Nouvelles de l'industrie
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Faire face à la « falaise de 2025 » : système d'automatisation ouvert
2023-12-08
Les utilisateurs finaux réclament l'ouverture du système afin de mieux collecter et intégrer les données provenant de divers systèmes et équipements de différents fournisseurs. Les fournisseurs d'automatisation s'engagent à aider les utilisateurs du secteur manufacturier à relever les défis en fournissant des systèmes ouverts conformes aux normes internationales.
Le ministère japonais de l'Économie, de l'Industrie et du Commerce a récemment publié un rapport intitulé « Faire face à la « falaise 2025 » du système informatique (informatique) et au développement majeur de la transformation numérique », qui identifie les systèmes informatiques restants comme les principaux obstacles affectant le développement de la transformation numérique. En fait, les obstacles des systèmes existants ne se limitent pas aux systèmes informatiques ; Les anciens systèmes de contrôle et de surveillance automatisés peuvent également créer des obstacles. Le rapport sur la transformation numérique a souligné divers problèmes, tels que la boîte noire causée par l'obsolescence technologique, le départ à la retraite des concepteurs de systèmes et les restrictions supplémentaires causées par l'introduction de nouvelles technologies. L'utilisation d'une « boîte noire » avec du matériel et des logiciels propriétaires peut résoudre temporairement certains problèmes, mais elle peut produire un tas de technologies incompatibles. Les systèmes d'automatisation mis en œuvre ont une durée de vie prévue de 20 ou 30 ans, ce qui rend la mise à niveau ou le remplacement plus difficile. Compte tenu de ces situations, on peut considérer que la tâche des fournisseurs de systèmes d'automatisation ou de systèmes de contrôle distribués (DCS) est de fournir la technologie la plus récente sans interférer avec le fonctionnement, ce qui nécessite un système plus ouvert. Dans le domaine de la technologie, l'ouverture signifie réaliser une conception standardisée et standardisée et éliminer les inconvénients causés par une intégration personnalisée en utilisant des interfaces ouvertes standardisées. Automatisation de fermé à partiellement ouvert En général, les fournisseurs DCS intègrent des produits propriétaires dans le système complet pour répondre aux attentes des utilisateurs finaux. Les produits développés par les fournisseurs ont non seulement des performances constantes et stables, mais mettent également l'accent sur des caractéristiques différenciées. Depuis le début, ils ont utilisé la technologie commerciale existante pour améliorer le système afin de répondre à la demande du marché, afin que ces systèmes répondent progressivement aux normes factuelles et aux normes internationales. Jusqu'à présent, cette évolution a progressé non seulement grâce au développement exclusif, mais également grâce à l'intégration de produits courants disponibles sur le marché. Afin d'acquérir un avantage concurrentiel, les fournisseurs participent à l'élaboration de normes et acquièrent d'autres sociétés. Au nom de la mise en avant des intérêts des utilisateurs finaux, une concurrence s'est intensifiée pour renforcer la position sur le marché et le portefeuille de produits. Dans le même temps, certaines fonctions deviennent standardisées, permettant de connecter des équipements de terrain à différents systèmes, réduisant ainsi la dépendance à l'égard du même fournisseur et offrant davantage de choix aux utilisateurs finaux. OPC classic (DA, a & E, HDA), Foundation Fieldbus, isa100 Wireless et d'autres protocoles de communication standard internationaux sont devenus la force motrice pour augmenter la valeur du système. Par conséquent, de nombreux fournisseurs de DCS positionnent désormais leur rôle comme un intégrateur de systèmes fournissant des services aux utilisateurs finaux, plutôt que comme un fabricant de produits propriétaires. Système d'automatisation ouvert standard Certains systèmes ouverts jouent un rôle pour répondre aux besoins des utilisateurs finaux, mais au fil du temps, ils seront progressivement remplacés par des systèmes mis à jour, qui doivent être mis à jour fréquemment pour les maintenir à jour. Cette évolution est nécessaire pour prendre en charge les utilisateurs finaux et adopter un système d'exploitation commun, la communication Ethernet, la virtualisation et d'autres avancées technologiques. 
