Le guide ultime de l'IdO industriel pour les fabricants

Qu'est-ce que l'IdO?

IoT est l'acronyme d'Internet des objets. L'Oxford English Dictionary définit l'internet des objets comme "une proposition de développement de l'internet dans laquelle les objets de tous les jours sont connectés à un réseau, ce qui leur permet d'envoyer et de recevoir des données".

En termes simples, l'IdO est le réseau d'objets physiques connectés à l'internet qui peuvent communiquer entre eux et avec d'autres systèmes.

L'IdO est courant dans notre vie quotidienne, qu'il s'agisse d'ampoules et de régulateurs de température contrôlés par wifi (comme Nest) ou de systèmes domestiques intelligents (comme Alexa et Google Home d'Amazon).

Qu'est-ce que l'IIoT?

L'Internet industriel des objets, ouIIoT, fait référence à l'IdO utilisé dans un contexte industriel. Ces concepts tournent autour de la connexion des machines et de la gestion des données dans les "usines intelligentes" pour obtenir des améliorations de la productivité et de la qualité.

Les actifs et les périphériques connectés envoient des informations aux infrastructures de communication de données, qui les transforment en informations exploitables. Au fil du temps, les ingénieurs peuvent utiliser ces données pour trouver des modèles qui peuvent aider à identifier des problèmes plus importants et leurs causes profondes. Ces informations peuvent également aider à prendre des décisions commerciales et à améliorer les processus.

IoT ouIIoT: Quelle est la différence ?

Alors que les applications IoT ont tendance à être centrées sur le consommateur, les applicationsIIoT se concentrent sur l'amélioration de l'efficacité dans des contextes de fabrication, de chaîne d'approvisionnement et de gestion.

Pour gérer les machines critiques dans les industries à fort enjeu, les dispositifsIIoT doivent être sophistiqués. Les capteurs doivent être sensibles afin de fournir la précision des données nécessaires pour permettre l'automatisation, la visibilité et l'analyse qu'ils offrent aux fabricants.

D'autre part, les produits IIoT sont utilisés dans des situations à moindre risque, souvent en tant que produits de consommation. Leurs avantages se traduisent généralement par la commodité, et les conséquences de la défaillance d'un équipement sont moins graves.

Dans les environnements industriels, la continuité de la production, la sûreté et la sécurité sont essentielles. Le groupe consultatif ARC recommande de "faire preuve d'une extrême vigilance pour s'assurer que la connectivité et l'ouverture omniprésentes qu'implique l'IIoT ne compromettent aucun des éléments ci-dessus ou ne submergent pas les utilisateurs et/ou les applications avec trop de données brutes." Ces défis uniques exigent que l'IIoT présente des caractéristiques plus robustes que l'IoT ordinaire.

L'IIoT change la donne pour les fabricants. Les machinesconnectées à l'IIoT capturent et communiquent des données en temps réel avec plus de précision et de cohérence qu'auparavant. L'IIoT permet aux organisations de briser les silos de données ouverts et d'accéder aux informations à tous les niveaux.

Les avantages de ces données exploitables sont considérables. Les opérateurs, les superviseurs et les ingénieurs peuvent avoir une meilleure visibilité de la production. Les ingénieurs peuvent s'inspirer des données relatives au processus, à l'opérateur et à la machine pour réaliser une amélioration continue et accroître l'efficacité de l'usine. De même, la direction peut prendre des décisions commerciales éclairées, étayées par des données. Globalement, le personnel à tous les niveaux peut détecter plus rapidement les problèmes et les inefficacités et optimiser ses opérations. Cette prise de décision basée sur les données élimine les approximations dans la résolution des problèmes.

Avantages de l'IIoT:

1. Augmentation de l'utilisation des machines

L'IdO industriel permet aux fabricants de connecter leurs machines à l'internet. Les machines connectées donnent aux fabricants un aperçu de la santé des machines et des indicateurs clés de performance importants en temps réel. Il peut s'agir de l'efficacité globale des équipements (OEE) et de l'efficacité globale des processus (OPE). Ces données aident les fabricants à identifier et à corriger les causes des temps d'arrêt non planifiés. Elles peuvent également accroître l'utilisation des machines en mettant en évidence les besoins de maintenance préventive des équipements.

