctionne et quels avantages cela apporte au client ?
Jonas Trautmann : L'approche Open Group envisage une architecture d'automatisation qui divise les systèmes et les activités entre un noyau robuste et permanent et un environnement étendu numérique qui facilite une innovation plus rapide et une amélioration continue des performances.
Cet objectif est réalisé par le découplage du matériel et du logiciel DCS. Plutôt que d'être programmés pour fonctionner avec un élément matériel spécifique, le contrôleur de processus et le logiciel d'application existeront plutôt en tant qu'entités ou modules fonctionnels. Ces modules peuvent être déployés de manière flexible partout où ils sont nécessaires, sur des contrôleurs PC spécialement conçus et industriels, des appareils Edge, des serveurs sur site et des plates-formes Cloud.
L'architecture OPC UA améliore également la sécurité en adoptant une position de confiance zéro au niveau central. Cela signifie que tous les composants devront démontrer numériquement leur identité et leur originalité, ainsi que leur autorisation pour effectuer des tâches spécifiques. Il s’agit d’une solution à la fois flexible et robuste qui saura s’adapter à un paysage de menaces en évolution.
Quels sont les principaux défis techniques et considérations de sécurité associés à la réalisation d’une interopérabilité transparente entre les plates-formes DCS, Edge et Cloud, et comment ces défis peuvent-ils être relevés ?
Jonas Trautmann : Si les systèmes de contrôle distribués constituent une solution idéale pour gérer les fonctions nécessaires au fonctionnement efficace et sûr des usines, ils ont du mal à répondre aux attentes nées de l’émergence des technologies numériques dans l’espace industriel. Bien que des développements tels que l'instrumentation intelligente et les capteurs utilisant les technologies IIoT transforment les possibilités de contrôle et d'accès aux données, les difficultés liées à leur intégration dans les systèmes de contrôle-commande signifient que, dans certains cas, leur plein potentiel est resté largement inexploité.
Pour les systèmes existants en particulier, effectuer les modifications nécessaires pour s'adapter aux nouvelles technologies telles que les appareils de terrain intelligents tels que les transmetteurs, les capteurs et les actionneurs pourrait être un processus compliqué et potentiellement risqué, entraînant un temps et des coûts importants en raison de la nécessité de nouvelles fonctions ou de nouveaux composants à tester. Par conséquent, la réponse de nombreux propriétaires d’usines a été de maintenir le statu quo, en conservant leurs systèmes à commande répartie tels qu’ils sont.
Un élément clé pour relever ces défis consiste à sélectionner une technologie Edge qui s’intègre de manière transparente et sécurisée dans le paysage OT existant sans compromettre la productivité de l’usine. Protéger le cœur de l'usine tout en exploitant le modèle d'information existant permet à Edge de déployer sa valeur en fournissant une passerelle d'informations sécurisée vers le Cloud et un écosystème d'applications sur site.
De quelle manière l’interopérabilité des applications DCS, Edge et Cloud améliore-t-elle l’analyse des données en temps réel et les capacités de prise de décision dans les environnements industriels ?
Jonas Trautmann : Essentiellement, la périphérie peut être considérée de deux manières. La première est une extension du Cloud : la périphérie prétraite les données provenant d'appareils distribués, qui peuvent utiliser différents langages et protocoles de communication, tels que Modbus TCP, IEC61850, Profinet ou des communications série comme Modbus RTU. Outre les appareils distribués, ABB prend en charge l'ensemble du DCS, qui est connecté à l'aide d'une extension système dédiée qui préserve le modèle d'information du DCS. À cet égard, le rôle de la périphérie est de collecter et de transformer les données dans un format compréhensible par le Cloud.
Le Cloud effectue ensuite un traitement des données, dont les résultats modifient ce qui se passe en périphérie. Par exemple, l’informatique dans le Cloud rend possible l'apprentissage automatique et la formation de modèles qui peuvent ensuite être déployés en périphérie. La périphérie héberge des applications et utilise ces modèles comme guide pour répondre aux données locales des appareils sur site.
Les données sont le moteur de la numérisation. Pourtant, aujourd’hui, une usine moyenne utilise moins de 20% des données qu’elle génère. Comment les technologies émergentes d’Edge et du Cloud changeront-elles le paysage de l'automatisation lorsqu'elles seront combinées avec le futur DCS pour permettre aux entreprises de transformer davantage de ces données en informations exploitables et ainsi réaliser des opérations plus intelligentes et plus durables ?
Jonas Trautmann : L'architecture ouverte NAMUR (NOA) permet l'ajout simple et rentable d'un deuxième canal de communication sécurisé, transportant des données supplémentaires en temps réel depuis les appareils de pointe sur le terrain en parallèle aux données de mesure de processus de base. NOA est une vision sur la manière d'appliquer les technologies numériques aux systèmes de contrôle sans perturber les flux de travail éprouvés dans les industries axées sur les processus, notamment les produits chimiques, alimentaires et pharmaceutiques. NOA vise à rendre les données de production utilisables facilement et en toute sécurité pour la surveillance et l'optimisation des usines et des actifs.
NOA ajoute une couche à un système à commande répartie qui permet d'ajouter des fonctions supplémentaires en fournissant un environnement ouvert et sécurisé pour l'intégration des composants informatiques du terrain jusqu'au niveau de l'entreprise. Grâce à cette nouvelle approche, les opérateurs peuvent étendre les capacités de leurs systèmes de contrôle-commande pour inclure de nouvelles fonctions telles que la gestion, l'optimisation et la planification des actifs et des appareils, sans affecter les fonctions principales du DCS lui-même et sans le temps ni les risques précédemment associés à la réalisation de modifications ou une mise à niveau.
En permettant aux technologies Edge et Cloud d'être facilement intégrées dans le système à commande répartie, l'approche NOA permettra désormais aux utilisateurs de libérer pleinement les possibilités de l'Industrie 4.0 en permettant un flux amélioré de données dans toute une organisation, accessibles en toute sécurité en cas de besoin pour permettre des décisions et des actions éclairées.
