SAP Asset Intelligence Network : comment ifm electronic, spécialiste des capteurs pour automatismes industriels, s’intègre dans cette approche ?
La technologie IO-Link accède à l’intelligence des capteurs
Dans le domaine des solutions d’automatismes industriels, la technologie IO-Link annonce une révolution sans précédent. Elle touche tout particulièrement les capteurs et actionneurs qui représentent les sens et les muscles des machines industrielles.
La plupart des informations provenant des capteurs ou des ordres envoyés aux actionneurs sont extrêmement simples. Ainsi, on utilise des signaux « tout ou rien » (pièce présente ou pas, commande d’ouverture de vanne, etc.) ou des signaux analogiques. Ces derniers envoient une information plus riche mais limitée en quantité, en précision et sujette aux variations des champs électromagnétiques.
A l’instar de la vie quotidienne où chacun utilise des outils de communication numérique, les automatismes se servent depuis longtemps des logiciels de programmation pour échanger des informations. Ces données circulent sur des bus électroniques qui permettent le multiplexage de l’information. Une fonction assurée par les bus Ethernet industriels, plutôt récents.
Cependant, la plupart des communications capteurs-actionneurs restaient cantonnée au « tout ou rien » ou à l’analogique. Or, les capteurs et actionneurs intègrent des micro-processeurs de plus en plus puissants assurant le traitement local des données physiques. Certains vont même jusqu’à prendre en charge le paramétrage et l’accès à des informations de diagnostic. Toutefois, ces dizaines ou centaines de paramètres et ces milliards de données mesurées par chaque capteur restaient inaccessibles aux systèmes de supervision et de pilotage des lignes de production. Le « dernier mètre » restait réfractaire au numérique.
Io-Link brise les murs de la non-communication
Grace à la technologie IO-Link, il devient possible d’exploiter tout le potentiel des capteurs et actionneurs. Mieux encore, cela n’engendre aucun surcoût au niveau du composant d’automatisme ou de câblage. Les avantages sont nombreux : information « process » précise (comme la mesure de température sans conversion digitale/analogique), multiple (comme la mesure de température + du débit sur un même capteur), et non sensible à l’environnement électrique (robustesse du signal 24V). et bien entendu, les remontées immédiates des défauts. Des dizaines de paramètres de chaque capteur peuvent être définis ou modifiés à distance. Un changement radical de « recette » de production rapide, apportant beaucoup plus de flexibilité. L’identification du capteur ou de l’actionneur est également facilitée, et évite les erreurs en cas de remplacement.
La technologie IO-Link a été développée par un consortium de fabricants de capteurs et actionneurs, composé de plus de 200 sociétés adhérentes à ce jour. Ifm electronic, membre fondateur, a mis sur le marché plus de 3 millions de capteurs intégrant cette technologie de communication.
Le fog computing à la rescousse
L’IoT industriel (Internet of Things ou Internet Industriel des objets) repose sur le Cloud computing. Le principe consiste à collecter un grand nombre de données provenant de la production (automates, robots, capteurs et actionneurs, supervision, conduite de procédés…) pour les stocker dans le Cloud afin de les analyser pour en exploiter les résultats.
Chez Ifm electronic, nous sommes convaincus qu’il y a une place pour le fog computing : la nécessité de pré-digérer les données brutes au niveau le plus bas. Généralement, il s’agit de l’électronique de contrôle ou du capteur lui-même, mais éventuellement d’un système de collecte local au niveau de la machine ou d’une partie de machine. Cette architecture revêt plusieurs bénéfices : l’utilisation de ressources dédiées à des calculs spécifiques, la réduction des milliards de données de capteurs à celles réellement utiles, ou encore la génération d’alarme au niveau local machine sans avoir besoin de passer par le cloud (ex : allumer une verrine sur alarme déclenchée par un choc, action immédiate nécessaire, etc.).
