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Intégration efficace des systèmes grâce aux logiciels orientés services dans l'automatisation

Aujourd'hui, toutes les données sont déjà collectées par téraoctet sur de nombreux navires. Cependant, le travail des chantiers navals et des intégrateurs de systèmes est compliqué par l'obligation omniprésente de créer les conditions nécessaires à la collecte des données. Ils doivent synchroniser les systèmes de différents fabricants lors de la mise en service.
La « soif de données » croissante associée au développement de la numérisation entraîne une interconnexion toujours plus grande, et donc une complexité toujours plus grande. Avec l'intelligence décentralisée pour applications modulaires (Decentralized Intelligence for Modular Applications, DIMA), WAGO a développé un concept visant à accroître l'efficacité de l'ingénierie des processus, qui a déjà fait ses preuves sur terre. Mais cette méthode peut-elle être adaptée au transport maritime? Et si oui, comment?

Aujourd'hui, les chantiers navals sont pratiquement contraints de respecter les délais de livraison, et ce, de la manière la plus optimale possible. La maîtrise de processus et de systèmes complexes devient donc un défi majeur. En réalité, l'automatisation et les logiciels déterminent déjà la complexité d'un navire. Le chantier naval doit travailler en étroite collaboration avec le fournisseur d'un système de contrôle et de surveillance de niveau supérieur. Au final, cet intégrateur de systèmes globaux joue un rôle clé lors de la mise en service. Il est chargé d'apporter les modifications nécessaires et d'effectuer les essais d'intégration à bord. Le travail ne peut parfois être effectué qu'enchaînement de tâches, et les heures de travail sont généralement plus coûteuses que celles passées en atelier. De leur côté, les entreprises de transport maritime doivent désormais se concentrer comme jamais auparavant sur leur cœur de métier, à savoir la mise en place d'une chaîne logistique mondiale. Si elles ont besoin de données provenant de leurs navires, elles dépendent fortement de l'intégrateur qui fournit le système de contrôle et de surveillance intégré du navire. Les modifications apportées aux sous-systèmes, tels que le système de soutage ou la chaudière, impliquent par exemple que le fournisseur de la chaudière doive monter à bord. En outre, l'intégrateur doit également saisir les variables supplémentaires ou les plages de valeurs mesurées dans le système de niveau supérieur.

Le fournisseur de la chaudière, à l'instar de tout fabricant de sous-systèmes, doit être impliqué en permanence dans la coordination complexe avec de nombreux fabricants de systèmes de contrôle et de surveillance afin de garantir une visualisation viable et conforme aux normes des circuits de la chaudière. En cas de doute, même la régulation des sous-systèmes sera effectuée au niveau de la direction.

Comment DIMA peut-il fonctionner pour le navire?

Compte tenu de la complexité du paysage système à bord d'un navire, il est judicieux de permettre à chaque membre de la chaîne de valeur de se concentrer sur ses compétences clés : le fabricant du sous-système construit sa propre installation, y compris l'automatisation et la visualisation. L'intégrateur de systèmes et le chantier naval assemblent les sous-systèmes. L'armateur gère la logistique, bénéficie d'une meilleure protection de son investissement et réduit sa dépendance vis-à-vis des fournisseurs clés. Dans le domaine de la construction mécanique, cette procédure est déjà une réalité. Cependant, dans le domaine de l'ingénierie électrique et des composants logiciels, les interfaces sont moins standardisées et les sous-systèmes sont étroitement liés, même au niveau de la gestion. Souvent, ils sont également automatisés de manière centralisée.En mettant en œuvre les mesures suivantes, une intelligence décentralisée pour des applications modulaires pourrait également être mise en place sur le navire :Premièrement, une structure d'automatisation décentralisée doit être établie dans les sous-systèmes. Deuxièmement, une interface logicielle avec un haut degré d'abstraction doit être décrite. Dans ce cas, un haut degré d'abstraction signifie que le sous-système est considéré comme un service. Les services peuvent notamment être démarrés, arrêtés et paramétrés. Il en va de même pour le système de contrôle des processus qui devient le niveau de contrôle des processus, qu'il démarre le moteur principal, les chaudières ou le système de climatisation. Troisièmement, ce sont des renseignements qui sont échangés à la place des données. Tout cela doit être fait selon une norme uniforme qui garantit l'indépendance vis-à-vis des fournisseurs.

Une complexité croissante nécessite de nouvelles solutions

À cette fin, WAGO a collaboré avec l'université Helmut Schmidt de Hambourg et l'université technologique de Dresde pour développer le concept DIMA pour l'ingénierie des processus. DIMA couvre les exigences mentionnées ci-dessus et est actuellement intégré dans la directive VDI/VDE 2658 et la recommandation NAMUR NE148. Au cœur de la méthode se trouve le Module Type Package (MTP) pour les services et les renseignements. Il décrit l'échange de renseignements via OPC UA. L'orientation des services est assurée par une machine à états normalisée selon la norme CEI 61512. La visualisation est décrite dans le sous-système à l'aide d'AutomationML (langage de balisage) et est donc fonctionnellement identique dans la commande locale, dans la salle de commande de la machine ou sur le pont. Seule la représentation suit la conception du fabricant concerné.

Des essais sur une installation modèle de génie des procédés ont montré que la mise en service de l'installation est possible en 2,5 minutes. Dans le cas d'une mise en service conventionnelle, l'adaptation du système de commande aurait pris plusieurs jours de travail. L'expérience positive acquise dans le domaine du génie des procédés et le large soutien des fabricants dans le domaine de l'automatisation permettent de supposer que les avantages des logiciels orientés services utilisés dans l'automatisation peuvent également conduire à des gains d'efficacité dans la construction navale.

Auteur : Norman Südekum, ingénieur diplômé en économie (TU), responsable de la gestion industrielle pour la technologie navale chez WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG