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La pyramide d'automatisation (en anglais Automation Pyramid), concept fondamental de l'automatisation industrielle, offre une hiérarchie structurée pour l'intégration des technologies dans les processus de production. Du niveau du terrain avec une interaction directe avec les capteurs jusqu'au niveau de l'entreprise pour les décisions stratégiques, elle constitue l'épine dorsale des installations de production modernes.
Dans cet article de blog, vous découvrirez en détail les différents niveaux de la pyramide d'automatisation, les objectifs et les avantages que vous pouvez atteindre avec cette structure et les applications pratiques possibles.
Qu'est-ce qu'une pyramide d'automatisation ?
L'Automation Pyramid est un modèle hiérarchiqueLe terme de "contrôle" est utilisé dans le domaine de l'automatisation industrielle, en particulier dans l'industrie 4.0, pour structurer différents niveaux de contrôle et de surveillance dans les processus de production.
Cette pyramide se compose généralement de quatre niveaux principaux :
- Niveau du terrain - C'est à ce niveau qu'a lieu l'interaction directe avec les processus physiques par le biais de capteurs et d'actionneurs. Ce niveau est directement relié aux machines et aux installations.
- Niveau de contrôle - C'est à ce niveau que les données provenant du niveau terrain sont traitées et que les décisions sont prises pour contrôler les processus. Les contrôleurs logiques programmables (PLC) et autres unités de contrôle se situent à ce niveau.
- Niveau de contrôle - Ce niveau surveille et optimise les processus de production. C'est là qu'interviennent les systèmes SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), qui permettent d'avoir une vision globale des processus.
- Niveau de l'entreprise - Au niveau le plus élevé, des décisions commerciales stratégiques sont prises. C'est à ce niveau que les données de production sont analysées afin d'accroître l'efficacité, de contrôler les coûts et d'améliorer les performances globales de l'entreprise.
L'Automation Pyramid permet une intégration systématique des technologies d'automatisation, ce qui permet un contrôle efficace et coordonné des processus de production. Ce modèle constitue la base d'une automatisation organisée et bien structurée dans l'industrie.
Niveaux de la pyramide d'automatisation
L'Automation Pyramid se compose de plusieurs niveaux, chacun ayant des fonctions spécifiques dans le domaine de l'automatisation industrielle. Automatisation répondre aux besoins des clients. Les principaux niveaux de la pyramide d'automatisation se présentent comme suit :
- Niveau du terrain
Fonction - C'est à ce niveau qu'a lieu l'interaction directe avec les processus physiques. Les capteurs et les actionneurs sont localisés à ce niveau et collectent des données directement à partir des machines et des installations.
Tâches - Saisie de grandeurs de processus telles que la température, la pression, la position, etc. et exécution de commandes par des actionneurs.
- Niveau de contrôle
fonction : Ce niveau traite les données provenant du niveau terrain et prend des décisions pour contrôler les processus.
Tâches - Les contrôleurs logiques programmables (PLC) et autres unités de contrôle sont situés ici. Ils surveillent et contrôlent les processus en temps réel.
- Niveau de contrôle
Fonction - Le niveau de contrôle surveille et optimise les processus de production. C'est à ce niveau que s'effectue une vision globale des processus.
Tâches - Les systèmes SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) permettent de visualiser et de contrôler les processus. Une saisie et une analyse complètes des données sont effectuées.
- Niveau de l'entreprise
Fonction - Le niveau le plus élevé de la pyramide d'automatisation, où les décisions commerciales stratégiques sont prises.
Tâches - C'est à ce niveau que les données de production sont analysées afin d'atteindre les objectifs commerciaux. C'est à ce niveau que sont prises les décisions concernant l'allocation des ressources, la planification des capacités et les objectifs stratégiques à long terme.
Ces niveaux fonctionnent ensemble, les données circulant du niveau du terrain vers le haut de la hiérarchie et les instructions de contrôle étant simultanément transmises du haut vers le bas. L'Automation Pyramid crée un environnement structuré pour la mise en œuvre des technologies d'automatisation dans l'industrie.
