Surveillance de l'état : la porte d'entrée vers l'industrie 4.0

L'Industrie 4.0 fait référence à la quatrième révolution industrielle – et ce n'est pas pour rien qu'on la qualifie de révolution. Internet et ses capacités de connectivité, ainsi que l'Internet des objets (IoT), l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle (IA), transforment littéralement la gestion et la maintenance des usines. Depuis la définition de ses objectifs en 2010, l'industrie manufacturière s'efforce de tirer parti de l'automatisation pour atteindre le niveau d'efficacité supérieur offert par l'Industrie 4.0 et l'Internet industriel des objets (IIoT).

Certaines organisations ont déjà réalisé des progrès remarquables dans la mise en place de ces puissants systèmes connectés dans leurs installations. De plus, de nombreux nouveaux sites intègrent les technologies connectées dès la phase de planification, avant même l'installation des équipements.

Selon une étude réalisée par l'Institute for Industrial and Industrial (IEI), les entreprises qui ont franchi le pas vers l'Industrie 4.0 avant la pandémie de COVID-19 étaient mieux préparées aux défis et aux perturbations auxquels les fabricants industriels étaient confrontés. McKinsey.

Parallèlement, de nombreuses organisations peinent encore à travailler avec des infrastructures obsolètes pour répondre à des exigences nouvelles et évolutives qu'elles n'ont jamais été conçues pour gérer. Pour compliquer encore les choses, les usines plus anciennes peinent souvent à surmonter le cloisonnement, les silos organisationnels et les habitudes de travail ancrées, qui peuvent freiner l'adoption de l'IIoT.

Pour les plantes plus anciennes qui sont confrontées à ces défis, cet article fournira un aperçu solide des raisons pour lesquelles surveillance de l'état est le meilleur moyen pour les usines de fabrication d’atteindre les objectifs d’efficacité promis par l’Industrie 4.0.

Quels sont les avantages de l’Industrie 4.0 ?

Les environnements de l'Industrie 4.0 sont reliés par une structure de systèmes interconnectés, formant un réseau intelligent de machines et de processus. Imaginez une couche numérique recouvrant les opérations mécaniques et humaines, qui surveille, interprète, rend compte et, dans certains cas, pilote en permanence les actions de la couche physique des machines.

Si le système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) assure déjà une partie de ces fonctions, tout comme les machines des fabricants d'équipements d'origine (OEM) et de nombreux autres systèmes en boucle fermée, l'Industrie 4.0 nous incite à considérer ces systèmes sous l'angle de la valeur de leurs données opérationnelles. Ces données sont essentielles pour convertir les actifs d'une usine de systèmes individuels en un cadre global connecté qui va au-delà du système d'exécution de production (MES) et s'intègre à la gestion des actifs d'entreprise (EAM).

Les premiers à adopter l'approche Industrie 4.0, notamment en logistique et en gestion de la chaîne d'approvisionnement, en ont déjà démontré les avantages. Il est temps que d'autres secteurs de l'usine adoptent la philosophie de l'« usine intelligente ».

Surveillance de l'état, maintenance prédictive et Industrie 4.0

En matière de maintenance, l'Industrie 4.0 promet un retour sur investissement (ROI) inégalé en fournissant aux équipes de maintenance des informations en temps réel sur l'état et les performances des actifs, leur permettant ainsi de planifier et de concentrer plus efficacement les tâches de maintenance là où elles sont réellement nécessaires. C'est ce qu'on appelle la maintenance conditionnelle, qui s'appuie sur surveillance de l'état en temps réel à l'aide de capteurs connectés.

La surveillance de l'état des machines consiste à surveiller les données clés relatives à l'état des actifs, comme les niveaux de vibrations ou la température, à l'aide de capteurs ou de systèmes, afin de détecter les pannes de machines. La surveillance de l'état des machines en temps réel est une technologie puissante de l'Industrie 4.0 qui ne cesse de gagner en popularité : 48 % des usines utilisent déjà des appareils connectés pour améliorer leurs programmes de maintenance, et 30 % s'y intéressent, selon une étude de 2021. Ingénierie des installations.

