Vos instruments sont-ils prêts pour le numérique ?

Le 28/01/2020 à 14:00  

ABB Les fonctionnalités de numérisation disponibles dans l'instrumentation et les systèmes de gestion d'usine d'aujourd'hui aident les opérateurs à débloquer de nouveaux niveaux de données pouvant être utilisés pour améliorer la prise de décision et les performances.

L a mise en œuvre des technologies numériques dans des applications industrielles toujours plus nombreuses est en train de transformer la gestion de l'usine, tous domaines confondus, de la fabrication jusqu'aux utilités. En ce qui concerne l'instrumentation de process, l'éventail croissant de fonctionnalités numériques ouvre de nouvelles possibilités d'amélioration de l'efficacité des installations, en particulier dans les domaines du diagnostic et de la maintenance. Offrant une précision de mesure, une étendue de mesure et des détails accrus, les technologies numériques fournissent une image plus fine, et lorsque les utilisateurs en ont besoin, les conditions de fonctionnement et l'état de santé de l'instrumentation de process.

Les instruments numériques possèdent plusieurs avantages par rapport aux technologies analogiques traditionnelles. Comme les données sont envoyées sous forme de suites de 0 et de 1, un instrument numérique fournira toujours une représentation précise des valeurs de procédé. En revanche, les instruments analogiques représentent les données via un signal électrique variable. Cela pose un problème de mise à l'échelle, où il peut y avoir une inadéquation entre la plage du signal transmis par un instrument et la plage de mise à l'échelle en entrée de l'équipement récepteur, ce qui peut alors créer des lectures erronées et l'envoi d'opérateurs pour rien.

Les diagnostics sont une aide appréciée

Un des autres avantages du numérique est la possibilité de combiner plusieurs valeurs dans le signal, ce qui permet d'envoyer des mesures supplémentaires, telles que la densité, la tempéra-ture ou la pression, en même temps que la mesure principale. La facilité d'utilisation est un autre avantage des instruments numériques. Les informations numériques peuvent être présentées sur de grands écrans tactiles, permettant aux opérateurs d'y rechercher des informations supplémentaires si besoin. Ces derniers peuvent également utiliser des applications sur un smartphone ou une tablette numérique pour interagir à distance avec les équipements de l'usine et afficher des données analytiques, ce qui est particulièrement utile lorsqu'un instrument est situé dans un endroit difficile d'accès ou lorsque les ressources techniques sont limitées.

La capacité de détecter rapidement les problèmes dans un process industriel ou d'utilité peut avoir un impact vital sur des domaines clés tels que la qualité, la sécurité ou la conformité aux réglementations. C'est ici que l'instrumentation numérique prend tout son sens. Avant que les instruments numériques ne soient disponibles, le mieux qu'un opérateur pouvait espérer pour indiquer un problème était un voyant d'avertissement de défauts, ou une lecture sortant de l'ordinaire. Par exemple, dans le cas d'un transmetteur 4-20 mA, un signal de courant faible ou élevé – en dehors de l'étendue de mesure normale – indiquait un problème, mais ne fournissait pas toujours les détails nécessaires pour en remonter à la cause.

Le numérique comble donc cette lacune. Selon la solution mise en œuvre, les opérateurs peuvent obtenir des informations détaillées sur tout ce qui peut amener un appareil à dévier de ses paramètres étalonnés normaux ou à produire des signaux de mesure erronés. De nombreux instruments modernes offrent également un accès à distance aux diagnostics et à la configuration. En permettant aux techniciens d'obtenir une vue d'ensemble complète de l'état de santé et des performances de l'appareil de terrain sans être physiquement à proximité, le temps et les coûts de maintenance sont réduits et la vitesse de réaction est grandement améliorée, ce qui permet d'identifier et de résoudre les problèmes avant qu'ils ne s'aggravent.

