Qu'est-ce que l'automatisation totalement intégrée ?

Lorsqu'une entreprise du secteur pharmaceutique en Suisse a installé une nouvelle ligne pour l'emballage de comprimés, cela a impliqué des machines à la pointe de la technologie. Il y avait une combinaison harmonieuse d'une machine d'emballage sous blister à grande vitesse développée par un fabricant allemand, d'une machine d'emballage de cartons développée par une entreprise italienne, et d'une machine d'emballage de caisses fournie par un intégrateur local. L'équipement lui-même fonctionnait avec une efficacité exceptionnelle. Néanmoins, le responsable de l'installation a rencontré des problèmes pour rassembler des informations liées au fonctionnement de la ligne de production dans son ensemble, et il n'avait que des plateformes de contrôle séparées pour chacune des machines, avec différents types d'informations présentées dans différents formats. Bien que toutes les machines soient automatisées, l'ensemble de la ligne d'emballage ne fonctionnait pas entièrement de manière intégrée, ce qui vise précisément à résoudre le problème de l'automatisation complètement intégrée. Cela signifie fournir au système un système qui n'est pas seulement un produit, mais aussi une philosophie de conception et une plateforme d'ingénierie garantissant que chaque élément du système de production, y compris les contrôleurs, les entraînements, les capteurs, les indicateurs d'énergie et d'autres, fonctionne ensemble sur la base d'un ensemble commun d'informations et de connaissances.

Ce que signifie réellement l'automatisation totalement intégrée

Siemens est l'entreprise le plus souvent associée à l'expression Automatisation Totalement Intégrée (TIA), qu'elle a développée dans le cadre d'un cadre d'ingénierie intégré autour de la plateforme logicielle TIA Portal. TIA fait référence à une approche systématique et globale de l'automatisation industrielle, y compris le matériel, le logiciel, la communication et les données, et n'est pas limitée à un fournisseur particulier. TIA tourne autour de trois éléments majeurs. Le premier est un environnement d'ingénierie unifié, ou la même plateforme logicielle pour configurer, programmer et mettre en service chaque appareil dans un réseau d'automatisation, à savoir les PLC, les HMI, les moteurs, les dispositifs de sécurité, les RFI et les processeurs de communication sans utiliser plusieurs outils, sans ressaisir d'informations ou sans traiter l'incompatibilité des versions de différents programmes. Le second est la communication intégrée, ce qui signifie que chaque appareil dans ce réseau utilise le même langage, c'est-à-dire PROFINET ou PROFIBUS dans le cadre de Siemens, mais aussi d'autres normes ouvertes telles que OPC UA et MQTT. Le contrôleur ne nécessite pas de pilotes spéciaux pour faire fonctionner le moteur tandis que l'HMI n'a pas besoin d'une base de données de balises séparée pour obtenir des informations sur les capteurs. Le troisième est les données et diagnostics intégrés, ce qui signifie que chaque appareil traite des informations sur son fonctionnement, à savoir le courant du moteur, le nombre de cycles, les codes de défaillance et la consommation d'énergie, mais ces informations sont disponibles à partir d'un point unique et ne se bloquent pas à l'intérieur d'un appareil propriétaire.

TIA Portal : Mise en œuvre par Siemens de l'automatisation totalement intégrée

“L'automatisation totalement intégrée concerne principalement le TIA Portal de Siemens. Le TIA Portal est la solution d'ingénierie logicielle où tous les dispositifs des technologies d'automatisation Siemens deviennent partie d'un environnement de développement unique. Auparavant, il y avait des utilitaires individuels, avec STEP 7 pour programmer les PLC S7-300 de Siemens et WinCC flexible pour configurer les HMIs. Tous les logiciels avaient des interfaces, des bases de données de tags et des versions différentes. Le TIA Portal a simplifié et unifié tout cela. L'ingénieur peut créer un projet unique, qui comprendra tous les types de création du programme PLC, des écrans HMI, des données de variateur et de logique de sécurité. Un seul tag est utilisé une fois dans le PLC pour le programmer et est rapidement affiché sur l'HMI.

Il est crucial de différencier le TIA Portal de l'idée plus générale d'automatisation intégrée. Alors que le TIA Portal est un produit spécifique de Siemens, l'automatisation intégrée est le concept que le TIA Portal met en œuvre. Par exemple, même s'il n'y a pas un seul dispositif Siemens dans une usine, il peut y avoir une automatisation intégrée si tous les dispositifs de cette usine utilisent des protocoles standards pour la communication et un modèle de données commun. À l'inverse, il est tout à fait possible d'avoir une usine pleine de dispositifs Siemens qui ne sont pas intégrés parce que les machines ont été mises en service individuellement et non connectées. Par conséquent, l'outil n'est pas l'objectif mais plutôt le système de production dans lequel tous les dispositifs peuvent être accessibles et contrôlés depuis un point central tandis que les données circulent entre les systèmes de production et d'affaires. La recherche sur McKinsey & Company la fabrication numérique identifie systématiquement l'intégration des données — la capacité de collecter, contextualiser et agir sur les données de production en temps réel — comme le facteur unique le plus important pour les améliorations de productivité et de qualité que l'Industrie 4.0 promet.

Les composants clés d'une architecture d'automatisation totalement intégrée

A automatisation totalement intégrée le système n'est pas une boîte unique. C'est une architecture en couches dans laquelle chaque couche s'appuie sur celle en dessous, et dans laquelle l'intégration entre les couches est ce qui crée de la valeur. Le tableau ci-dessous résume les composants clés et leurs rôles dans l'ensemble intégré.

Ce que l'Automatisation Totalement Intégrée Apporte à l'Usine

Les avantages de l'intégration complète de l'automatisation ne sont pas de simples concepts théoriques. Ils sont pratiquement visibles. On peut voir les effets positifs de l'automatisation sur les processus de production tels que sur le terrain, dans le département d'ingénierie et dans la division maintenance. Parmi les principaux avantages obtenus grâce à la transition des formes d'automatisation isolées à intégrées mentionnés par les fabricants, on trouve les suivants.

• Réduction du temps d'ingénierie. Un environnement d'ingénierie intégré élimine la nécessité de recréer les données dans les outils PLC, HMI et d'entraînement. Toute modification dans la conception est directement propagée. Un projet d'automatisation de taille moyenne utilise cette approche pour minimiser les heures d'ingénierie de 20 à 40 % par rapport à ce qui serait le cas dans un environnement multi-outils et multi-fournisseurs.
• Mise en service et changement plus rapides. La communication intégrée fait référence à une situation dans laquelle un nouvel appareil tel qu'un bloc E/S distant, un entraînement ou un capteur de sécurité est automatiquement reconnu par le contrôleur lors de sa configuration depuis la plateforme d'ingénierie principale. Le processus qui aurait normalement pris une longue journée de configuration réseau et de mappage de balises devient juste quelques heures de travail.
• Diagnostics améliorés et réduction des temps d'arrêt. Le département de maintenance peut diagnostiquer des problèmes sans même avoir à se rendre sur le dispositif lorsque toutes les machines envoient des informations sur leurs pannes et performances à un emplacement central. Un servo-moteur consommant un courant dépassant la valeur de référence peut déclencher une demande de maintenance même avant que la panne ne se produise. Cela conduit à la réduction du Temps Moyen de Réparation (MTTR), car l'information est disponible immédiatement.
• Traçabilité complète et données de qualité. Pour les entreprises des secteurs réglementés des produits pharmaceutiques, des dispositifs médicaux et de l'alimentation et des boissons, la traçabilité tout au long du processus de fabrication — depuis la source de la matière première jusqu'au quai d'expédition final — est une nécessité dictée par les organismes de réglementation. L'utilisation d'un système d'automatisation intégré qui relie toutes les étapes du processus de production à un numéro de série unique garantit la traçabilité comme un sous-produit du processus de production plutôt que d'être obtenue par l'accumulation d'informations après coup.
• Transparence énergétique et réduction des coûts. Lorsque l'énergie est surveillée sur une base de dispositif par le biais de l'intégration, le responsable de l'usine est capable de savoir exactement combien d'énergie est consommée, ainsi que l'équipement et l'étape où cette activité se produit. Une ligne de fabrication qui est construite avec un arrêt automatique de l'énergie des équipements, qui sont inactifs pendant les pauses de production, est capable de réduire la consommation d'énergie jusqu'à 15% sans affecter les niveaux de production.

L'automatisation totalement intégrée est-elle adaptée à chaque fabricant ?

Choisir d'adopter une politique d'automatisation entièrement intégrée, que ce soit par le biais de Siemens TIA Portal ou d'une autre plateforme à architecture ouverte, n'est pas une option binaire. Par exemple, si une entreprise n'a qu'une seule machine qui est chargée et déchargée manuellement, alors elle n'a pas besoin d'une plateforme d'ingénierie complète, et un PLC et un HMI de base suffiront. En revanche, si l'entreprise dispose d'une ligne de production compliquée avec de nombreuses machines, des plateformes d'ingénierie et des normes réglementaires concernant la traçabilité, alors l'intégration sera rentable. En évaluant la situation de manière pratique, il est important de déterminer combien de plateformes de contrôle sont actuellement en fonctionnement et combien de temps est consacré à essayer de les intégrer, et si l'entreprise a besoin d'obtenir des informations sur la production concernant l'ordre du processus de production. Pour les entreprises qui deviennent maintenant des investisseurs dans une nouvelle ligne de produits, comme des lignes de production et de test automatisées, il est préférable de choisir leur automatisation dès la phase de conception de l'ensemble du système. Une ligne créée pour suivre l'approche d'intégration dès le départ et basée sur des protocoles de communication tels que PROFINET ou OPCUA, etc., sera plus facile à télécommander, à connecter à son MES ou à reconfigurer au fur et à mesure. En revanche, il sera difficile de faire fonctionner une ligne qui a été opérée auparavant si elle a été construite de manière isolée. Les lignes automatisées de Benlong, y compris le Ligne d'assemblage automatique MCB and the Ligne de production automatique d'assemblage et de test de contacteurs CA, sont conçues sur des architectures de contrôle ouvertes et intégrées qui soutiennent la visibilité des données et les diagnostics à distance qu'une usine moderne et connectée exige.

