Les bons, les mauvais et les cas d’utilisation

L’intégration de l’IoT dans l’automatisation industrielle entraîne des changements révolutionnaires dans les modèles traditionnels de fonctionnement des entreprises industrielles. L’IoT offre des solutions intelligentes et très productives pour l’optimisation des processus de production, l’amélioration de la qualité des produits et la réduction des coûts.

Cet article traite de l’application de l’IoT dans l’automatisation industrielle, de ses cas d’utilisation et de ses avantages.

Qu’est-ce que l’automatisation industrielle ?

L’automatisation industrielle peut être définie comme l’utilisation de systèmes de contrôle pour gérer automatiquement les processus et les équipements dans diverses industries. Le marché mondial de l’automatisation industrielle est en constante expansion et, selon les prévisions, il atteindra environ 265 milliards de dollars d’ici 2025. La mise en œuvre de systèmes informatiques et de technologies de l’information dans l’industrie permet une réduction importante, voire un remplacement total, de la main-d’œuvre humaine.

L’objectif principal du développement de l’automatisation industrielle est d’améliorer la qualité de la production, de réduire les coûts, de garantir la sécurité et d’éliminer les erreurs humaines.

Nous sommes à l’ère de l’Industrie 4.0, également connue sous le nom de quatrième révolution industrielle : c’est l’époque où les technologies numériques comme l’IoT, l’IA, le ML et l’informatique de pointe sont intégrées dans la fabrication. Cela permet un changement complet de production et augmente considérablement la productivité et l’efficacité.

L’automatisation industrielle utilise divers composants. Ci-dessous, nous listons les principaux.

Capteurs et actionneurs

Les capteurs sont des dispositifs qui enregistrent des informations précieuses sur l’environnement, telles que la température et l’humidité, la pression et la position, et les envoient au système de contrôle. Par exemple, de grandes imprimeries comme Schattdecor installent des capteurs d’humidité dans leurs installations de production. Cela permet d’assurer des conditions de production optimales car l’humidité de l’air affecte la qualité et la rapidité de séchage de la peinture.

Les actionneurs effectuent des actions physiques basées sur les commandes reçues du système de contrôle, telles que le déplacement de charges, l’hydratation, l’ouverture ou la fermeture de vannes, etc.

Systèmes de contrôle

Les systèmes de contrôle sont des systèmes spécialisés utilisés pour contrôler et manipuler les processus et les équipements. Ils fonctionnent en temps réel selon le schéma suivant :

• Principalement, les systèmes de contrôle lisent les données d’entrée des capteurs ;
• Sur la base des données reçues et d’une logique prédéfinie, ils prennent des décisions et mettent à jour les données de sortie.

Les systèmes de contrôle sont utilisés pour contrôler différents types de processus, tels que :

Interface Homme-Machine (IHM)

Normalement, les données des appareils et capteurs IoT sont généralement transférées à l’aide de protocoles tels que MQTT ou OPCUA vers une plateforme de traitement et d’analyse de données telle que Kafka. Après le traitement des données, les techniciens utilisent l’IHM pour poursuivre le travail avec les données.

L’IHM est l’interface par laquelle les opérateurs interagissent avec le système d’automatisation. Il peut s’agir d’une interface graphique, d’écrans tactiles ou d’autres dispositifs qui fournissent des informations sur les processus en temps réel et fournissent des outils pour gérer le système manuellement si nécessaire, par exemple SAP ou Grafana.

Réseaux de communication

Les réseaux de communication se composent de réseaux sur site configurés au sein de la production pour garantir une connectivité fiable et minimiser les coûts et les réseaux utilisés pour envoyer des données vers le cloud à des fins de surveillance ou de manipulation des données.

IoT dans l’automatisation industrielle : cas d’utilisation

La technologie Internet des objets permet à divers appareils et capteurs d’échanger des informations et de prendre des décisions en temps réel. L’IoT trouve de nombreuses applications dans l’industrie et son importance ne fera qu’augmenter. Selon les estimations, on estime que d’ici 2030, le marché de l’IoT industriel atteindra environ 3,3 dollars.