Objectifs et avantages de l'Automation Pyramid
L'Automation Pyramid offre une hiérarchie structurée pour l'implémentation de technologies d'automatisation dans la production industrielle. Les objectifs et les avantages de cette pyramide sont multiples :
| Objectifs de la pyramide d'automatisation | Avantages de l'Automation Pyramid |
|---|---|
| Augmentation de l'efficacité Grâce à une structuration claire des fonctions d'automatisation, les processus peuvent être organisés et contrôlés plus efficacement. | Mise en œuvre structurée Permet une mise en œuvre progressive des technologies d'automatisation, en commençant par le niveau du terrain et en remontant progressivement. |
| Amélioration de la qualité Un contrôle précis des processus de production permet d'améliorer la qualité des produits. | Entretien facile Une hiérarchie claire facilite l'identification des problèmes et la maintenance à chaque niveau. |
| Réduction des coûts Les coûts d'exploitation peuvent être réduits grâce à l'automatisation, notamment en augmentant l'efficacité et en réduisant les erreurs. | Saisie de données intégrée Du niveau du terrain à celui de l'entreprise, la pyramide permet une collecte intégrée des données pour l'analyse et la prise de décision. |
| Flexibilité La structure pyramidale permet une adaptation flexible à l'évolution des exigences de production et des technologies. | Évolutivité Les entreprises peuvent faire évoluer l'automatisation en fonction de leurs besoins, que ce soit en ajoutant de nouveaux capteurs au niveau du terrain ou en mettant en œuvre des technologies plus avancées à des niveaux supérieurs. |
| Sécurité Une hiérarchie claire facilite la mise en œuvre de mesures et de protocoles de sécurité à différents niveaux. | Extensibilité facile Les nouvelles technologies et les innovations peuvent être facilement intégrées dans la structure existante, ce qui rend la pyramide à l'épreuve du temps. |
La pyramide de l'automatisation poursuit des objectifs tels que l'augmentation de l'efficacité, l'amélioration de la qualité, la réduction des coûts, la flexibilité et la sécurité. Ces objectifs sont atteints grâce à différents avantages, notamment la mise en œuvre structurée, la maintenance aisée, la collecte intégrée des données, l'évolutivité et la facilité d'extension.
Technologies des différents niveaux
Les différents niveaux de la pyramide d'automatisation utilisent différentes technologies pour répondre aux besoins spécifiques de chaque niveau hiérarchique. Voici les technologies typiques pour chaque niveau :
- Niveau du terrain
Capteurs et actionneurs - Saisissent des paramètres physiques tels que la température, la pression, la position et exécutent des actions.
- Capteurs de température
- Capteurs de pression
- Moteurs pas à pas
Internet industriel des objets (IIoT) - Mise en réseau d'appareils pour la surveillance en temps réel et la collecte de données.
- Étiquettes RFID
- caméras intelligentes
Bus de terrain - Protocoles de communication pour l'échange de données entre les capteurs, les actionneurs et les unités de commande.
- Profibus
- Modbus
- DeviceNet
- Niveau de contrôle
Contrôleurs logiques programmables (PLC) - Unités de contrôle pour le traitement des données de terrain et la prise de décision.
- Siemens S7
- Allen-Bradley
- ControlLogix
Systèmes de contrôle distribué (DCS) - Systèmes de contrôle distribués pour le contrôle coordonné de plusieurs processus.
- Yokogawa CENTUM
- ABB Système 800xA
Bus de terrain - Communication entre différents composants de commande.
- CANopen
- EtherCAT
- Interface AS
- Niveau de contrôle
Contrôle de supervision et acquisition de données (SCADA) - Visualisation et surveillance des processus en temps réel.
- Wonderware
- Ignition
- WinCC
Interface homme-machine (IHM) - des interfaces utilisateur pour l'interaction avec les processus.
- Siemens SIMATIC HMI
- Schneider Electric Vijeo Citect
Historian - Enregistre et analyse les données de production historiques.
