Le guide ultime du site industriel IoT pour les fabricants

Qu'est-ce que IoT?

IoT est l'acronyme de l'internet des objets. L'Oxford English Dictionary définit l'internet des objets comme "un projet de développement de l'internet dans lequel les objets de la vie quotidienne sont connectés au réseau, ce qui leur permet d'envoyer et de recevoir des données".

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

IoT est très répandu 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 Amazon's Alexa et Google Home).

Qu'est-ce que IIoT?

L'Internet industriel des objets, ou IIoT, fait référence à IoT utilisé dans un contexte industriel. Ces concepts tournent autour de la connexion des machines et de la gestion des données dans les "usines intelligentes" afin d'améliorer la productivité et la qualité.

Les actifs connectés et le site Appareils Edge 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 contribuer à la prise de décisions commerciales et à l'amélioration des processus.

IoT vs. IIoT: Quelle est la différence ?

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

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

D'autre part, les produits IoT sont utilisés dans des situations à moindre risque, souvent en tant que produits de consommation. Leurs avantages sont généralement liés à leur commodité et les conséquences d'une défaillance d'une pièce d'équipement sont moins graves.

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

IIoT change la donne pour les fabricants. IIoT Les machines connectées capturent et communiquent des données en temps réel avec plus de précision et de cohérence qu'auparavant. IIoT permet aux entreprises de décloisonner les données et d'accéder à l'information 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 aux processus, aux opérateurs et aux machines pour atteindre le site Amélioration continue et améliorer l'efficacité de l'usine. De même, la direction peut prendre des décisions commerciales éclairées, étayées par des données. Dans l'ensemble, 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 permet de résoudre les problèmes au jugé.

Avantages de IIoT:

1. Augmentation de l'utilisation des machines

Industrial IoT permet aux fabricants de connecter leurs machines à l'internet. Les machines connectées permettent aux fabricants de connaître l'état des machines et les principaux indicateurs de performance en temps réel. Il peut s'agir de l'efficacité globale de l'équipement (TRS) et de l'efficacité globale du 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 la nécessité d'une maintenance préventive des équipements.

2. Maintenance prédictive

Les données en temps réel provenant des systèmes connectés à IIoT peuvent aider à prévoir les défauts des machines. Les fabricants peuvent ainsi prendre des mesures préventives contre les problèmes avant qu'ils ne surviennent, ce qui se traduit en fin de compte par une augmentation du temps de fonctionnement des machines et de la productivité globale. La prévention des pannes d'équipement permet de réduire les temps de traitement, les retouches, les rebuts et les temps d'arrêt non planifiés. Ces améliorations permettent aux fabricants d'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 d'endommagement ou de risque d'endommagement des marchandises.

4. Gestion des installations

IoT-Les capteurs environnementaux connectés peuvent surveiller des conditions telles que les vibrations, la température, l'humidité, etc. Ils peuvent détecter les conditions qui ont un impact négatif sur les opérations ou qui provoquent une usure excessive de l'équipement.

5. Fabrication juste à temps

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

6. Connexion d'actifs distants

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

7. Interfaces plus faciles à utiliser

Les logiciels connectés permettent aux opérateurs, aux ingénieurs et aux gestionnaires de contrôler les données par le biais d'interfaces homme-machine (IHM). Les IHM sont beaucoup plus intuitives, en particulier pour le personnel ne disposant pas d'un niveau élevé de compétences informatiques. Ces interfaces centralisent également des données provenant de différentes sources. Ainsi, le personnel peut maîtriser les outils sans avoir besoin d'une formation poussée ou de faire appel à du personnel informatique.

8. Partage des connaissances entre les usines

L'institutionnalisation des connaissances permet de conserver les connaissances essentielles au sein de la main-d'œuvre au fil du temps. La centralisation des connaissances peut également contribuer à la normalisation des processus. Ceci est essentiel pour Amélioration continue Cette démarche est essentielle pour les efforts déployés au sein d'une organisation. Enfin, le fait de disposer de connaissances normalisées 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 ni documentées) sont une cause importante d'inefficacité pour les fabricants. Le partage des connaissances est plus important que jamais pour les fabricants, car les baby-boomers partent à la retraite au rythme de 10 000 par jour. Si les connaissances de la main-d'œuvre qui part à la retraite ne sont pas préservées, elles devront être réapprises par les générations suivantes.

9. Suivi des processus et des comportements

Les données collectées à partir des appareils et des logiciels compatibles avec le site IoT permettent aux responsables d'avoir un aperçu des performances de leurs employés. Grâce à ces données, ils peuvent identifier les goulets d'étranglement et les domaines à améliorer. Par exemple, ils peuvent apprendre que les employés commettent régulièrement 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 l'amélioration).

