Guide des solutions de fabrication

L'internet des objets (IdO) désigne le réseau d'objets physiques rendus "intelligents" grâce à l'électronique, aux capteurs, aux logiciels et à la connectivité réseau, ce qui leur permet de collecter, de traiter et d'échanger des données. Ces objets peuvent également utiliser les connaissances en matière de traitement des données pour influencer les processus physiques, en utilisant des fonctions d'actionnement et de contrôle.

L'IdO est une infrastructure mondiale pour l'ère de l'information, qui permet d'offrir des services avancés en interconnectant des objets physiques et virtuels, à l'aide de technologies de l'information et de la communication interopérables, existantes ou en cours d'évolution.

Les organisations industrielles ont rapidement pris conscience des avantages de l'IdO et ont inventé leur propre taxonomie, leur propre caractérisation des applications et leurs propres cas d'utilisation. C'est ainsi qu'est né l'Internet industriel des objets (IIoT), qui est aujourd'hui le marché de l'IdO le plus précieux.

La technologie IIoT permet aux organisations d'accéder directement aux données de l'usine, de la fabrication et des appareils industriels distants. Alors que de plus en plus d'organisations adoptent l'IIoT, les technologies opérationnelles (OT) et les technologies de l'information (IT) convergent. La convergence technologique s'articule autour de l'élaboration d'une stratégie unifiée pour des groupes traditionnellement distincts tels que les installations, la sécurité, la sûreté et l'informatique. Cette convergence permet la virtualisation des processus de production et leur configuration via des services informatiques flexibles, plutôt que des processus OT de bas niveau.

Le secteur des technologies de l'information comprend les machines, les équipements physiques, les logiciels et le matériel industriel à distance. Les professionnels de l'OT se concentrent sur les systèmes utilisés pour la surveillance et le contrôle. Ils maîtrisent les automates programmables (PLC), les unités terminales distantes (RTU), les interfaces homme-machine (HMI), les systèmes de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) et les technologies informatiques embarquées.

Les technologies de l'information comprennent toute utilisation d'ordinateurs, de dispositifs de stockage, de réseaux et d'autres dispositifs physiques, ainsi que l'infrastructure et les processus qui créent, traitent, stockent, sécurisent et échangent toutes les formes de données électroniques.

L'OT adopte progressivement des technologies de type informatique, de sorte que la convergence de l'IT et de l'OT apportera des avantages évidents aux entreprises, notamment la réduction des coûts et des risques, ainsi que l'amélioration des performances et de la flexibilité.

Inspection vidéo

L'inspection vidéo automatisée est une technologie répandue dans presque tous les processus de fabrication, qu'il s'agisse de petites chaînes d'assemblage ou de très grandes usines.

Maximiser la qualité de la production et éviter l'utilisation de pièces défectueuses implique de nombreux éléments : contrôle de la qualité des composants de production, placement correct des appareils et des pièces, conformité des produits finis et exhaustivité de l'emballage final.

Les systèmes de vision industrielle peuvent décider en temps réel si une pièce doit être acceptée ou rejetée, et déclencher une alarme en cas de problème. En outre, des techniques d'apprentissage automatique récemment introduites effectuent une analyse de fond des informations provenant de différents équipements d'assemblage et de différentes lignes de production, fournissant des informations prédictives sur la prévention des défaillances.

L'inspection vidéo des machines repose sur un grand nombre de caméras d'inspection visuelle qui récupèrent des informations en temps réel et travaillent avec des images de haute qualité. Les processus d'apprentissage automatique n'ont pas les mêmes exigences en matière de temps réel, mais ils doivent gérer l'ensemble des flux vidéo de l'usine.

Les différentes exigences se reflètent dans les caractéristiques du réseau, qui doivent être conçues en tenant compte du flux vidéo.

Sécurité vidéo

La sécurité des installations nécessite une surveillance vidéo spécifique, reliée à un système de contrôle d'accès approprié.

Pour tirer pleinement parti du processus d'apprentissage automatique, toutes les données vidéo provenant des caméras environnementales et de sécurité doivent être analysées, ce qui ajoute un nouveau flux vidéo au réseau.

Streaming vidéo sur Ethernet

Le réseau Ethernet utilisé dans une usine de production doit fournir une mise en œuvre très fiable afin de minimiser les interruptions de service. Tout problème de transmission vidéo affectera le système vidéo de la machine, l'empêchant de détecter les pièces défectueuses ou de passer les évaluations de qualité. Comme il n'est pas possible d'interrompre la production, le risque d'unités défectueuses en fin de chaîne de production augmente.

