L'Internet industriel des objets : la surveillance des installations est idéale pour se lancer dans la transformation numérique

Réglage du chauffage à distance via une application de domotique, montres intelligentes avec pulsomètre intégré, voitures connectées : voici quelques exemples connus d’applications de l’Internet des objets (IdO) désormais courantes pour le grand public. Alors que de nouvelles applications sont sans cesse présentées aux consommateurs, une autre révolution numérique, plus silencieuse mais tout aussi innovante, a lieu dans le monde entier et concerne des milliers de sites de production et d’installations industrielles.
 
Processus de production auto-apprenants, systèmes logistiques intelligents ou installations autorégulatrices : ce qui pouvait sembler relever de la science-fiction est une réalité. Aujourd’hui, des systèmes intelligents commandent des chaînes de production entières dans des usines dites intelligentes. Ces principes de l’usine intelligente se retrouvent dans un grand nombre de secteurs industriels (automobile, chimie…) et concernent à la fois le prototypage, la production et la logistique. L’agriculture n’y échappe pas, la transformation numérique y est en nette progression, d’où le nouveau terme d’« agriculture intelligente ».
 
Les objectifs de la fabrication intelligente sont clairs : augmentation de l’efficacité opérationnelle, baisse des coûts, flexibilité et temps de réaction rapide et personnalisé aux fluctuations de la demande et aux conditions générales extérieures. Mis en œuvre à bon escient, ce type de fabrication renforce la croissance, la compétitivité et la pérennité des entreprises. 
Il s’appuie sur l’optimisation des processus clefs, les changements culturels et l’intégration de l’information.

De nombreuses entreprises hésitent encore à franchir le pas

Au vu des avantages évidents de la transformation numérique, pourquoi n’y-a-t-il pas plus d’installations « intelligentes » ? Une étude de l’Association des constructeurs allemands de machines et d’installations1 (VDMA) révèle :
« Alors que de nombreuses grandes entreprises essaient d’ores et déjà d’exploiter les potentiels et d’évaluer les risques de la transformation numérique pour leur modèle respectif et ont mis en place des processus innovants, les moyennes entreprises demeurent plus réservées. Les raisons à cela sont multiples et en partie dues aux incertitudes concernant les stratégies de mise en œuvre. Il subsiste encore des réticences quant aux coûts et aux risques liés aux investissements par rapport aux bénéfices potentiels. »
Tout comme leurs voisines allemandes, les Petites et Moyennes Entreprises et les Entreprises de Taille Intermédiaire françaises cherchent la réponse à ces deux questions majeures : 
– Comment mon entreprise peut-elle tirer parti de la transformation numérique et quels sont les coûts associés ?
– Comment accéder facilement à la transformation numérique et quelles sont les mesures nécessaires ?
Pourtant, c’est justement dans ces entreprises que sommeille le plus grand potentiel en matière de transformation numérique. Elles réalisent en Allemagne comme en France plus de la moitié de la création de valeur . Le secteur privé comme le public sont concernés.
Un grand nombre de ces entreprises attend de la transformation numérique qu’elle simplifie les processus de travail, augmente leur chiffre d’affaires et favorise l’innovation. Il reste cependant beaucoup à faire pour améliorer le niveau de transformation numérique. Lorsque l’on demande d’évaluer ce niveau sur une échelle de un (très faible) à cinq (très élevé), les entreprises allemandes interrogées se donnent dans l’ensemble la note médiane de trois et 51% des françaises n’ont pas encore sauté le pas de la transformation numérique.

Une station de pompage doit-elle être « intelligente » ?
Dans quels secteurs la transformation numérique est-elle pertinente ?

Le traitement des fluides est un bon exemple de domaine industriel pouvant facilement accéder à la transformation numérique et profiter de retombées potentiellement importantes.
 
Les pompes dans leurs applications les plus diverses constituent en effet fréquemment l’élément central de nombreux processus industriels, qu’elles soient intégrées directement à la production dans des circuits primaires (p. ex. dans l’industrie agroalimentaire, dans l’industrie pharmaceutique, etc.) ou dans des circuits secondaires (p. ex. comme les pompes à fluide caloporteur, les pompes à eau ou les pompes pour la chimie, dans les circuits de refroidissement, etc.). Elles sont souvent identifiées comme composants critiques dont la défaillance peut rapidement avoir de lourdes conséquences sur la production.

Les pompes sont également présentes dans d’autres secteurs :  le bâtiment (circuits pour l’alimentation en eau, l’évacuation des eaux usées, le chauffage, la climatisation et la ventilation), l’énergie (centrales électriques), ainsi que la gestion de l’eau propre et des eaux usées communales, où elles conservent ce niveau de criticité. Toute panne peut là encore considérablement perturber le bon fonctionnement des circuits en place.

Dans un grand nombre d’applications, la transformation numérique contribue dans une large mesure :
 
- à améliorer la fiabilité 
- à réduire les coûts d’entretien grâce à une analyse intelligente des données de fonctionnement et des états des installations
- à augmenter la disponibilité
 Mais comment cela fonctionne-t-il concrètement ?