2. Maintenance prédictive

Les données en temps réel des systèmesconnectés à l'IIoT peuvent aider à prédire les défauts des machines. Cela permet aux fabricants de prendre des mesures préventives contre les problèmes avant qu'ils ne se produisent, ce qui se traduit finalement par un temps de fonctionnement plus élevé des machines et une plus grande productivité globale. La prévention des pannes d'équipement réduit la durée des processus, les reprises, les rebuts et les temps d'arrêt non planifiés. Ces améliorations aident les fabricants à économiser sur les coûts associés.

3. Suivi des actifs

Les fabricants peuvent suivre les produits tout au long de la chaîne d'approvisionnement et alerter les parties prenantes en cas de dommages ou d'éventuels dommages aux biens.

4. Gestion des installations

Les capteurs environnementauxconnectés à l'IoT peuvent surveiller des conditions telles que les vibrations, la température, l'humidité, et plus encore. Ils peuvent détecter les conditions qui ont un impact négatif sur les opérations ou qui provoquent une usure excessive des équipements.

5. Fabrication juste à temps

La communication de données en temps réel rend possible la fabrication juste à temps. Les processus peuvent être ajustés en temps réel pour éliminer les gaspillages et permettre à la production de se terminer à temps et en synchronisation avec les matériaux en cours et les matières premières. Cela permet de rapprocher la production planifiée de la production réelle.

6. Connecter les actifs distants

La connexion des dispositifs signifie que les données des actifs distants sont désormais accessibles depuis un emplacement central. Ces actifs peuvent être surveillés et contrôlés à distance, ce qui permet un plus grand degré de contrôle.

7. Des interfaces plus faciles à utiliser

Les logiciels connectés permettent aux opérateurs, aux ingénieurs et aux responsables de surveiller les données par le biais d'IHM (interfaces homme-machine). Les IHM sont beaucoup plus intuitives, notamment pour le personnel ne possédant pas un niveau élevé de compétences informatiques. Ces interfaces centralisent également les données provenant de différentes sources. Par conséquent, le personnel peut maîtriser les outils sans avoir à suivre une formation approfondie ou à faire appel à du personnel informatique.

8. Partager les connaissances entre les usines

L'institutionnalisation des connaissances permet de conserver les connaissances essentielles au sein du personnel au fil du temps. La centralisation des connaissances peut également contribuer à la standardisation des processus. Ceci est essentiel pour les efforts d'amélioration continue au sein d'une organisation. Enfin, le fait de disposer de connaissances standardisées et centralisées permet aux experts de répondre aux problèmes, où qu'ils se trouvent.

Les silos de données et les connaissances tribales (connaissances acquises au fil des années d'expérience et transmises oralement, mais non normalisées ou documentées) sont une cause importante d'inefficacité pour les fabricants. Le partage des connaissances est plus que jamais essentiel pour les fabricants, car les baby-boomers partent à la retraite au rythme de 10 000 par jour. Si les connaissances des travailleurs qui partent à la retraite ne sont pas préservées, elles devront être réapprises par les générations suivantes.

9. Surveillance des processus et des comportements

Les données collectées à partir des appareils et des logiciels compatibles avec l'IoT permettent aux responsables d'avoir un aperçu des performances des employés. Grâce à ces données, ils peuvent identifier les goulots d'étranglement et les domaines à améliorer. Par exemple, ils peuvent apprendre que les employés font systématiquement des erreurs ou produisent des défauts au cours d'une étape donnée. À l'aide de ces informations, les ingénieurs de processus peuvent effectuer une analyse des causes profondes pour déterminer les améliorations à apporter (et utiliser ces données comme référence pour mesurer les améliorations).