Plus de données, moins de temps d'arrêt

Les tendances et les historiques de pro-cess sont par ailleurs beaucoup plus faciles d'accès et d'analyse lorsqu'ils sont basés sur un flux de données facilement enregistrable et pouvant être converti en formats graphiques faciles à interpréter. Les ingénieurs peuvent voir l'instant exact auquel un événement particulier s'est produit, ainsi que la manière dont le changement de paramètres peut avoir conduit à cet événement. Les fonctionnalités précédemment dé-crites contribuent à pallier la pénurie d'opérateurs qualifiés, phénomène qui touche de nombreuses entreprises dans le monde entier. Une instrumentation de process qui peut fournir une analyse et des valeurs détaillées peut aider le personnel d'usine jeune ou inexpérimenté, n'ayant pas les compétences de ses collègues plus aguerris. Dans de nombreux cas, ce personnel bénéficie des technologies et des interfaces utilisateurs familières de la vie quotidienne que l'on retrouve désormais de plus en plus dans le monde industriel, à l'instar des codes QR utilisés pour afficher les paramètres de maintenance d'un appareil et ses conditions de fonctionnement. En scannant le code QR d'un instrument avec son smartphone, un technicien peut transmettre des données à son fabricant qui peut alors proposer une assistance à distance.

ABB La mise en œuvre des technologies numériques dans des applications industrielles est en train de transformer la manière dont est gérée une usine, quel que soit le domaine, de la fabrication jusqu'aux utilités (ici la surveillance de pompes).

Le concept d'assistance à distance atteint de nouveaux sommets grâce à des fabricants d'instrumentation avant-gardistes, comme l'helvético-suédois ABB, qui utilisent la puissance de la numérisation ( digitalisation ) pour optimiser la disponi-bilité de leurs équipements. De nombreux fournisseurs proposent des outils de surveillance des conditions de pro-cess, qui confirment l'intégrité des appareils de mesure et qui permettent ainsi de s'assurer que la maintenance n'est effectuée que lorsque c'est nécessaire. Des fonctionnalités telles que les tests automatisés de l'appareil améliorent la qualité et la cohérence des mesures, fournissant de meilleurs résultats, tandis que la capacité de transmettre des données aux experts « services » des fabricants permet de garantir une disponibilité et une fiabilité élevées des équipements, de minimiser les temps d'arrêt imprévus et de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance. Ensemble, toutes ces fonctionnalités étendues peuvent permettre de passer d'une maintenance à périodes fixes à une maintenance conditionnelle, où les pièces ne sont remplacées que lorsque c'est nécessaire et selon leur impact sur les performances. Par ailleurs, en se protégeant d'un risque de mesure erronée ou de non-disponibilité causée par un dysfonctionnement, il est également possible de se prémunir contre les éventuelles pénalités liées au non-respect des exigences réglementaires dans des domaines tels que la sécurité ou les rejets dans l'environnement.

Lorsqu'elle est utilisée dans le cadre d'un processus de numérisation plus stratégique à l'échelle de l'entreprise, l'instrumentation numérique peut offrir des avantages encore plus importants. L'essor des appareils connectés au Web permet notamment aux entreprises de réaliser des études comparatives entre leurs différents sites afin de déterminer les meilleures pratiques à conserver. De cette manière, les données peuvent être utilisées non seulement pour optimiser les performances des procédés, mais aussi pour traiter d'autres domaines clés, notamment l'amélioration de la satisfaction client, la détermination de l'affectation des investissements la plus efficace et la prise de décisions plus éclairées pour améliorer la mise en œuvre quotidienne des activités commerciales, financières et opérationnelles.

L'utilisation de codes QR est un exemple de la manière dont la technologie grand public est mise en œuvre dans le monde industriel pour permettre aux opérateurs d'accéder plus facilement aux données.

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Avec les capacités croissantes de l'intelligence artificielle (IA) et de l'apprentissage automatique ( machine learning ), les défis traditionnels de la gestion et de la diffusion des données sont également de plus en plus prégnants. Les solutions logicielles, qui partagent les données issues des capteurs, des analyseurs et des systèmes de contrôle, permettent de recueillir et d'analyser la richesse des informations générées par les instruments numériques et connectés, afin de fournir une meilleure vision globale de ce qui se passe, aidant ainsi les opérations à parvenir à une intégration toujours plus étroite. La gestion de la main-d'œuvre peut également tirer parti de l'analyse des données. Les données des instruments peuvent être utilisées pour créer des routines de maintenance prévisionnelle basées sur les performances réelles, ce qui permet aux employés d'être déployés plus efficacement, avec les connaissances et les outils nécessaires pour résoudre les problèmes potentiels.

Le débitmètre électromagnétique AquaMaster4 d'ABB est un exemple d'une nouvelle génération d'instruments de process permettant aux opérateurs d'accéder et de configurer leurs appareils via un smartphone ou une tablette numérique.