Considérer: Quelles données sont essentielles pour dresser un tableau numérique en temps réel de la santé des installations ? D'où proviennent ces données ? Que devons-nous en faire pour les rendre exploitables ? Pour les opérations, l'objectif est d'améliorer radicalement la visibilité sur l'état des machines grâce à un historique des données suffisant et à la puissance de calcul de l'IA pour générer des informations sur la maintenance et la fiabilité des installations.

L'industrie 4.0 aide les entreprises à abandonner leur maintenance réactive désuète et évoluer vers la maintenance prédictiveLa maintenance prédictive utilise des données de surveillance de l’état et des algorithmes d’apprentissage automatique pour prédire les besoins de maintenance afin d’éviter les pannes inattendues.

Il y a quelques années, une routine de maintenance 80/20 était considérée comme idéale : 80 % de travaux planifiés et calendaires, et 20 % de maintenance corrective à la volée. Mais les bonnes pratiques d'hier ne nous accompagneront pas demain. Au fil du temps, nous avons réalisé que la maintenance calendaire pouvait introduire des risques. Les boulons étaient-ils bien serrés ? Les consommables étaient-ils correctement achetés ? La lubrification était-elle parfaitement effectuée ? De plus, les budgets de maintenance sont souvent surestimés dans certains domaines et sous-estimés dans d'autres lorsqu'on suit une approche calendaire.

De plus en plus d'organisations privilégient désormais une approche prédictive centrée sur les actifs, de sorte que les budgets de maintenance ne sont dépensés que là où ils sont absolument nécessaires. Groupe CXP En 2018, une étude a révélé que 91 % des entreprises réduisent le temps de réparation et les temps d'arrêt imprévus lorsqu'elles investissent dans la maintenance prédictive.

La technologie et les processus de l'industrie 4.0 visent à minimiser les urgences de maintenance imprévues et à tirer parti de l'efficacité des stocks, de la main-d'œuvre et des réparations basés sur l'état.

Pourquoi la surveillance de l'état est le fondement de l'industrie 4.0

Un plan de surveillance d'état efficace est essentiel pour générer de la valeur ajoutée dans le cadre de l'Industrie 4.0. La clé du succès d'un plan de surveillance d'état déployé réside dans la connectivité des données, c'est-à-dire le flux de données entre le moniteur et les systèmes logiciels de l'équipe de maintenance. C'est également l'aspect le plus complexe à maîtriser. La sophistication des solutions d'analyse dépend de la capacité de leur back-end de données. Autrement dit, la quantité et la qualité des données disponibles influencent l'efficacité d'un plan de surveillance d'état.

Obtenir les avantages de maintenance prédictive Il faut un système de capture de données performant, capable de surveiller les actifs les plus critiques de l'usine et de récupérer les données pertinentes là où elles sont nécessaires. L'automatisation de la capture de données est donc souvent la solution la plus réaliste pour une équipe d'exploitation. De nombreuses équipes signalent :

• Trop d'actifs à entretenir
• Manque d'expertise en matière de fiabilité des actifs
• Passer d'une équipe basée sur l'expertise à une équipe généralisée
• Manque de temps

Tous ces défis sont relevés efficacement par un système de surveillance de l'état de fonctionnement de haute qualité. Les équipes tirent généralement le meilleur parti d'une approche centrée sur les actifs, où les données sont spécifiquement collectées et organisées pour fournir des informations sur leur état de santé. Les capteurs doivent suivre les vibrations, la température et la puissance des 20 % d'actifs les plus critiques de l'usine.  

De nombreuses usines privilégient également le déploiement de la surveillance d'état sur les équipements trop dangereux pour les procédures d'inspection standard et trop critiques pour tomber en panne de manière inattendue : pompes situées dans des endroits difficiles d'accès, zones soumises à des températures dangereuses, ventilateurs suspendus coincés dans les gaines et ventilateurs à entraînement par courroie dont les protections empêchent l'accès aux roulements. L'installation de la surveillance d'état sur ces systèmes améliore les conditions de santé et de sécurité et fournit des données quantifiables sur les risques de dommages, ce qui permet d'éviter les temps d'arrêt.