- Système OSIsoft PI
- GE Historian numérique
- Niveau de l'entreprise
Planification des ressources d'entreprise (ERP) - Logiciel de planification des ressources au niveau de l'entreprise.
- SAP ERP
- Oracle E-Business Suite
Système d'exécution de la fabrication (MES) - Coordonne et surveille les processus de production
- Apriso FlexNet
- Werum PAS-X
Intelligence économique (BI) - Outils d'analyse pour la prise de décision stratégique.
- Tableau
- Microsoft Power BI
- Konfuzio comme Plate-forme IDP
Chacune de ces technologies remplit des fonctions spécifiques à son niveau et permet une communication transparente entre les niveaux. L'intégration de ces technologies garantit une automatisation efficace et coordonnée des processus industriels.
Rôle de la pyramide d'automatisation dans l'industrie 4.0
L'Automation Pyramid joue un rôle crucial dans la mise en œuvre des principes de l'industrie 4.0.
Industrie 4.0 fait référence à la quatrième révolution industrielle, qui se caractérise par l'intégration de la numérisation, de la mise en réseau et des technologies intelligentes dans la production industrielle.
L'Automation Pyramid fait ici office de modèle organisationnel et conceptuel qui constitue la base de l'implémentation des principes de l'industrie 4.0.
Ce sont là quelques aspects de la pertinence de la pyramide d'automatisation dans l'industrie 4.0 :
- Intégration de la technologie de l'information (IT) et de la technologie opérationnelle (OT) - L'industrie 4.0 vise à intégrer l'IT et l'OT de manière transparente. L'Automation Pyramid offre une structure qui relie les différents niveaux d'automatisation de la production, ce qui permet une communication de données et un échange d'informations intégrés.
- Mise en réseau horizontale et verticale - La pyramide d'automatisation permet une mise en réseau à la fois horizontale et verticale. La mise en réseau horizontale fait référence à l'intégration de technologies à un niveau hiérarchique donné (par exemple, intégration de machines au même niveau), tandis que la mise en réseau verticale permet la communication entre les niveaux (par exemple, échange de données du niveau du terrain au niveau de l'entreprise).
- Flexibilité et adaptabilité - L'industrie 4.0 aspire à des systèmes de production flexibles et adaptables. L'Automation Pyramid offre une base structurée qui permet aux entreprises de réagir de manière flexible aux changements, que ce soit par l'ajout de nouveaux capteurs au niveau du terrain ou par la mise en œuvre de technologies avancées à des niveaux supérieurs.
- Données et analyses en temps réel - Industrie 4.0 souligne l'importance des données et des analyses en temps réel pour une production pilotée par les données. L'Automation Pyramid permet de collecter des données en temps réel au niveau du terrain et de les analyser à des niveaux supérieurs, ce qui permet de prendre des décisions rapides et éclairées.
Dans l'ensemble, l'Automation Pyramid offre une base structurée pour atteindre les objectifs de l'industrie 4.0, notamment une efficacité, une flexibilité, une transparence et une adaptabilité accrues dans la production industrielle.
Les défis de la pyramide de l'automatisation
La pyramide de l'automatisation est confrontée à différents défis qui peuvent influencer sa mise en œuvre et son utilisation.
Défis à garder à l'esprit :
- Interopérabilité - Les différents niveaux de la pyramide de l'automatisation utilisent souvent des technologies et des normes différentes. Assurer une interopérabilité sans faille entre ces systèmes peut s'avérer une tâche complexe.
- Sécurité - L'interconnexion croissante des différents niveaux augmente le risque de Cyber-attaques. La sécurité des systèmes d'automatisation, en particulier au niveau du terrain, est essentielle pour empêcher les accès non autorisés et la manipulation des données.
- Évolutivité - La pyramide de l'automatisation doit être évolutive afin de pouvoir faire face à des exigences et des volumes de données croissants. L'ajout de nouveaux appareils, capteurs ou applications doit être possible sans effort considérable.