Ces avantages se traduisent par des impacts commerciaux significatifs 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 du site IIoT:

1. Actifs intelligents

Les biens intelligents comprennent des "objets" connectés - capteurs, contrôleurs et Appareils Edge- 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 biens existants.

Chacun de ces actifs est capable de connectivité, d'intelligence intégrée et de support analytique. Ils génèrent des données et partagent des informations sur le site chaîne de valeur.

Voici quelques exemples d'actifs intelligents sur le site IIoT :

• Instrumentation de l'usine
• Equipement
• Machines
• Systèmes ou autres actifs dotés de capteurs, de processeurs, de mémoire et de capacités de communication

Voici quelques types d'équipements et de dispositifs courants :

Les capteurs 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.

Appareils Edge sont des éléments matériels qui contrôlent le flux de données à la frontière entre deux réseaux. Ils servent essentiellement de points d'entrée ou de sortie du réseau. Appareils Edge remplit des fonctions telles que la transmission, le routage, le traitement, la surveillance, le filtrage, la traduction et le stockage des données qui passent entre les réseaux.

Appareils Edge collecter, traiter et stocker les données au plus près des points d'extrémité afin d'utiliser plus efficacement les ressources du réseau.

IoT passerelles sont un type courant de dispositif périphérique dans les environnements de fabrication. Les capteurs et autres dispositifs sont également des types de Appareils Edge.

Les systèmes intégrés font référence à l'informatique dédiée à un usage unique (par opposition à l'informatique générale). Les dispositifs intégrés ont leurs propres capacités informatiques, y compris le processeur, la mémoire, le système d'exploitation et les capacités de communication. Sur le site IIoT, de nombreux dispositifs informatiques intégrés 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 industrielle pour les inspections afin d'améliorer la qualité et le rendement de la production. Les systèmes informatiques intégrés 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 système IIoT ont besoin d'Internet et d'autres technologies de réseau pour communiquer.

IIoT sont souvent déployés sur des infrastructures en nuage (telles que Amazon Web Services). L'informatique en nuage consiste à stocker, gérer et traiter des données en utilisant un réseau de serveurs distants plutôt qu'un serveur local.

3. Logiciel

IoT analyse les données collectées par votre équipement et vos appareils. Il fournit également une interface permettant aux utilisateurs d'interagir avec le système IIoT . Le logiciel est ce qui permet aux gens de prendre de meilleures décisions et d'améliorer leurs performances.

Les logiciels en nuage offrent aux fabricants un certain nombre d'avantages 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 rapidité et d'une plus grande flexibilité.

4. Les personnes

Les personnes constituent un élément important, mais souvent négligé, de tout système IIoT . Les personnes interagissent avec le système en prenant des décisions basées sur les données et les analyses générées par le reste des composants du site IIoT . De meilleures données et des outils d'analyse plus puissants permettent aux personnes d'être mieux connectées à l'équipement de l'usine, aux machines, aux systèmes et aux autres membres du personnel. Il s'ensuit une prise de décision quantifiée.

Les cas d'utilisation de IIoT sont innombrables et ne cessent de s'étendre. En voici quelques exemples.

Suivi machine pour suivre TRS/OPE

IIoT permet aux fabricants d'obtenir une visibilité granulaire des données de leurs machines en mettant en ligne leurs processus analogiques. Les fabricants peuvent surveiller les données d'état de leurs anciennes machines 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 (TRS) et l'efficacité globale des processus (OPE). Ces mesures sont particulièrement utiles en tant que points de référence pour évaluer les améliorations apportées aux processus.

Assurance qualité en ligne

Les fabricants peuvent utiliser des capteurs et des appareils connectés tels que des caméras de vision industrielle, des balances, des pieds à coulisse et des capteurs de température et d'humidité dans les stations de contrôle de la qualité. Les capteurs intelligents permettent une plus grande précision dans le processus d'inspection que les inspections manuelles. Les points de contrôle de la qualité peuvent être intégrés tout au long du processus de production afin de détecter rapidement les défauts et de les résoudre avant qu'ils n'atteignent la chaîne de production.

Poka-Yoke

"Poka-yoke" est une technique de production allégée qui se traduit en japonais par "protection contre les erreurs". Les fabricants peuvent également utiliser les dispositifs IIoT pour éviter les erreurs. Par exemple, les fabricants peuvent déployer des systèmesPick to Light pour guider les opérateurs vers des bacs spécifiques pour les processus d'assemblage. Ils peuvent utiliser des balances pour détecter si le poids d'un produit n'est pas conforme aux spécifications, signalant ainsi une erreur.

