Numérique et indépendant avec MTConnect

La transition numérique exige une mise en réseau accrue entre les différents composants, machines, installations de production et même les entreprises. Peu à peu, les fabricants équipent leurs machines pour échanger des renseignements.

Pourtant, de nombreuses machines actuellement utilisées dans l'industrie de la transformation fonctionnent encore comme des unités fermées. Tout au plus, les machines ont accès à des capteurs pour détecter les températures, les points de consigne et les temps de cycle. Cependant, elles n'ont pas la capacité de transmettre ces précieuses données. Ainsi, la numérisation pourrait déjà s'arrêter au niveau de la machine.

Cela contredit la philosophie de base de l'Industrie 4.0 : « Recueillir et utiliser des données pour rendre les processus plus efficaces, produire avec une efficacité maximale et les exploiter pour créer des avantages concurrentiels. » Cela signifie que l'industrie 4.0 ne peut fonctionner que si toutes les informations pertinentes sont disponibles au bon moment. La capacité à contrôler, ajuster et maîtriser chaque aspect d'une zone de fabrication en temps réel devient donc de plus en plus importante. Les machines doivent pouvoir communiquer entre elles et avec des systèmes de niveau supérieur. C'est pourquoi les approches qui visent à établir une norme de communication commune se généralisent.

Bien que la vision d'un langage machine uniforme semble simple et logique, il n'y a eu que quelques approches conventionnelles pour trouver une solution. Cependant, elles sont souvent difficiles et coûteuses à mettre en œuvre. Par exemple, si une machine dispose déjà d'un contrôleur moderne, le logiciel peut être modifié afin que des données importantes puissent être envoyées sur un réseau. Cependant, le logiciel du contrôleur doit encore être programmé par des professionnels, ce qui semble coûteux et long, parce que ça l'est.

Une autre approche consiste à équiper chaque machine d'une application de conception individuelle pour la contrôler. Cependant, si plusieurs machines sont présentes dans une zone de fabrication et qu'une application spécifique est requise pour chacune d'entre elles, leur développement peut s'avérer extrêmement laborieux. En outre, chaque application nécessiterait une maintenance et une documentation individuelles. Existe-t-il une solution plus simple pour détecter et traiter les données de différents types de machines afin de mettre en œuvre les concepts de l'Industrie 4.0? Un langage machine universel et normalisé?

Les machines de surveillance peuvent détecter et signaler un certain nombre de problèmes avant que des pannes coûteuses ne se produisent. La surveillance fournit des chiffres précis sur les durées de cycle et soutient également la planification et la logistique. C'est là qu'intervient MTConnect : en permettant aux entreprises de visualiser les flux de travail dans les zones de fabrication, ce qui leur permet d'optimiser les processus, de découvrir des économies potentielles et de prendre les mesures nécessaires en fonction des renseignements obtenus. La norme open source et libre de droits s'appuie sur des protocoles Internet éprouvés pour transformer les données des équipements de fabrication dans un format normalisé. En principe, les données obtenues des machines sont fournies à une application, qui à son tour traduit les données en mesures lisibles, ce qui permet en fin de compte de surveiller à distance l'état et l'activité de la machine.

La norme MTConnect décrit trois composants : un adaptateur, un agent et une application. L'adaptateur enregistre les données de l'ordinateur, les normalise et les transfère à l'agent. L'agent suit une méthode XML prescrite qui organise les données dans un format standard, quel que soit le type d'ordinateur surveillé. L'agent met les données en mémoire tampon, puis les transmet à l'application sur demande. L'application enregistre ensuite les données dans une base de données et peut les afficher d'une manière compréhensible par l'homme. Théoriquement, l'adaptateur et l'agent peuvent également fonctionner séparément l'un de l'autre dans une solution « agent seul ». Des diagrammes ou des tables sont utilisés pour présenter les données de sortie des machines d'une manière plus facile à comprendre pour les utilisateurs.

MTConnect peut donc être considéré comme une interface numérique universelle. Étant basé sur une norme ETHERNET simple, il peut être facilement intégré dans les machines existantes sans interrompre le processus de fabrication. Cette solution fournit une norme open source sans licence, qui enregistre les informations de données qu'elle peut, à son tour, transmettre à un logiciel d'analyse. MTConnect peut être intégré dans les usines en tant qu'interface et connecte le collecteur de données à l'application, connecte celui-ci à son tour à un site Web HTML, et affiche ensuite l'efficacité de cette installation par rapport à d'autres. En utilisant ce concept simple, les entreprises dotées de machines et de processus complexes peuvent facilement numériser leur environnement de fabrication.

De nombreux ordinateurs ne sont pas équipés pour se connecter directement à l'agent et à l'adaptateur MTConnect. C'est pourquoi WAGO a développé une interface numérique pour son contrôleur PFC100 qui permet une transformation transparente en une zone de fabrication numérique. Cette interface numérique complète commande un système d'entrée PFC100 industriel, dans lequel les adaptateurs et agents MTConnect sont déjà intégrés. Physiquement, il se présente sous la forme d'une carte SD, qui est simplement insérée dans l'emplacement prévu à cet effet sur le PFC100. Aucune programmation n'est requise. Les données machine, telles que les colonnes de signaux, la consommation d'énergie, les vitesses de rotation des moteurs, etc., peuvent être facilement consultées. Les entrées sont configurées via le navigateur Web et analysées en temps réel. Une application logicielle, capable de convertir les données en diagrammes ou tableaux compréhensibles, est la seule exigence supplémentaire. Sur la base des données visualisées, les entreprises peuvent surveiller, suivre et évaluer l'efficacité globale de leur zone de fabrication et, en fin de compte, améliorer leurs résultats économiques.

MTConnect est une norme purement en lecture seule. Cela signifie que l'information est recueillie et transportée à un niveau de contrôle où elle est évaluée. Cependant, le niveau de contrôle n'envoie aucune information aux machines individuelles. Contrairement à OPC UA, MTConnect ne répond à aucune réglementation définie en matière de sécurité informatique. Cela présente à la fois des avantages et des inconvénients. Cependant, en utilisant le contrôleur PFC100, les lacunes peuvent être comblées facilement et en toute sécurité, car le contrôleur crypte déjà toutes les données de la zone de production et les transporte au niveau de contrôle via une connexion sécurisée OpenVPN ou IPsec. Ainsi, la norme MTConnect et une interface numérique pour le WAGO PFC100 offrent une solution intéressante pour les entreprises actives sur le marché nord-américain. WAGO prend actuellement en charge la norme MTConnect 1.3.

Texte : Benjamin Böhm, Julia Grobe | WAGO

Photo : WAGO