Ces avantages se traduisent par des impacts commerciaux importants basés sur les économies de coûts, l'amélioration de la qualité et l'augmentation de l'efficacité.

Le groupe consultatif ARC identifie quatre éléments clés de l'IIoT:

1. Biens intelligents

Les biensintelligentscomprennent des "objets" connectés - capteurs, contrôleurs et dispositifs de périphérie - ainsi que des logiciels d'application et des composants de sécurité. Cette catégorie comprend les biens modernes conçus avec des capacités locales de renseignement et de communication. Ces capacités peuvent également être ajoutées aux actifs existants.

Chacun de ces équipements est capable de connectivité, d'intelligence intégrée et de prise en charge de l'analyse. Ils génèrent des données et partagent des informations tout au long de la chaîne de valeur.

Voici quelques exemples d'actifs intelligents dans l'IIoT:

• L'instrumentation de l'usine
• Équipement
• Machines
• Systèmes ou autres actifs activés par des capteurs, des processeurs, de la mémoire et des capacités de communication.

Voici quelques types d'équipements et de dispositifs courants :

Lescapteurs fournissent de nouvelles données à partir d'actifs existants ou incorporés dans des machines nouvelles ou existantes qui sont accessibles de l'extérieur à l'aide de protocoles et de technologies de communication communs.

Lespériphériques sont des pièces de matériel qui contrôlent le flux de données à la frontière entre deux réseaux. Ils servent essentiellement de points d'entrée ou de sortie du réseau. Les périphériques de périphérie remplissent des fonctions telles que la transmission, le routage, le traitement, la surveillance, le filtrage, la traduction et le stockage des données passant entre les réseaux.

Les périphériquesEdge collectent, traitent et stockent les données plus près des points d'extrémité afin d'utiliser plus efficacement les ressources du réseau.

LespasserellesIoT sont un type courant de périphérique dans les environnements de fabrication. Les capteurs et autres appareils sont également des types d'appareils périphériques.

Lessystèmes embarqués font référence à l'informatique dédiée à un objectif unique (par opposition à l'informatique à usage général). Les dispositifs embarqués ont leurs propres capacités informatiques, y compris le processeur, la mémoire, le système d'exploitation et la capacité de communication. Dans l'IIoT, il existe de nombreux dispositifs informatiques embarqués qui fonctionnent de concert avec d'autres dispositifs au sein du système.

Un exemple d'informatique embarquée dans un contexte de fabrication est l'utilisation d'un système de vision artificielle pour les inspections afin d'améliorer la qualité et le débit de la production. Les systèmes informatiques embarqués fonctionnent de manière autonome, sans interaction humaine, grâce à l'utilisation de capteurs et d'autres modes de communication.

2. Une infrastructure de communication de données

Les actifs d'un systèmeIIoT ont besoin d'Internet et d'autres technologies de réseau pour communiquer.

Les systèmesIIoT sont souvent déployés sur des infrastructures en nuage (telles que Amazon Web Services). Le cloud computing consiste à stocker, gérer et traiter les données en utilisant un réseau de serveurs distants plutôt qu'un serveur local.

3. Logiciel

Le logicielIoT analyse les données collectées par vos équipements et dispositifs. Il fournit également une interface permettant aux utilisateurs d'interagir avec le systèmeIIoT. Le logiciel est ce qui permet aux personnes de prendre de meilleures décisions et d'améliorer leurs performances.

Les logiciels basés sur le cloud offrent un certain nombre d'avantages aux fabricants par rapport aux systèmes sur site. Il s'agit notamment d'un coût total de possession plus faible, d'une plus grande fiabilité, d'une plus grande vitesse et d'une plus grande flexibilité.

4. Personnel

Une partie importante mais souvent négligée de tout systèmeIIoT est le personnel. Les personnes interagissent avec le système en prenant des décisions basées sur les données et les analyses générées par le reste des composantsIIoT. De meilleures données et des outils d'analyse plus puissants permettent aux personnes de mieux se connecter aux équipements, machines, systèmes et autres personnels de l'usine. En conséquence, la prise de décision quantifiée suivra.