Les capteurs IoT collectent des données en temps réel sur les processus de production et les équipements techniques et les transmettent aux systèmes de contrôle. Les systèmes de contrôle utilisent des technologies modernes telles que le ML et l’IA pour analyser les données reçues à la recherche de tendances, de reconnaissance de formes ou d’anomalies.

Pour mieux comprendre le rôle de l’IoT dans l’automatisation industrielle, examinons quelques cas d’utilisation.

Surveillance et contrôle à distance

Les capteurs et appareils IoT connectés permettent la surveillance à distance des processus et équipements industriels en temps réel. Cela permet aux entreprises d’identifier des modèles, d’apporter des modifications aux processus de production, de surveiller l’état des équipements, de détecter les dysfonctionnements et de les éliminer à temps pour éviter les interruptions de travail.

Les systèmes analytiques qui reçoivent des données des appareils IoT peuvent envoyer des notifications en temps réel aux opérateurs sur les événements critiques, par exemple en cas de panne d’un composant du système. Cela permet aux opérateurs de ne pas perdre de temps à vérifier manuellement toutes les données, mais de recevoir des notifications uniquement sur les événements les plus importants.

Entretien prévisible

Les capteurs IoT collectent des données sur l’état des machines et des équipements en temps réel, ce qui permet aux opérateurs de connaître leur état et de prédire d’éventuelles pannes. Par exemple, les entrepôts Amazon utilisent de petits dongles attachés aux glissières des colis pour transférer les colis dans les camions. Ces dongles garantissent des conditions de transmission fiables afin qu’aucun produit ne se brise.

L’utilisation d’analyses en temps réel et de données historiques permet une maintenance prédictive, qui évite les pannes soudaines et réduit les temps d’arrêt.

Gestion de l’énergie

Les capteurs IoT collectent des données sur la consommation d’énergie des entreprises industrielles. L’analyse de ces données leur permet d’identifier les pertes d’énergie et les axes d’optimisation de la consommation énergétique. Cela permet aux entreprises de mettre en œuvre des mesures d’économie d’énergie et de réduire leurs coûts d’exploitation.

Simplification de la logistique

Les capteurs IoT sont utilisés pour surveiller la position des produits pendant la livraison du fabricant à l’utilisateur final. Ils offrent également des données en temps réel sur d’autres indicateurs de performance clés tels que la vitesse, la consommation de carburant, etc. Les informations reçues permettent de prévoir les délais de livraison, d’optimiser les itinéraires et de réduire les coûts.

Automatisation industrielle utilisant l’IoT : avantages

La mise en œuvre de l’IoT permet un développement plus rapide de l’automatisation industrielle et offre de nombreux avantages aux entreprises. Considérons quelques-uns d’entre eux.

Efficacité accrue

La mise en œuvre de la technologie de l’Internet des objets dans l’industrie permet aux équipements techniques d’interagir efficacement les uns avec les autres, d’échanger des données en temps réel et de répondre aux demandes d’autres systèmes. Cela vous permet d’augmenter l’efficacité du travail et d’optimiser de nombreux processus, par exemple la gestion des stocks, la consommation d’énergie, le support matériel et technique, la chaîne d’approvisionnement, etc.

Réduction des coûts

La mise en œuvre de l’IoT dans l’automatisation industrielle réduit considérablement les coûts. L’automatisation des processus de production et de contrôle entraîne une réduction du personnel et des économies sur les salaires. La maintenance prédictive évite les pannes d’équipement, minimise les temps d’arrêt et réduit ainsi les pertes. Le résultat de l’optimisation des ressources est une réduction des coûts énergétiques.

