Vous souvenez-vous de l'époque où, pour connecter une nouvelle imprimante à votre PC, il fallait partir à la recherche du disque contenant le logiciel d'origine pour installer le pilote ? Souvent, il fallait même ajuster manuellement les paramètres du système d'exploitation pour que le port de l'ordinateur fonctionne et que la communication avec l'imprimante s'établisse. Et puis, on vérifiait et revérifiait les câbles, persuadé d'avoir commis une erreur ou d'avoir un problème, même quand ce n'était pas le cas. C'était une tâche fastidieuse et chronophage, comparable à la mise en service d'équipements industriels aujourd'hui. Heureusement, les choses ont changé. Grâce à
l'adoption de l'Ethernet par les fabricants de PC et de périphériques et à leur collaboration sur les normes, la connexion des équipements et l'exécution des applications sont devenues de plus en plus simples. Aujourd'hui, il suffit d'un instant pour installer une nouvelle imprimante, télécharger et transférer des fichiers, intégrer différents types de documents ou accéder à ses e-mails depuis quasiment n'importe où dans le monde. Avec l'adoption croissante de l'Ethernet dans les opérations de production, les développeurs de systèmes s'attendent à ce que les mêmes fonctionnalités présentes dans les systèmes bureautiques basés sur l'Ethernet simplifient encore davantage la mise en service de leurs usines. L'un des moyens les plus importants d'y parvenir consiste à améliorer l'interopérabilité et à rationaliser le processus de configuration afin que le matériel et les logiciels de différents fabricants puissent fonctionner ensemble.
Cependant, l'un des facteurs limitant l'interopérabilité des équipements est la capacité d'ingénierie qu'ils peuvent consacrer aux interfaces logicielles de configuration et de paramétrage. Même avec Ethernet, qui compte au moins cinq normes majeures (Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP, EtherCAT et Fieldbus H1) et de nombreuses variantes mineures et systèmes existants, la standardisation du paramétrage lors de la connexion du contrôleur à l'équipement représente un défi de taille. De plus, une fois la connexion établie, chaque contrôleur dispose d'un logiciel propriétaire qui, souvent, ne prend pas en charge certains modules ou applications (à l'instar d'un navigateur web). L'utilisateur est ainsi contraint d'installer des logiciels propriétaires supplémentaires, de naviguer dans différentes fenêtres et de recopier des données dans des registres inconnus pour que tout fonctionne correctement.
Néanmoins, certains fabricants visionnaires s'efforcent de faire progresser l'interopérabilité et de développer des systèmes communs permettant aux équipements de différents fournisseurs de communiquer entre eux au sein d'une même usine. Des groupements professionnels travaillent à l'élaboration de normes ouvertes. Cela permettra à terme aux ingénieurs d'installer plus facilement les systèmes sans avoir à utiliser des méthodes manuelles fastidieuses et chronophages pour activer la mise en réseau.
Amélioration des processus de fabrication :
L’un des axes de recherche de solutions réside dans les processus de fabrication, qui favorisent depuis un certain temps l’utilisation de conteneurs logiciels de modèles de dispositifs de terrain (FDT). Cette norme permet aux entreprises de contrôler l’intégration de gestionnaires de modèles de dispositifs (DTM) standardisés, fournis par les fabricants d’équipements. Les DTM permettent à un équipement d’apparaître dans une application au niveau système.
Par exemple, des dispositifs de terrain tels que des vannes de régulation ou des débitmètres dans une cuve de stockage agricole peuvent être calibrés et paramétrés afin que l’ensemble du système fonctionne correctement. Grâce aux FDT, un système de contrôle distribué (DCS) peut intégrer une application conteneur commune qui permet à un objet logiciel commDTM de chaque fournisseur d’apparaître dans le conteneur pour configurer le dispositif. L’apparence et le fonctionnement restent cohérents entre les dispositifs, l’interopérabilité est excellente et l’utilisateur effectue la configuration avec la certitude d’avoir renseigné les paramètres corrects dans les champs appropriés pour tous les dispositifs, quels que soient la marque et le modèle.
Dans le secteur de la fabrication discrète, l'adoption de cette technologie a été lente, mais a été accélérée par un mouvement visant à unifier des normes disparates telles que EDDL et FDT en une norme unique et performante. Cette norme offre une méthode universelle de connexion et de partage de données via OPC UA. EDDL (Electronic Equipment Description Language) est utilisé dans les processus fondamentaux des fabricants industriels pour décrire les informations accessibles sur les appareils lors de leur configuration. OPC (OLE for Process Control), géré par la Fondation OPC, permet de présenter les données issues des équipements fabriqués dans un format standardisé, afin qu'une étiquette descriptive puisse être utilisée dans diverses applications de niveau supérieur.