L'adoption de dispositifs industriels à basse tension - qui sont gérés de manière centralisée et conçus pour des environnements difficiles - permet de maximiser la qualité du réseau et d'améliorer la fiabilité de l'ensemble du système.

Les équipements industriels communiquent entre eux pour synchroniser le processus de production et fournir les rapports et les données nécessaires à l'optimisation du processus. La communication entre les équipements de l'usine est en train de migrer, passant de protocoles industriels spécifiques utilisant un réseau dédié à des protocoles fonctionnant sur une infrastructure partagée basée sur IP.

L'adoption de l'IP permet l'intégration avec le réseau de l'entreprise et une approche en nuage pour les applications critiques. Cette migration nécessite une infrastructure originale à très faible gigue et latence, mise en œuvre sur un réseau IP conçu pour des opérations en temps réel.

La chaîne de production est la partie la plus critique de toute entreprise manufacturière - toute interruption a un impact direct sur le chiffre d'affaires. La haute disponibilité et l'accessibilité de l'infrastructure informatique sont vitales pour l'ensemble du processus de production.

La solution d'accès au réseau imparable d'Allied Telesis a été développée pour garantir que tout réseau puisse survivre à des pannes multiples, tout en maintenant la connectivité dans une large gamme d'architectures de réseau - fournissant ainsi une solution de haute disponibilité.

Alimentation de l'équipement de réseau

La continuité de l'alimentation électrique doit être garantie par une batterie de secours et un générateur automatique. Les équipements de mise en réseau doivent être conçus avec une redondance afin de résister à l'éventualité d'une défaillance interne de l'unité d'alimentation. Allied Telesis produit une large gamme d'équipements avec des systèmes d'alimentation redondants, de sorte que lorsqu'une des deux unités tombe en panne, l'équipement peut rester pleinement opérationnel, même en cas de panne de courant.

Réseau d'accès au segment

Pour minimiser les infections entre les appareils, la segmentation du réseau avec un pare-feu entre chaque segment est obligatoire dans un environnement industriel. L'approche Self-Defending Network de la solution Allied Telesis permet d'éviter la prolifération des menaces et les problèmes de production.

Empilement virtuel avec VCStack™

Plusieurs commutateurs Allied Telesis peuvent être connectés pour former un seul commutateur virtuel. Allied Telesis VCStack avec agrégation de liens fournit une solution résiliente qui peut survivre à la défaillance d'un lien ou d'un équipement.

Protection de l'anneau

Lorsque la distance entre les appareils est importante, une topologie en anneau est la solution optimale. Allied Telesis fournit des protocoles de protection d'anneau pour protéger votre réseau contre les défaillances de liaison tout en fournissant une infrastructure véritablement résiliente.

Noyau redondant et reprise après sinistre

Si un degré supplémentaire de résilience est nécessaire, Allied Telesis fournit également des commutateurs centraux avec une configuration redondante optimale pour une architecture de reprise après sinistre. Ceci est possible grâce à une pile virtuelle, avec des dispositifs de réseau situés dans des pièces ou même des bâtiments différents.

Les équipements de mise en réseau pour les réseaux de fabrication diffèrent des équipements conçus pour les entreprises. Les appareils d'entreprise standard sont conçus pour être installés dans des racks de 19 pouces, avec une alimentation en courant alternatif standard et déployés dans des environnements à température contrôlée. Les conditions d'utilisation des équipements d'usine sont totalement différentes. Les appareils conçus pour résister aux conditions environnementales difficiles des usines sont appelés appareils Ethernet industriels et présentent des caractéristiques spécifiques :

Gamme de température étendue

La température de l'usine n'est pas toujours contrôlée - les armoires placées à l'extérieur ou dans de grands entrepôts peuvent atteindre des températures allant de -40° à 75°. Les équipements commerciaux dont la plage de température se situe entre 0° et 50° ne peuvent pas survivre dans cet environnement spécifique. Les appareils industriels sont conçus pour supporter cette plage de température.

Protection contre les agressions (IP)

Les appareils Ethernet industriels sont généralement placés dans des armoires et situés dans des zones de production. Ces appareils, ainsi que l'armoire, doivent être protégés contre la pénétration de l'eau et l'intrusion d'objets. Ce type de protection est appelé protection contre les intrusions (IP). Les appareils industriels qui doivent être placés dans une armoire requièrent généralement le code IP30.