Les cas d'utilisation de l'IIoT sont innombrables et en constante expansion. En voici quelques exemples.

Surveillance des machines pour le suivi de l'OEE/OPE

L'IIoT permet aux fabricants d'obtenir une visibilité granulaire des données des machines en mettant en ligne leurs processus analogiques. Les fabricants peuvent surveiller les données d'état de leurs machines anciennes en utilisant des capteurs connectés à une passerelle IoT. La collecte de données sur le temps de fonctionnement des machines et les temps d'arrêt non planifiés permet aux fabricants de suivre l'efficacité globale des équipements (OEE) et l'efficacité globale des processus (OPE). Ces mesures sont particulièrement utiles comme points de référence pour évaluer les améliorations de processus.

Assurance qualité en ligne

Les fabricants peuvent utiliser des capteurs et des dispositifs connectés tels que des caméras de vision industrielle, des balances, des pieds à coulisse et des capteurs de température et d'humidité aux postes de contrôle de la qualité. Les capteurs intelligentspermettent d'améliorer considérablement la précision du processus d'inspection par rapport aux inspections manuelles. Les points de contrôle de la qualité peuvent être intégrés tout au long du processus de production afin de détecter les défauts à un stade précoce et de les résoudre avant qu'ils ne descendent la chaîne.

Poka-Yoke

"Poka-yoke" est une technique de fabrication allégée qui se traduit par "prévention des erreurs" en japonais. Les fabricants peuvent également utiliser des dispositifsIIoT pour empêcher les erreurs de se produire en premier lieu. Par exemple, les fabricants peuvent déployer des systèmes pick-to-light pour guider les opérateurs vers des bacs spécifiques pour les processus d'assemblage. Ils peuvent utiliser des balances pour détecter lorsque le poids d'un produit est hors norme, signalant ainsi une erreur.

La mise en œuvre de l'IIoT dans votre usine est une entreprise intéressante mais complexe. Les entreprises doivent considérer la mise en œuvre de l'IIoT comme une transformation numérique à l'échelle de l'entreprise plutôt que comme un projet ponctuel. Pour réussir la mise en œuvre de l'IIoT, il faut un alignement étroit entre les équipes de gestion, d'ingénierie, d'informatique et d'exploitation, ainsi que l'adhésion de toute l'entreprise.

Avant de vous y plonger, il est important de comprendre ce que cela impliquera et d'être conscient des pièges courants. Il n'est pas rare que les fabricants découvrent qu'une mise en œuvre de l'IIoT était bien plus complexe que prévu. Selon un rapport de Cisco de 2017, environ 60 % des initiatives IIoT ne dépassent pas le stade de la preuve de concept (PoC).

ARC Advisory recommande les facteurs de réussite suivants pour une mise en œuvreIIoT:

• Connaissanceappropriéedu domaine, tant en matière d'OT que d'IT.
• Une compréhension claire des exigences opérationnelles, y compris le besoin de flexibilité et d'extensibilité.
• Intégration étroite entre OT et IT
• Une coopération étroite entre les fournisseurs d'OT et d'IT ; entre les fournisseurs et les utilisateurs finaux ; et entre les ingénieurs d'usine, les ingénieurs de processus et les scientifiques des données lors du développement et de la mise en œuvre des solutions.
• Examen attentif de la manière dont la solution sera maintenue et affinée au fil du temps.
• Capacité d'adaptation aux nouveaux modèles d'entreprise
• "Une cybersécurité à toute épreuve
• Réseaux sécurisés et robustes (câblés et sans fil)
• Une coopération interne étroite entre les groupes internes d'informatique et d'OT, ainsi qu'entre les ingénieurs d'usine, les ingénieurs de processus et les scientifiques des données.

La mise en place de ces facteurs peut placer votre organisation sur la voie du succès à long terme et vous mettre sur la voie de la récolte des avantages d'une transformation numérique.