L'intégration du système permet la communication entre les actifs et les équipes

À elles seules, les données de surveillance de l'état sont incomplètes. Elles ne permettent pas de savoir quand un actif a été entretenu pour la dernière fois, quelles actions ont été effectuées, ni quand la prochaine maintenance est prévue. Elles ne connaissent pas l'historique des pannes de l'actif, les pièces nécessaires à la réalisation de tâches spécifiques et leur disponibilité.

Ainsi, une fois les données pertinentes collectées, le système doit les transférer vers une plateforme où elles peuvent être agrégées et intégrées aux données d'autres systèmes. Elles peuvent alors être comparées aux indications de panne machine. Plus nous anticipons, mieux nous pouvons nous préparer à éviter les pannes machine.

La surveillance continue doit être combinée à un historique des actifs soigneusement organisé, ainsi qu'à des données spécifiques sur les durées d'exécution et les pannes, afin de créer un plan de maintenance conditionnelle. Les techniciens sont informés de tout changement d'état d'un actif et les tâches sont priorisées en fonction de son état en temps réel.

Les systèmes efficaces de surveillance de l’état devraient inclure :

• Connectivité des données : Les données sont combinées dans un état utilisable et stockées dans un emplacement accessible
• Connectivité du système : Intégration des données sur la santé des actifs avec les systèmes associés utilisés par les équipes de maintenance
• Connectivité de l'équipe : Tout le personnel a accès aux informations sur les actifs, ce qui permet des actions de maintenance plus efficaces.

Visualisation d'une feuille de route vers l'Industrie 4.0

De nombreuses opérations commencent par la surveillance de l'état des installations ; elle devient leur base de référence pour une progression continue vers des systèmes connectés. Si vous rencontrez des difficultés d'intégration ou des contraintes budgétaires, suivez le modèle pilote classique : concentrez-vous sur des projets réalisables qui répondent à des besoins urgents et offrent des avantages tangibles. Soyez sélectif et évitez les idées reçues.

Voici trois principes clés pour progresser :  

1. Se concentrer sur les moteurs de valeur

• Pensez en amont à la valeur, et non en aval à la technologie, et concentrez-vous sur les facteurs de valeur clés spécifiques à l’industrie.
• Développer une vision convaincante et inspirer l’organisation à travers des pilotes phares.

2. Mobiliser l'organisation

• Pilotez la transformation depuis le sommet avec une propriété commerciale claire.
• Bénéficiez rapidement des avantages nets pour prouver la valeur dès le début.
• Cultiver une culture hautement agile.
• Constituez une équipe interfonctionnelle représentant différents départements et silos.

3. Innover dans l'infrastructure

• Définir une pile technologique cible intégrée basée sur une analyse approfondie du statu quo.
• Choisissez un chemin de transition et activez-le localement avant de le mettre à l’échelle à l’échelle mondiale.

Commencez petit pour évoluer rapidement

Commencez petit. Un groupe restreint, formé aux aspects fondamentaux de l'Industrie 4.0 et de la surveillance d'état, contribuera grandement à susciter l'adhésion interne à un système connecté.

Vous pouvez facilement démontrer l'efficacité de l'Industrie 4.0 en fixant des objectifs de projet mesurables, légèrement supérieurs à ce que les processus existants permettent d'accomplir. Assurez-vous que la direction générale soutient pleinement le projet et, en cas de doute, efforcez-vous de l'impliquer comme moteur et challenger.

L'évolution vers l'Industrie 4.0 ouvre des perspectives infinies. Les technologies convergent : capteurs, réseaux et puissance de traitement s'améliorent à mesure que les prix baissent.

Les équipes peuvent désormais étendre leur programme de surveillance de l'état de leurs actifs, au-delà de leurs 20 % les plus performants, à un niveau d'exploitation supérieur, optimisant ainsi leur investissement initial pour un rendement bien supérieur. En un rien de temps, nous aborderons la surveillance de l'état de l'usine, permettant un niveau de connectivité encore plus élevé.