EDDL est particulièrement important pour le diagnostic et le paramétrage. La force d'OPC réside dans la collecte et la visualisation des données, tandis que l'avantage de FDT réside dans la configuration et l'organisation des connexions des équipements. Combiner ces deux fonctionnalités et les fusionner en une norme unique est un objectif hautement souhaitable pour tous les utilisateurs. Une norme unifiée permettrait aux fournisseurs d'équipements d'inclure un seul module d'extension standardisé pour tous les secteurs et toutes les applications. Les systèmes de surveillance de chaque fournisseur pourraient alors naviguer dans l'équipement, trouver les étiquettes normalisées et les afficher de manière cohérente dans l'application conteneur, apparaissant comme un composant logiciel unique et unifié. Nous espérons simplement une simplicité d'utilisation comparable à celle des imprimantes modernes actuelles.
Cette nouvelle norme commune, appelée FDI (Field Device Integration), est soutenue par cinq grandes organisations de réseaux et certains des plus grands noms du secteur (notamment des entreprises collaboratrices telles que ABB, Emerson Process Management, Endress+Hauser, Honeywell, Invensys, Rockwell Automation, Siemens, Smar et Yokogawa). Sa publication est prévue pour l'été 2010 et les premières informations issues des groupes de travail témoignent déjà d'un enthousiasme considérable. Bien qu'initialement conçue pour répondre aux besoins de l'industrie des procédés, l'étendue du soutien des fabricants et la présence sur le marché des collaborateurs permettent d'espérer une large adoption dans toutes les applications industrielles.
Obstacles à l'adoption :
Bien que les avantages d'un tel système soient évidents, son adoption se heurte également à des obstacles. Premièrement, certaines entreprises d'automatisation ont traditionnellement cherché à fidéliser leurs clients en utilisant des systèmes propriétaires, des architectures logicielles fermées ou des variantes de normes. Dans un système propriétaire, les clients ont des difficultés à se procurer certains équipements auprès d'autres fabricants en raison de ces spécificités. Un système ouvert signifie que les entreprises se font concurrence uniquement sur la valeur ajoutée qu'elles apportent. Certains fournisseurs hésitent à adopter une telle stratégie, compte tenu des difficultés de l'économie mondiale et de la facilité historique de fidélisation des clients grâce aux liens de propriété.
Un autre obstacle est tout simplement la résistance au changement. Certaines entreprises viennent d'intégrer une norme précédente et sont réticentes à entreprendre immédiatement une nouvelle amélioration. D'autres ont dû licencier du personnel d'ingénierie en raison de la conjoncture économique actuelle et ne disposent pas des ressources humaines nécessaires pour adopter et maîtriser un nouveau système pour le moment. Un autre facteur est la patience excessive de nombreux clients industriels, qui tolèrent souvent les problèmes de mise en œuvre.
Ayant travaillé dans divers secteurs, je suis surpris de constater que les fabricants industriels tolèrent des interfaces non conformes aux normes dans leurs systèmes d'automatisation. J'ai vu des ingénieurs système travailler pendant deux semaines en usine, peinant à faire fonctionner un système avant d'abandonner et de passer à un autre. Ils ne toléreraient pas cela s'ils avaient acheté un produit en promotion ; s'ils n'arrivaient pas à le faire fonctionner en trente minutes, ils le rapporteraient immédiatement au magasin et exigeraient un remboursement. Peut-être avons-nous besoin de cette indignation justifiée dans le monde des systèmes industriels.
Solutions disponibles :
Sachant cela, les fournisseurs et les utilisateurs disposent déjà de plusieurs options pour améliorer le fonctionnement des systèmes d'automatisation dans les environnements de fabrication discrète, sans attendre une normalisation et une adoption plus poussées. Certains fabricants de systèmes d'automatisation ouvrent déjà différentes parties de leurs logiciels pour permettre aux appareils tiers de communiquer directement avec leurs équipements sur le réseau. Bien que cela ne remplace pas une norme universelle et ouverte, cela permet au moins aux entreprises partenaires d'accéder à davantage de fonctionnalités tierces.
Par exemple, Rockwell Automation autorise les fabricants d'équipements à développer des instructions supplémentaires (AOI). Il s'agit d'éléments logiciels partiellement normalisés qui permettent aux tiers d'inclure diverses lignes de code d'instruction indiquant au système logiciel comment préparer leurs équipements sur un réseau AR. Cela permet le développement de paramètres plus descriptifs, au lieu de se limiter aux options d'adressage. Cela permet également aux équipements tiers de se comporter davantage comme les autres équipements du système Rockwell.
Une autre option consiste pour les fournisseurs tiers à collaborer avec un opérateur AR (Allen-Bradley Operator) afin de créer des profils supplémentaires complets à l'aide de tables de paramètres pour leurs équipements, qui fonctionneront ensuite comme des équipements Allen-Bradley au sein du système logiciel. Un fournisseur tiers ne peut pas réaliser cette opération seul. Ils doivent fournir certaines informations à Rockwell Automation, qui les compile en tant qu'objet pour le système logiciel. Toutefois, les profils offrent au moins un accès cohérent et intégré aux utilisateurs.