La mise en œuvre de IIoT dans votre usine est une entreprise intéressante mais complexe. Les entreprises devraient envisager la mise en œuvre de IIoT à l'échelle de l'entreprise transformation numérique plutôt qu'un projet ponctuel. Pour réussir la mise en œuvre de IIoT , il faut que les équipes de gestion, d'ingénierie, d'informatique et d'exploitation soient bien alignées et que l'ensemble de l'entreprise y adhère.

Avant de vous lancer, il est important de comprendre ce que cela implique et de connaître les pièges les plus courants. Il n'est pas rare que les fabricants découvrent que la mise en œuvre de IIoT est beaucoup plus complexe que prévu. Selon un rapport Cisco de 2017, environ 60 % des initiatives IoT ne dépassent pas le stade de la preuve de concept (PoC).

ARC Advisory recommande les facteurs de réussite suivants pour la mise en œuvre de IIoT :

• Connaissances appropriées dans les domaines de l'OT et de l'IT
• Compréhension claire des exigences opérationnelles, y compris le besoin de flexibilité et d'extensibilité
• Intégration étroite entre l'OT et l'IT
• 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 de l'élaboration et de la mise en œuvre des solutions.
• Examen minutieux de la manière dont la solution sera maintenue et affinée au fil du temps.
• Capacité à s'adapter à de nouveaux modèles d'entreprise
• "Une cybersécurité à toute épreuve
• Réseaux sécurisés et robustes (câblés et sans fil)
• Coopération interne étroite entre les groupes IT et OT internes ainsi qu'entre les ingénieurs d'usine, les ingénieurs de processus et les scientifiques des données.

La mise en place de ces facteurs peut contribuer à la réussite à long terme de votre organisation et vous permettre de récolter les bénéfices d'un site transformation numérique.

1. Définissez les objectifs de votre projet IIoT

La partie la plus importante de votre projet IIoT est la définition d'objectifs clairs et mesurables. Quelle est l'analyse de rentabilité de votre projet IIoT ?

IIoT Les projets doivent répondre à des problèmes spécifiques de l'entreprise, 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 réponse à cette question doit faire l'objet d'une conversation avec votre personnel de production et vos ingénieurs. Analysez, classez et résumez les informations sur les domaines susceptibles d'être améliorés. Il y a de fortes chances que vous ayez déjà une idée des domaines à améliorer - vous pouvez maintenant utiliser les données pour les identifier et prendre des décisions éclairées.

2. Identifier les mesures de succès

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

3. Définissez un plan.

Posez-vous la question suivante : comment puis-je collecter les données dont j'ai besoin pour atteindre mes objectifs ? Quelles sont les technologies qui 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 l'OPC ou la connectivité Ethernet. Les anciennes machines nécessitent un processus plus complexe et peuvent généralement être mises en ligne à l'aide de capteurs (tels que des capteurs de courant ou GPIO (entrée-sortie à usage général) ) et d'une passerelle IoT .

Vous devrez également tenir compte des modifications à apporter à vos installations ou à vos infrastructures de réseau, telles que l'installation de prises Ethernet et la pose de câbles. Gardez à l'esprit que la mise en œuvre de tout changement nécessaire prendra plus de temps. Il est également essentiel d'obtenir la coopération des personnes de votre entreprise qui ont des compétences en informatique, car vous aurez probablement besoin de leur accord pour effectuer des changements.

4. Démontrez ROI (retour sur investissement) avec une preuve de concept (POC).

Une preuve de concept, également appelée preuve de valeur (PdV), 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 dans lequel vous pouvez démontrer un retour sur investissement rapide (ROI (retour sur investissement)) à petite échelle. Commencez modestement, fixez un calendrier concret et gérez les attentes en définissant des paramètres de réussite et un ensemble de données spécifiques à mesurer.

Plus votre configuration initiale est complexe, plus le déploiement sera long et moins il aura de chances de réussir. 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 à partir de vos connexions IIoT pour démontrer ROI (retour sur investissement) de votre POC. Une fois que vous avez en main le site ROI (retour sur investissement) d'une démonstration de faisabilité réussie, il est temps de présenter le projet à la direction.

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

6. Étendre 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 du PoC à la mise en œuvre complète, il est utile de disposer d'une feuille de route de haut niveau. Elle permet de clarifier le projet, de lier les actions à la vision et de fournir une référence pour le calendrier et les coûts.