Foire aux questions

Qu'est-ce que l'automatisation totalement intégrée ?

L'automatisation totalement intégrée (TIA) concerne le fait d'avoir une manière commune dont les composants du processus d'automatisation industrielle tels que les PLC, les variateurs, les dispositifs HMI, les équipements de sécurité et les communications sont conçus et contrôlés à travers une seule plateforme logicielle. Bien que le concept soit étroitement associé au TIA Portal développé par Siemens, le concept d'architecture d'automatisation intégrée de bout en bout est également applicable à tous les fabricants et systèmes qui respectent les normes internationales.

Qu'est-ce que le portail d'automatisation totalement intégrée de Siemens ?

Le portail TIA de Siemens signifie Portail d'Automatisation Totalement Intégrée, qui fait référence à un cadre d'ingénierie logicielle basé sur les produits d'automatisation Siemens. Cela signifie qu'il peut fonctionner avec les PLC SIMATIC, les variateurs SINAMICS, les dispositifs d'interface homme-machine SIMATIC et la sécurité SIMATIC. Grâce au logiciel, il est possible pour un ingénieur de programmer, configurer et lancer tous les dispositifs à partir d'un seul projet avec la base de données de balises et les paramètres de communication.

Qu'est-ce que l'automatisation intégrée ?

Automatisation intégrée Idée vaste qui implique de relier tous les dispositifs et systèmes au sein d'une usine. Cela signifie que les dispositifs échangent des informations entre eux, communiquent via des protocoles uniformes et peuvent être contrôlés depuis un seul endroit. L'automatisation totalement intégrée correspond à ce concept et est une solution fournie par un fournisseur particulier, mais cela ne rend pas ce concept dépendant d'un fournisseur particulier.

Quelle est la différence entre Siemens TIA et AX ?

Le portail TIA de Siemens Portail d'Automatisation Totalement Intégrée (TIA Portal) est la plateforme d'ingénierie développée pour les familles de PLC, HMI et variateurs SIMATIC de Siemens. AX est une nouvelle plateforme d'ingénierie native du cloud créée par Siemens qui vise la convergence IT – OT, l'accessibilité web et la mise en œuvre de pratiques modernes de développement logiciel. AX ne remplace pas le portail TIA ; il agit comme une plateforme complémentaire pour les applications qui nécessitent une connectivité cloud, une ingénierie à distance et un développement orienté IT.

Références

• Siemens — Portail d'Automatisation Totalement Intégrée (TIA). La page produit officielle pour la plateforme d'ingénierie Siemens TIA Portal, décrivant son architecture, ses composants intégrés et son application à travers les industries.
• McKinsey & Company — Fabrication numérique et Industrie 4.0. Recherche sur l'importance de l'intégration des données et des environnements d'ingénierie unifiés pour atteindre les bénéfices de productivité et de qualité de la fabrication numérique.
• Société Internationale d'Automatisation (ISA) — ISA‑95 et Normes d'Intégration de l'Automatisation. Les normes internationales pour l'intégration des systèmes d'entreprise et de contrôle, définissant les modèles de données et les interfaces de communication qui sous-tendent les architectures d'automatisation intégrées.
• Rockwell Automation — Architecture Intégrée et Entreprise Connectée. L'équivalent de Rockwell Automation du concept d'automatisation intégrée, fournissant un point de comparaison pour les mises en œuvre spécifiques aux fournisseurs du principe d'ingénierie unifiée.

Automatisation totalement intégrée n'est pas un produit qu'un fabricant achète prêt à l'emploi. C'est une discipline d'ingénierie — une décision de concevoir le système de production de sorte que chaque appareil, chaque contrôleur et chaque outil logiciel fonctionne ensemble comme un tout unique, cohérent et transparent en matière de données. Pour le responsable d'usine, cela indique que lorsqu'un ordre de production est passé dans le système ERP, il peut passer directement au sol de l'usine sans interruptions ni retards. Cela signifie qu'un défaut dans la qualité d'un produit sur la ligne de production peut être retracé à un lot particulier de matières premières. Pour un ingénieur, cela signifie que les modifications apportées dans la conception auront un effet d'entraînement, ce qui signifie que la conception modifiée sera mise en œuvre partout. Et pour le technicien de maintenance, cela signifie qu'un actionneur obsolète émettra des avertissements concernant sa défaillance avant de s'effondrer à nouveau et nécessitera à nouveau un service. Les lignes d'assemblage et de test de Benlong Automation sont développées sur la base de ce principe intégré d'ouverture, de connexion et conçues à l'origine pour faire partie d'un système d'usine plus vaste et non pas seulement des systèmes isolés.