Industrie 4.0 : optez pour une plate-forme d’intégration IT/OT neutre et indépendante

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La transformation numérique des sites de production ne doit pas seulement être abordée selon les cas d’usage envisagés, mais aussi sous le prisme de l’architecture de données. Une plate-forme neutre, indépendante, flexible et évolutive permettra de pérenniser votre stratégie de modernisation IT des sites industriels.

Avec l’émergence de l’industrie 4.0, nous assistons à une convergence entre les technologies d’information (IT), d’une part, et les technologies d’exploitation (OT), d’autre part. La concrétisation de ce rapprochement entre les systèmes d’information d’entreprise et les systèmes d’information industriels s’accompagne toutefois de plusieurs prérequis :

• Récupérer les données des équipements industriels, au travers de l’IoT, pour permettre la surveillance, le contrôle et le pilotage de ces équipements.
• Être en mesure de réaliser certains traitements en « bord de ligne », via l’Edge Computing, afin de répondre aux enjeux de réactivité temps réel et de sécurité.
• Assurer la modernisation du parc applicatif industriel, souvent ancien, et adopter à cette occasion des méthodes de développement agiles.
• Opérer une convergence des réseaux IT et OT au travers du SD-WAN hybride (connectivité multisite et multi-technologies : ADSL, fibre, 4G, 5G…).
• Assurer une surveillance simultanée des réseaux IT et OT, dorénavant soumis aux mêmes risques informatiques et souvent attaqués de façon conjointe.

Tous ces points ont en commun la notion de plate-forme numérique. Un socle essentiel pour soutenir la transformation des usines et leur permettre ainsi d’atteindre leurs objectifs d’amélioration des performances, de la disponibilité, de la qualité, etc.

De la nécessité de disposer d’une plate-forme neutre

La plupart des processus des sites de production sont couverts par l’ERP, le MES et le Data Historian. Le tout assisté de logiciels de maintenance, de gestion des entrepôts et de gestion de la logistique. Des outils souvent capables de communiquer plus ou moins directement entre eux, lorsqu’issus du catalogue d’un nombre limité d’éditeurs.

Dans la pratique, une plate-forme neutre et indépendante des fournisseurs de solutions IT comme OT est nécessaire, car les solutions utilisées, en particulier côté industriel, sont souvent issues d’une multiplicité de fournisseurs (Schneider Electric, Rockwell Automation, Siemens, Schlumberger, etc.).

De plus, de nombreux outils spécifiques (dédiés à des cas d’usage orphelins) gravitent autour des applications core de l’organisation : monitoring des lignes de production, gestion du ChangeOver, etc. Enfin, les infrastructures peuvent être hybrides, que ce soit sur le plan de l’IoT (LoRa, Sigfox, etc.), des réseaux (WiFi, ADSL, FTTx, 3G, 4G, 5G) ou du cloud (Amazon Web Services, Google Cloud Platform, IBM Cloud, Microsoft Azure).

Pour faire cohabiter toutes ces solutions sans effort, une plate-forme IT/OT neutre et indépendante des fournisseurs de solutions OT est nécessaire. Un élément essentiel pour garder le contrôle sur l’infrastructure informatique de l’usine, un actif stratégique de l’organisation.

Cette data architecture fortement consistante, répartie sur les différents niveaux du modèle ISA, mais faiblement couplée, favorisera une libre circulation des données entre les systèmes, réseaux et services clouds, tout en étant sous le contrôle conjoint du client final et d’un acteur neutre et indépendant des Cloud providers.

Savoir industrialiser les déploiements

Afin de renforcer l’aspect neutre et non propriétaire de leur plate-forme numérique, les entreprises optent souvent pour des technologies open source. Ces dernières sont également intéressantes sur le terrain des coûts… et de l’innovation. Des outils comme Kubernetes ou Docker donnent ainsi la possibilité de déployer et monitorer les blocs applicatifs, indépendamment du fournisseur de cloud choisi. Ils participent à standardiser le déploiement des applicatifs sur des architectures industrielles, par essence décentralisées et souvent hétérogènes.

L’open source peut donc constituer un élément clé d’une architecture indépendante du matériel, des solutions métiers et des cloud providers. À condition toutefois de pouvoir en industrialiser l’usage. La solution IBM Cloud for Manufacturing s’appuie sur de nombreuses technologies open source mais aussi sur le bus de connectivité PSB (IBM Plant Service Bus) capables de supporter les standards d’interopérabilité OPC-UA, Pack-ML mais aussi les protocoles OT/IT tels que Skid, Modbus, MQ, MQ TT, …

IBM Cloud for Manufacturing profite également de la présence des solutions Red Hat (filiale d’IBM) et facilite l’automatisation du déploiement et le packaging des éléments logiciels du PSB sous forme de containers Openshift.

Openshift Container Platform facilite le déploiement d’infrastructures informatiques complexes, mais aussi leur surveillance et leur administration. Cette plate-forme de virtualisation étendue répond aux enjeux de délai de mise à disposition et de gestion des applicatifs tout en permettant la cohabitation avec les machines virtuelles historiques.

Savoir avancer avec pragmatisme

La promesse de révolutionner des sites de production au travers de la data science se confronte à la réalité du terrain : comment mener une démarche de transformation vers l’industrie 4.0 sans perturber la production ?

Le pragmatisme est aujourd’hui devenu la règle. Après avoir défini et mis en place une plate-forme de données neutre et ouverte, la première étape consiste à y connecter les lignes de production. Car sans informations venant des machines, rien n’est possible. La démarche se doit alors d’être progressive : observer un paramètre machine, puis d’autres ; regarder ce qui s’est passé la veille, puis historiser sur de plus longues périodes ; appliquer les bonnes pratiques issues de cette première ligne de production à d’autres ; se pencher sur demain, au travers du prédictif…

L’un des premiers processus qui profitera de la data est un processus collaboratif que l’on rencontre dans de nombreuses industries (discrète ou continue) et qui consiste à préparer et configurer les lignes de fabrication. On l’appelle tour à tour ChangeOver ou LineClearance ou Recycling suivant l’industrie.

Pour traiter ces cas d’usage, l’entreprise passe en méthodologie agile type Design Thinking avec implication des opérateurs de lignes et techniciens. L’un des premiers objectifs est la mise en place des fonctions Edge nécessaire pour collecter les données et les exploiter avec déploiement du bus d’intégration de connectivité.

Dans un second temps, l’application comme ChangeOver ou LineClearance est développée, connecté au bus (PSB) et au MES. Le processus global auquel participe le ChangeOver est ainsi optimisé et les remontées d’information en central pour mesurer le TRS (taux de rendement synthétique, OEE en Anglais) deviennent alors possibles.

À mesure que les cas d’usage simples, au ROI immédiat, seront mis en place, la masse de données collectées va s’accroître.

Il sera alors possible de se pencher sur des cas d’usage plus complexes, comme la maintenance prédictive, la recherche de l’optimum des paramètres machines, ou l’amélioration de l’efficacité d’un site, au travers par exemple d’une meilleure gestion des flux et d’une consommation énergétique optimisée.

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