1. Définissez les objectifs de votre projetIIoT

La partie la plus importante de votre projetIIoT consiste à définir des objectifs clairs et mesurables. Quelle est l'analyse de rentabilité de votre projetIIoT?

Les projetsIIoT doivent répondre à des problèmes commerciaux spécifiques, qui peuvent inclure (sans s'y limiter) l'amélioration de la qualité, l'augmentation de l'utilisation des machines et l'accélération des cycles d'amélioration.

Vous devez savoir à quelles questions vous voulez que vos données répondent avant de commencer à les collecter. La détermination de la réponse à cette question devrait impliquer une conversation avec votre personnel de production et vos ingénieurs. Analysez, catégorisez et résumez les informations sur les domaines qui peuvent être améliorés. Il est probable que vous ayez déjà une idée des domaines à améliorer - vous pouvez maintenant utiliser les données pour les localiser et prendre des décisions éclairées.

2. Identifiez les mesures du succès

Vos objectifs doivent être mesurables par des indicateurs clés de performance et des mesures de réussite prédéfinies. Sans une base de mesures commerciales clés, les nouvelles technologies qu'une entreprise met en œuvre ne tiendront pas leurs promesses.

3. Définissez un plan.

Posez-vous la question suivante : comment puis-je recueillir les données dont j'ai besoin pour atteindre mes objectifs ? Quelles technologies m'aideront à collecter ces données ?

Pour répondre à ces questions, vous devez évaluer l'état de la connectivité de votre équipement. La plupart des machines modernes sont conçues pour vous fournir une série d'informations et sont équipées de fonctions de connectivité telles que la connectivité OPC ou Ethernet. Les machines anciennes nécessitent un processus plus complexe et peuvent généralement être mises en ligne à l'aide de capteurs (tels que des capteurs de courant ou des détecteurs GPIO) et d'une passerelle IoT.

Vous devrez également tenir compte des modifications à apporter à vos installations ou aux infrastructures réseau, comme l'installation de prises Ethernet et la pose de câbles. Gardez à l'esprit que tous les changements à apporter prendront plus de temps à mettre en œuvre. Il est également essentiel d'obtenir la coopération des membres de votre entreprise possédant une expertise informatique, car vous aurez probablement besoin de leur approbation pour effectuer des changements.

4. Prouver le retour sur investissement avec une preuve de concept (POC).

Une preuve de concept, également appelée preuve de valeur (PoV), est une expérience qui doit répondre aux questions suivantes :

Quelle valeur la technologie crée-t-elle pour votre entreprise ?
Quel est votre retour sur investissement ?

Vous devez être stratégique lorsque vous planifiez une preuve de valeur. Trouvez un domaine où vous pouvez démontrer un retour sur investissement (ROI) rapide à petite échelle. Commencez petit et ayez un calendrier concret, et gérez les attentes avec des paramètres de réussite définis et un ensemble de données spécifiques à mesurer.

Plus votre configuration initiale est complexe, plus le déploiement sera long et moins il y aura de chances qu'il soit réussi. Les gens ont tendance à ajouter de la complexité pour résoudre les problèmes. Résistez !

5. Obtenez l'adhésion de l'organisation.

Utilisez les données obtenues grâce à vos connexionsIIoT pour démontrer le retour sur investissement de votre POC. Une fois que vous avez en main le retour sur investissement d'une preuve de concept réussie, il est temps de présenter le projet à la direction.

Toute transformation commerciale réussie nécessite un changement culturel afin de soutenir et de pérenniser l'initiative. Le soutien et l'engagement de la direction sont essentiels pour guider le projet.

6. Faites évoluer la mise en œuvre.

Lorsque vous vous préparez à passer à une mise en œuvre complète, veillez à intégrer les commentaires des parties prenantes sur le PoC.

Lorsque vous passez de la démonstration de faisabilité à la mise en œuvre complète, il est utile de disposer d'une feuille de route de haut niveau. Celle-ci permet de clarifier le projet, de relier les actions à la vision et de fournir une référence pour le calendrier et les coûts.