Des mécanismes de collecte simples à paramétrer
La collecte des données nécessite une expertise particulière. En effet, il faut les récupérer dans les automates, les robots, les commandes numériques, etc. Or, de nombreux protocoles de communication coexistent, car chaque constructeur a défini sa propre implémentation des données. C’est pourquoi les interfaces se sont multiplié et il est indispensable de les configurer pour chaque type de machine. D’où la nécessité d’un outil de collecte souple et facilement paramétrable (sans connaissance de programmation).
Ifm electronic se projette un cran plus loin avec son LineRecorder Agent. Celui-ci peut être embarqué dans des électroniques de contrôle (boîtier de surveillance vibratoire, maître de raccordement IO-Link, maître système de câblage et bus de communication AS-i, etc.) grâce à sa taille réduite (50 Ko sous Linux). L’interfaçage simple devient possible (du type plug and play), avec peu de paramétrage. Alors, les données peuvent être “poussées” vers le système de collecte et non plus “tirées” sur demande.
Surveillance intégrée des états de machine
Nos équipes ont également développé le concept de communication en Y, ou “Y way concept”. L’idée réside dans le fait que les données capteurs utilisées par les automates et robots pour la production représentent en général très peu de données disponibles – environ 5%. Or, l’essentiel des données capteurs peuvent être utilisées pour la supervision des états de machine, l’identification et la traçabilité, le contrôle qualité… D’où l’implémentation de cette fonction dans nos nouveaux maîtres IO-Link établissant une communication Ethernet industriel vers l’automate, et vers une base de données de stockage (soit en virtuel, soit via un port dédié).
Une fois les données collectées et stockées dans une base de données type SQL Server, la visualisation permet d’exploiter facilement cette information : surveillance des dérives de signaux, génération d’alarmes et de rapports, transfert des données vers d’autres systèmes type Scada, MES ou ERP, y compris selon le protocole OPC-UA ou autre.
Notre logiciel SmartObserver se focalise sur les outils nécessaires aux équipes de maintenance pour surveiller les machines en local ou à distance, afin de mettre en place une organisation tournée vers la maintenance conditionnelle. Voire la maintenance prédictive, grâce aux algorithmes prédictifs qui utilisent précisément les données stockées en grande quantité.
Les interfaces vers SAP
Ifm electronic propose deux voies de communication vers le monde SAP (services Cloud SAP Leonardo AIN ou PDMS et composants applicatifs SAP PM, MII ou ME) : SAP Pco (Plant Connectivity) que l’on peut charger sur un PC ou IPC sous Windows, ou SAP Leonardo IoT Foundation adapté pour la SAP Cloud Platform. Avantage du package LineRecorder Agent Connectivity Port – avec Pco ou SAP Leonardo IoT Foundation: tout « device » avec ce package installé sur un IPC communicant devient « SAP Ready » ou » Cloud Ready », sans nécessiter un serveur type OPC-UA. S’il s’agit d’un capteur ou actionneur IO-Link, une fois connecté sur un maître Ifm electronic avec le Line Recorder Agent embarqué, il devient de fait « SAP Ready ».
Présentation ifm electronic
Ifm electronic est un groupe international allemand spécialisé dans les solutions d’automatisme et la détection industrielle : mesurer, commander, piloter. Depuis la création de la société en 1969, Ifm electronic a optimisé régulièrement les processus techniques dans un grand nombre d’industries. Chaque année, la société consacre un budget important à la R&D avec 10% de son chiffre d’affaires investi et l’aide de 600 collaborateurs. Aujourd’hui, ifm electronic a plus de 600 brevets actifs. La société est présente dans plus de 70 pays au travers essentiellement d’implantations directes, avec près de 6000 employés et plus de 120 000 clients dans le monde. Le chiffre d’affaire de la société en 2016 s’est établi à 780M€.
En France, ifm electronic a 40 ans de présence et de service sur le marché, et grâce à ses 100 collaborateurs, fournit un support de proximité au niveau commercial, support technique et service client à ses plus de 8 700 clients fidèles.