Accès intelligent à la transformation numérique : des capteurs comme éléments de base

Une usine intelligente qui se gère de manière presque entièrement automatisée et ultra-performante représente l’idéal de l’Industrie 4.0. Or, à la base d’un tel environnement de production haut de gamme on retrouve un élément étonnamment simple et identique pour toutes les applications : ce sont les capteurs. Ils fournissent en continu toutes les données requises les plus diverses sur les caractéristiques de fonctionnement. Les systèmes de commande et de régulation intelligents ne peuvent prendre des décisions qu’à partir des données fournies par les capteurs numériques.

 Il y a encore quelques années, ces capteurs n’étaient pas suffisamment élaborés, restaient trop imprécis et pouvaient être la cause d’erreurs. Chers, ils n’étaient de surcroît disponibles que pour quelques applications. Cela a fondamentalement changé. Aujourd’hui, tous les composants nécessaires, non seulement les capteurs mais également les systèmes informatiques connectés, les services de cloud et les connexions à haut débit basées sur la téléphonie mobile pour l’échange de données rapide, sont largement disponibles et accessibles à moindre coût comparé aux avantages qu’ils procurent.

Un équipement aussi complet que possible avec des capteurs adaptés crée une forme de « transparence numérique » qui apporte à son tour toute une série d’avantages :

•  La collecte continue de données
• La surveillance centralisée de tous les composants connectés qui constitue un gain de temps important
• L’intégration des données via des interfaces dans les systèmes existants
• L’analyse des données enregistrées sur l’équipement qui peut être mise à profit, par exemple dans le cadre d’une maintenance prévisionnelle.

Maintenance prévisionnelle : augmenter la rentabilité en faisant preuve de prévoyance

Le concept de la « maintenance prévisionnelle » est considéré comme le meilleur exemple d’une utilisation pertinente des capteurs connectés dans le cadre de l’Internet industriel des objets. En Allemagne, l’étude VDMA, équivalent de la FIM en France, calcule un potentiel d’économies de 20 à 30 % pour le seul poste de maintenance.

Le principe de base de la maintenance prévisionnelle peut être divisé en trois volets :

1.  La collecte continue des données d’état et de fonctionnement des pompes au format numérique.
2.  La transmission et le stockage des données dans le cloud.
3.  Le traitement des données collectées, p. ex. sous forme de calculs de probabilité pour certains événements et leur transfert dans des systèmes de maintenance et d’entretien adaptés.

Atout décisif de la maintenance prévisionnelle : les données collectées permettent d’identifier des tendances dans le fonctionnement des pompes, p. ex. une augmentation des vibrations. Il est ainsi possible de détecter de manière précoce l’usure ou des dommages imminents afin de mettre en œuvre rapidement les opérations de maintenance appropriées. Une défaillance de la pompe ou de toute l’installation est ainsi évitée par anticipation.
 
En raison de ce caractère proactif, la maintenance prévisionnelle se distingue nettement des stratégies de maintenance réactives classiques. Avec ces dernières, des mesures ne sont engagées que lorsque des défauts se produisent réellement. Les pannes ne peuvent donc pas être évitées proactivement, ce qui peut impliquer, dans le pire des cas, de longues immobilisations. Cela peut très vite avoir des conséquences graves en particulier sur les pompes si, par exemple, des chaînes de production entières sont arrêtées, que l’ensemble de l’alimentation en eau est interrompu, que le chauffage ou la climatisation sont en panne ou que les eaux usées ne peuvent plus être évacuées.
 
Un équipement avec des capteurs relativement peu chers, périphérie incluse, et l’utilisation d’un logiciel de surveillance centralisée représentent en l’occurrence une solution vraiment plus intelligente tout en offrant un accès économique à la maintenance prévisionnelle.

L’accès à une surveillance numérique des pompes peut être simple et économique, par exemple avec KSB Guard : cette solution de surveillance intelligente se compose d’un petit bloc de capteurs et d’un bloc d’alimentation et d’émission qui se monte sur la pompe. Une passerelle transmet les données enregistrées sur la pompe dans le cloud et il est alors possible de consulter les valeurs via une application ou un PC. Cela permet de consulter très simplement et à tout moment toutes les données d’états et de fonctionnement pertinentes d’une pompe. Grâce aux informations acquises, la planification des opérations de maintenance est plus précise, les temps d’arrêt sont réduits et l’efficacité des pompes augmente nettement. En tant que constructeur, KSB garantit que toutes les pompes, pièces de rechange et prestations de service correspondantes sont parfaitement harmonisées afin d’exploiter au mieux les 20 à 30 % de potentiel d’économie sur les travaux de maintenance qui ont été estimés.

KSB Guard en action – quelques exemples pratiques dans différents secteurs :

> Le parc industriel Kalle-Albert évite une panne d’air comprimé grâce à KSB Guard