- Systèmes patrimoniaux - De nombreuses entreprises utilisent d'anciens systèmes d'automatisation qui n'ont pas été conçus dès le départ pour l'industrie 4.0. L'intégration de tels systèmes patrimoniaux dans des solutions d'automatisation modernes peut représenter un défi.
- Sécurité des données et protection des données - Avec la multiplication des collectes de données à différents niveaux de la pyramide de l'automatisation, il est essentiel de protéger ces données contre tout accès non autorisé et de respecter les règles de protection des données.
- Complexité de la mise en œuvre - L'introduction de solutions d'automatisation à tous les niveaux nécessite souvent une formation et une mise en œuvre approfondies. La complexité de ces processus peut représenter un défi pour les entreprises.
- Coûts - Les investissements dans la modernisation et l'intégration des systèmes d'automatisation peuvent être considérables. Les entreprises sont confrontées au défi de mettre en balance les avantages de ces investissements et leurs coûts.
- Dynamique du marché - L'évolution rapide des nouvelles technologies et des normes industrielles peut entraîner des difficultés pour les entreprises à suivre les derniers développements et à mettre à jour leurs systèmes en conséquence.
Ces défis nécessitent une planification minutieuse, une stratégie claire et souvent une collaboration avec des experts pour garantir une mise en œuvre et une utilisation réussies de la pyramide d'automatisation.
Cas d'utilisation
Vous trouverez ci-dessous trois cas d'utilisation de la pyramide d'automatisation dans différents secteurs :
Industrie de production - Ligne de production automatisée
problèmes :
- Les interventions manuelles sur la ligne de production entraînent des pertes d'efficacité
- Difficultés d'adaptation rapide aux changements de production
Solution :
- Intégration de technologies d'automatisation au niveau du terrain pour une ligne de production continue et efficace
- Adaptation rapide aux changements de production grâce à l'intégration de systèmes de commande
Exemple : ligne de production automatisée dans l'industrie automobile
Un constructeur automobile intègre des systèmes robotisés au niveau du terrain afin de réaliser automatiquement différentes étapes de montage. Cela comprend le soudage, la peinture et l'assemblage de composants. Cette automatisation rend la ligne de production plus efficace et plus flexible afin de répondre aux différents modèles et exigences des véhicules.
Plus d'informations sur la Numérisation du secteur de la construction dans l'article en lien.
Approvisionnement en énergie - Surveillance automatisée des réseaux électriques
problèmes :
- La surveillance manuelle des réseaux électriques demande beaucoup de travail et manque de précision
- Retards dans la détection des perturbations du réseau électrique
Solution :
- Utilisation de systèmes SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) au niveau du contrôle-commande pour la surveillance en temps réel des réseaux électriques
- Détection automatisée des pannes et réaction rapide grâce à l'intégration de systèmes de contrôle-commande
Exemple : surveillance automatisée des réseaux électriques dans le domaine de l'énergie
Une entreprise de distribution d'énergie met en place des systèmes SCADA pour surveiller les réseaux électriques en temps réel. Ces systèmes collectent en permanence des données sur les flux de courant, les tensions et d'autres paramètres pertinents. En cas d'anomalie, une notification automatique est envoyée et le système de contrôle permet de réagir rapidement pour résoudre les problèmes.
Logistique - Gestion automatisée des stocks
problèmes :
- Les processus manuels de gestion des stocks entraînent des erreurs et des retards
- Difficultés à gérer efficacement les stocks
Solution :
- Mise en œuvre de systèmes d'automatisation d'entrepôts au niveau de la commande et du pilotage
- Gestion automatisée des stocks, de la préparation des commandes et de l'expédition pour une logistique efficace
Exemple : gestion automatisée des stocks dans la logistique
Une entreprise de commerce électronique utilise des systèmes d'automatisation d'entrepôt qui utilisent des transstockeurs automatiques et des convoyeurs. Ces systèmes permettent d'automatiser le stockage, la préparation de commandes et le déstockage des produits dans l'entrepôt. L'intégration de capteurs et de systèmes de contrôle permet une gestion précise et efficace de l'entrepôt.