Les responsables de nombreuses entreprises sont impressionnés par l'idée même de numériser leur usine. Il n'existe par exemple pas d'unique solu-tion numérique pouvant être simplement installée et automatiquement opérationnelle. Tirer pleinement parti d'une installation numérique nécessite plutôt une planification minutieuse et la définition précise d'exigences et d'objectifs. Il convient de rappeler que la numérisation n'est ni nécessairement un projet « big bang », qui transforme l'entreprise en une fois, ni onéreuse.

Les meilleurs résultats peuvent souvent être obtenus en adoptant une approche progressive, abordant en premier lieu les opérations les plus faciles, avant de mettre à profit l'expérience acquise pour trouver d'autres moyens d'intégrer les technologies dans les opérations. Pour élaborer une stratégie numérique, il peut être suffisant de suivre quelques conseils, parfois frappés au coin du bon sens.

Des conseils pour bâtir un avenir numérique

Regardez ce qui est déjà installé. Dans de nombreux cas de figure, la clé pour obtenir davantage de données d'un process existant réside dans les instruments déjà installés. Les opérateurs ont tendance à acheter des instruments uniquement pour leur fonction principale, sans se rendre compte de la quantité de données supplémentaires pouvant déjà être extraites. Les débitmètres à effet Coriolis en sont un très bon exemple. En plus du débit, ces appareils mesurent également la densité, la concentration et la température, fournissant ainsi des données précieuses, utilisables pour affiner les performances du process.

Prenez la voie « Hart ». Il suffit éga-lement de regarder l'instrumentation de process incluant la communication Hart ( Highway Addressable Remote Transducer ), dans laquelle un signal numérique est superposé à un signal analogique. Il s'agit d'une transition idéale pour les organisations qui veulent tirer davantage de leurs instruments existants, sans une mise à niveau complète vers des modèles numériques.

Quelles données recherchez-vous ? Lors de l'évaluation des équipements à numériser, il faut examiner les processus et les procédures utilisés pour enregistrer les données du procédé industriel. Génèrent-ils beaucoup de documents papier ? Quelles données sont alors enregistrées, et cette procédure pourrait-elle être faite de manière automatique ? Quelles données sont vraiment utiles et lesquelles sont enregistrées régulièrement mais avec peu d'effet ? Pour répondre à toutes ces questions, et bien d'autres encore, faire appel aux responsables et collaborateurs travaillant sur le site est pertinent. Ils sont en effet les mieux placés pour déterminer les données dont ils ont besoin, savoir où sont les éventuels problèmes et la manière dont ils pourraient utiliser des données plus complètes, plus détaillées ou de meilleure qualité, afin de mieux comprendre le comportement des procédés et ainsi résoudre leurs problèmes.

Une culture d'amélioration continue

Regardez les « nuages ». L'explosion de la quantité de données collectées n'a pas d'impact considérable sur le service informatique (IT) d'un site industriel. L'adoption de systèmes de gestion de données évolutifs, basés sur le cloud et qui répondent aux besoins de l'application, peut éviter les conflits avec les ressources internes ou de gêner le personnel informatique. L'infrastructure en cloud aide les personnes et les systèmes à accéder aux données dont ils ont réellement besoin. Les données peuvent provenir d'instruments de process et de signaux envoyés à divers équipements de contrôle, tels que les automates, les SCADA et les systèmes de contrôle distribué.

Pensez au-delà des opérations exis-tantes. Pour tirer le meilleur parti de la numérisation, il faut voir au-delà des opérations existantes. Cela nécessite un état d'esprit dans lequel la gestion du changement, la communication et la formation sont aussi importantes que les outils technologiques eux-mêmes. Une perspective élargie aidera à créer des solutions plus complètes, au lieu d'automatiser simplement les fonctionnalités d'instrumentation existantes.

Comme on vient de le voir, la numérisation doit s'inscrire dans une culture d'amélioration continue, en tenant compte des suggestions du personnel quant à la manière dont les procédés pourraient être numérisés et liés pour fournir des informations de meilleure qualité et plus rapidement. Mais il ne faut pas perdre de vue le but ultime : une entreprise entièrement connectée qui utilise une analyse de données systématique et avancée pour améliorer son efficacité, satisfaire les clients et, au bout du compte, développer son activité.