Rockwell autorise également les fournisseurs tiers à exporter la logique du programme de contrôle via DeviceLogix®, un système qui leur permet d'intégrer l'objet logique principal depuis l'extérieur de l'environnement de programmation Rockwell Automation à leurs équipements, afin de les programmer via le réseau. Un bloc d'E/S local peut ainsi exécuter une logique simple directement sur l'équipement, au lieu de l'exécuter depuis le contrôleur. Le dispositif tiers peut alors être programmé de manière très familière à l'utilisateur d'AR. Il s'agit d'une étape modeste mais très utile vers une intégration complète.
Autre exemple pertinent des éléments logiciels ouverts de Rockwell Automation : RSLinx®, un serveur de communication qui assure la connectivité des équipements industriels pour une large gamme d'applications logicielles Rockwell, permettant ainsi au système de communiquer à distance avec les équipements de terrain. Molex Incorporated utilise RSLinx via une interface DLL qui lui permet de se connecter à ses équipements par le biais de chemins AR. Bien que l'utilisateur dépende encore d'un outil tiers pour préparer son équipement, le suivi des paramètres et la configuration via les tables de routage créées par Rockwell avec RSLinx offrent une meilleure intégration et sont plus faciles à mettre en œuvre que l'installation de nouvelles connexions. Un ingénieur système peut utiliser RSLinx comme un mécanisme de « rétrocontrôleur » pour reconnaître automatiquement chaque appareil. De tels mécanismes constituent des étapes intermédiaires importantes vers une norme Ethernet ouverte et commune.
Bien que nous ayons utilisé Rockwell Automation comme exemple, de nombreux grands fournisseurs de solutions d'automatisation proposent des méthodes similaires pour connecter des appareils tiers à leurs systèmes, à condition d'en avoir les moyens financiers et le temps nécessaires. Aller plus loin dans ce processus, par exemple en utilisant les structures FDI comme norme industrielle, permettrait aux fournisseurs de s'affranchir des obstacles considérables de temps et de coûts à une véritable interopérabilité entre les différents systèmes du marché. Les ingénieurs n'auraient plus besoin de rédiger des instructions individuelles pour chaque système de différents fabricants. L'innovation et la facilité d'utilisation pourraient progresser encore davantage si le temps et l'argent gaspillés à soutenir les approches concurrentes étaient investis dans l'amélioration de l'ergonomie. Les coûts du support technique diminueraient si tous les acteurs du marché se concentraient sur les subtilités, souvent négligées, du système commun.
Une plateforme unique encourage l'innovation. Au lieu de se préoccuper de l'établissement des connexions de base et de la communication avec un appareil, les développeurs de systèmes peuvent utiliser une plateforme commune pour optimiser leurs applications et les rendre plus simples et plus conviviales.
La différence entre les systèmes ouverts et propriétaires en automatisation industrielle est comparable à la révolution que nous observons aujourd'hui avec des produits comme l'iPhone ou le Blackberry. Il est facile de développer des applications pour ces appareils car ils sont simples et très ouverts. Par conséquent, des entreprises tierces peuvent aider les principaux fabricants en leur fournissant une multitude d'applications qui améliorent l'expérience utilisateur, dont beaucoup deviennent essentielles et sont très attendues par le marché. L'innovation s'épanouit et s'accélère à mesure que les développeurs gagnent en confiance dans la plateforme.
De même, pour un ingénieur en automatisation industrielle chargé de créer diverses applications pour des systèmes Emerson, Rockwell ou Siemens, la motivation n'est pas de développer des applications de pointe, mais plutôt de consacrer son temps à maintenir la connectivité de base. Si, grâce à des connexions et un format déjà en place, les entreprises bénéficient soudainement de la liberté d'innover au-delà des fondamentaux, l'optimisation des systèmes et la satisfaction client progresseront considérablement. Il appartient à tous les acteurs de l'automatisation industrielle de concrétiser cette vision.
Molex soutient pleinement le développement d'une approche intégrée. Avec d'autres entreprises, nous avons adopté les technologies FDT et OPC et travaillons à leur unification au sein de la norme FDI. Forts d'une longue expérience dans l'intégration de produits de différents fournisseurs de systèmes, nous sommes conscients des défis et des avantages que le passage à FDI apportera pour améliorer l'expérience client. Il est clair que le travail sera grandement simplifié grâce à l'adoption d'une plateforme commune comme FDI.
Molex est une marque déposée de Molex Incorporated.
DeviceLogix et RSLinx sont des marques déposées de Rockwell Automation.
Tous les autres noms de produits et de sociétés sont des marques déposées de leurs propriétaires respectifs.