Ces exemples illustrent comment la pyramide de l'automatisation peut être utilisée dans différents secteurs pour automatiser les processus manuels et améliorer l'efficacité, même si des technologies d'IA spécifiques ne sont pas prises en compte.
Soutenir l'automatisation avec Konfuzio
Konfuzio est une plateforme d'IA pour le traitement intelligent des documents, qui transforme les données non structurées en connaissances exploitables. Grâce à la reconnaissance d'images et à l'extraction de texte, Konfuzio automatise le traitement des documents, optimise les processus commerciaux et permet une extraction précise des données pour différentes applications. La plateforme est flexible, adaptable et aide les entreprises de différents secteurs à automatiser leurs flux de travail documentaires.
Konfuzio et la pyramide d'automatisation en combinaison
La pyramide d'automatisation et Konfuzio peuvent collaborer à plusieurs niveaux de l'automatisation industrielle afin de permettre des processus plus efficaces et intelligents. Cette collaboration peut par exemple prendre la forme suivante :
- Saisie des données et niveau du terrain :
La pyramide de l'automatisation comprend le niveau le plus bas, celui du terrain, où fonctionnent les capteurs et les actionneurs.
Konfuzio apporte ici son soutien en permettant la reconnaissance d'images et l'extraction de texte au niveau du champ.
Cela inclut la capture automatisée d'informations à partir d'images et de documents texte en temps réel. - Niveau de contrôle des processus et contrôle :
Au niveau de contrôle de la pyramide d'automatisation, les processus sont surveillés et contrôlés.
Konfuzio extrait ici des données de documents non structurés et les intègre dans le processus décisionnel automatisé.
Par exemple, les factures, les rapports ou d'autres documents sont analysés afin de fournir des informations pour la prise de décision à ce niveau. - Surveillance et diagnostic :
Au niveau de la surveillance, le Konfuzio et la pyramide d'automatisation travaillent ensemble pour améliorer la reconnaissance des formes et les fonctions de diagnostic.
Konfuzio offre par exemple la reconnaissance d'images pour la surveillance visuelle d'installations ou de OCR (Reconnaissance optique des caractères) pour l'analyse automatisée de documents texte. - niveau du management et de l'entreprise :
Au niveau de l'entreprise, Konfuzio contribue à transformer les données non structurées en informations commerciales.
Cela est utile pour la prise de décision aux niveaux supérieurs de la pyramide de l'automatisation, y compris la planification et la gestion stratégique. - Optimisation et apprentissage continus :
Konfuzio vous aide à développer des modèles d'apprentissage automatique basés sur les données collectées.
La pyramide d'automatisation utilise ensuite ces modèles en temps réel afin d'optimiser les processus en continu.
Par exemple, vous pourriez utiliser la reconnaissance d'image pour détecter des anomalies à un stade précoce et déclencher des mesures préventives.
L'intégration du Konfuzio dans la pyramide de l'automatisation offre la possibilité de profiter des avantages du traitement intelligent des données et de l'analyse automatique à tous les niveaux de l'automatisation industrielle. Il en résulte une production plus efficace, plus précise et plus agile.
Conclusion
La pyramide de l'automatisation joue un rôle crucial dans l'industrie en harmonisant la hiérarchie des niveaux d'automatisation et en permettant des processus efficaces et coordonnés.
L'intégration d'applications telles que Konfuzio, une plateforme d'IA pour le traitement des documents, renforce cet effet en utilisant intelligemment les données non structurées.
Pour l'avenir, il semble que les technologies avancées telles que apprentissage automatique et des analyses avancées permettront d'optimiser davantage la pyramide de l'automatisation et d'exploiter de nouveaux potentiels pour l'industrie 4.0. L'association de hiérarchies établies et de solutions d'IA innovantes promet donc un développement futuriste dans le domaine de l'automatisation industrielle.
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