Amélioration de la qualité des produits

En utilisant des appareils et des capteurs IoT, vous pouvez surveiller les processus de production et collecter des informations sur la qualité des produits. Cela vous permet d’identifier les écarts par rapport aux normes en temps réel et de corriger les processus de production, augmentant ainsi la qualité des produits avec moins de déchets.

Améliorer la prise de décision basée sur les données

Les appareils et capteurs IoT génèrent d’énormes quantités de données en temps réel. Les entreprises fondent leurs décisions stratégiques sur les informations reçues. Cela leur permet de réagir rapidement aux changements dans les conditions ou les exigences du marché.

Améliorer la sécurité des travailleurs

Les capteurs IoT peuvent collecter des données sur les conditions environnementales, telles que la qualité de l’air, la température et l’humidité. Lorsque certains indicateurs s’écartent de la norme, le système peut activer automatiquement les systèmes de climatisation et d’humidification et déclencher des notifications automatiques. Cela garantit le respect des normes réglementaires en matière de production et évite les accidents.

Défis liés à l’utilisation de l’IoT dans l’automatisation industrielle

Les industries utilisent l’IoT pour l’automatisation industrielle, ce qui présente de nombreux avantages, mais les entreprises doivent résoudre certains problèmes pour réussir sa mise en œuvre.

Assurer la sécurité des données

L’IoT connecte de nombreux appareils et capteurs. Ils peuvent présenter une sorte de vulnérabilité qui rend le système vulnérable aux cyberattaques. Une fois que les attaquants ont accès à un appareil spécifique du système, ils peuvent l’exploiter pour compromettre la sécurité de tous les appareils.

Ainsi, lors du processus d’adoption de l’automatisation industrielle basée sur l’IoT, il est important de se concentrer sur la fiabilité du mécanisme de sécurité.

Coût de mise en œuvre élevé

La mise en œuvre de l’IoT nécessite des investissements considérables dans la construction d’une infrastructure de télécommunications, d’installations techniques et dans son intégration avec les systèmes existants. Parallèlement, le personnel doit être formé pour utiliser au mieux les nouveaux appareils. En conséquence, les entreprises doivent choisir entre les avantages et les coûts avant de décider d’investir dans l’automatisation industrielle basée sur l’OT.

Surcharge et gestion des données

Les appareils IoT génèrent des données massives en temps réel. Cela peut entraîner une surcharge de données – un état dans lequel le système de gestion ne parvient pas à surveiller et à traiter les données car elles sont trop volumineuses. Il est donc nécessaire d’appliquer une infrastructure sécurisée et des systèmes de gestion de données efficaces pour le traitement rapide des données.

De plus, la quantité de données produites par les appareils IoT qui doivent être stockées nécessite beaucoup d’espace et entraîne donc un coût de stockage élevé.

Problèmes de compatibilité

La technologie IoT utilise une diversité d’appareils, de protocoles et de normes, ce qui peut poser problème pour établir une communication ininterrompue entre différents appareils et systèmes lors de sa mise en œuvre. Par conséquent, vous devez sélectionner des outils et des technologies fiables lors du processus d’intégration de l’IoT dans l’automatisation industrielle. Prenons, par exemple, le cas de l’intégration Node-Red MQTT qui simplifie l’analyse des données et la gestion des appareils et garantit une communication fluide entre les appareils.

Résumé

La technologie IoT est largement appliquée à l’automatisation industrielle et son rôle devrait croître. L’automatisation industrielle utilisant l’IoT entraîne une diminution considérable du besoin de main-d’œuvre humaine, augmente les performances et la qualité du travail et réduit les coûts.

L’IoT permet de suivre à distance et en temps réel le processus de production. Il permet une détection précoce et la suppression des défauts du produit. La maintenance prédictive des appareils évite les pannes imprévues et réduit les temps d’arrêt, réduisant ainsi les pertes.

D’un autre côté, les entreprises industrielles rencontrent certains défis dans l’intégration de l’IoT. A titre d’exemple, il y a la question de la sécurité des données, de l’interopérabilité des systèmes et de la gestion des données.