Alimenté en courant continu

Dans l'armoire d'usine, l'alimentation est en courant continu basse tension. Les commutateurs Ethernet industriels doivent prendre en charge une alimentation en courant continu, ainsi que deux blocs d'alimentation pour la redondance.

Protection contre la poussière

Les environnements industriels ne sont pas protégés de la poussière, et les ventilateurs des équipements de réseau collectent la poussière, obstruent le flux d'air et peuvent endommager les équipements. C'est pourquoi les appareils Ethernet industriels doivent être dépourvus de ventilateur afin d'éviter les dommages causés par la poussière.

Rail DIN

Les armoires standard dans les environnements industriels sont équipées d'un rail DIN capable d'accueillir des appareils avec des fixations de rail DIN. Les appareils Ethernet industriels à placer dans les armoires doivent être conçus pour être montés sur un rail DIN.

Synchronicité temporelle

Les protocoles d'usine nécessitent une synchronisation entre les équipements. Dès qu'un réseau IP est utilisé, le Precision Time Protocol (PTP) synchronise le point d'extrémité. Les appareils Ethernet industriels doivent donc supporter le mode transparent PTP pour permettre la synchronisation.

Le modèle de référence pour la fabrication intégrée par ordinateur divise le réseau en différentes zones, afin d'améliorer la sécurité et de définir clairement les besoins en équipements en termes de mécanique, d'indice de pénétration, de climat et de compatibilité électromagnétique. La zone dédiée à la production de l'usine est appelée "cellule/zone" et est la plus exigeante en termes de caractéristiques des appareils.

La cellule/zone est la zone fonctionnelle de l'usine de fabrication qui comprend les systèmes et les dispositifs jouant un rôle dans le processus de production.

Les dispositifs cellulaires/de zone sont de qualité industrielle, conçus pour les environnements difficiles. Ils présentent certaines caractéristiques communes :

• une large plage de fonctionnement
• haute immunité électromagnétique et contre les surtensions
• robustesse mécanique contre les chocs et les vibrations
• double entrée d'alimentation pour le secteur et l'onduleur
• une protection appropriée contre les intrusions et, le cas échéant, contre les effets destructeurs de la température, de l'humidité et des gaz polluants
• Rail DIN ou montage en rack

Les commutateurs Ethernet industriels d'Allied Telesis sont conçus pour fonctionner de manière fiable et cohérente dans des conditions extrêmes.

Au sein d'une usine, la communication entre les véhicules guidés autonomes nécessite un réseau sans fil stable pour garantir l'accès aux informations en temps réel.

Le grand nombre d'objets en mouvement dans un site de production ou un entrepôt entraîne une modification continue de la réflexion et de la couverture du signal sans fil, ce qui a un impact sur la stabilité de la connexion.

Pour éviter ces problèmes, une solution sans fil itinérante ininterrompue est idéale pour la fabrication.

Les connexions sans fil sont également utilisées pour les communications automatisées hors usine, et l'approche Wi-Fi sans compromis évite les interférences causées par le trafic non lié à la production, ce qui renforce la fiabilité de l'ensemble de la solution réseau.

Bien que la norme sans fil améliore les performances globales, il existe encore des limitations qui nécessitent des compétences techniques pour mettre en œuvre un réseau sans fil stable.

Dans un réseau sans fil, la déconnexion des clients et la lenteur des communications sont des problèmes typiques, généralement causés par plusieurs problèmes techniques. Les principales raisons de ces problèmes sont les interférences entre les canaux radio, une source externe sans fil qui n'est pas sous le contrôle du service informatique et un manque de puissance du signal du point d'accès (PA).

Dans un environnement dynamique, il est crucial de disposer d'un réseau continu, nécessitant une surveillance et des ressources informatiques qualifiées pour maintenir l'installation et fournir un service sans fil de grande valeur.

Wi-Fi sans compromis

La solution No Compromise Wi-Fi d'Allied Telesis garantit des connexions Wi-Fi fiables et performantes partout où elles sont nécessaires en minimisant l'intervention humaine.

En analysant les lacunes de la couverture du signal et les interférences des points d'accès Wi-Fi, le contrôle autonome des ondes (AWC) offre automatiquement une expérience sans fil de haute qualité. Il réduit votre dépendance à l'égard d'ingénieurs réseau qualifiés et se traduit par des coûts d'exploitation moindres.

Dans les environnements critiques tels que les usines et les entrepôts, l'AWC Channel Blanket (AWC-CB) permet de contrôler les points d'accès hybrides qui fournissent simultanément une connectivité Wi-Fi à canal unique et à canaux multiples.