Cependant, le marché a changé et cette solution a aussi ses limites. Les fournisseurs devront peut-être passer de l’intégration de leurs systèmes au développement de leurs activités auprès des utilisateurs finaux et coopérer avec d’autres fournisseurs, dont certains peuvent être des concurrents directs. Afin de faire face à ce changement de paradigme, des plateformes de réseau établies par certaines entreprises ont vu le jour et un écosystème commercial s'est formé. Par exemple, les organisations représentatives qui s'intéressent aux normes techniques et au développement de l'industrie comprennent Namur, une association internationale d'utilisateurs d'automatisation industrielle des processus dont le siège est en Allemagne, et l'open process automation forum (opaf), qui est responsable du développement et du développement de l'o-pas (open process automation standard). Namur open architecture (NOA) et l'opaf s'engagent à discuter de systèmes neutres en matière de fournisseurs, ce qui signifie qu'ils peuvent utiliser à tout moment les dernières technologies pour accueillir des appareils et des fonctions, et que les systèmes compatibles continueront à utiliser les applications logicielles existantes à l'avenir. En prenant NOA comme exemple, un domaine indépendant appelé surveillance et optimisation est configuré en dehors du système existant, pour obtenir des données directement à partir de nouveaux capteurs (tels que les vibrations, l'audio, la corrosion, les odeurs), de robots, de drones et d'autres équipements. De plus, OPC UA, le standard de communication de la Fondation OPC, est utilisé pour obtenir des données des systèmes existants à des fins de contrôle, d'analyse et de diagnostic avancés. En termes de mesures de sécurité, cette méthode est similaire à la norme CEI 62443 (sécurité du système de contrôle). La conception de la zone recommandée est très similaire pour faciliter la conception et la maintenance du système. L'Opaf promeut davantage les mêmes idées en prônant l'indépendance par rapport aux systèmes existants. Les réseaux de systèmes centraux développés par les fournisseurs sont cruciaux car ils sont aujourd'hui utilisés dans de nombreux sites de fabrication et leur sécurité et leur stabilité sont fiables. Cependant, lorsqu'il s'agit d'introduire de nouvelles technologies cruciales pour le développement du système, ces réseaux peuvent devenir des obstacles et empêcher les utilisateurs finaux de mettre en œuvre des solutions bénéfiques à l'avenir. En outre, des mesures continues doivent être prises pour résoudre les problèmes de sécurité potentiels à l'avenir, et les spécifications originales de ces réseaux peuvent entraîner certaines restrictions. OPC UA et PROFINET renforcent leur influence en tant que réseaux de systèmes centraux et attirent l'attention en tant que réseaux puissants conformes aux normes internationales. En mettant de côté la pensée traditionnelle, les fournisseurs de DCS peuvent passer du développement de systèmes propriétaires à des logiciels et du matériel commerciaux. Ainsi, les entreprises peuvent résoudre les problèmes des utilisateurs finaux grâce à la coopération et tirer pleinement parti de leurs avantages internes.
Cependant, le marché a changé et cette solution a aussi ses limites. Les fournisseurs devront peut-être passer de l’intégration de leurs systèmes au développement de leurs activités auprès des utilisateurs finaux et coopérer avec d’autres fournisseurs, dont certains peuvent être des concurrents directs. Afin de faire face à ce changement de paradigme, des plateformes de réseau établies par certaines entreprises ont vu le jour et un écosystème commercial s'est formé. Par exemple, les organisations représentatives qui s'intéressent aux normes techniques et au développement de l'industrie comprennent Namur, une association internationale d'utilisateurs d'automatisation industrielle des processus dont le siège est en Allemagne, et l'open process automation forum (opaf), qui est responsable du développement et du développement de l'o-pas (open process automation standard). Namur open architecture (NOA) et l'opaf s'engagent à discuter de systèmes neutres en matière de fournisseurs, ce qui signifie qu'ils peuvent utiliser à tout moment les dernières technologies pour accueillir des appareils et des fonctions, et que les systèmes compatibles continueront à utiliser les applications logicielles existantes à l'avenir. En prenant NOA comme exemple, un domaine indépendant appelé surveillance et optimisation est configuré en dehors du système existant, pour obtenir des données directement à partir de nouveaux capteurs (tels que les vibrations, l'audio, la corrosion, les odeurs), de robots, de drones et d'autres équipements. De plus, OPC UA, le standard de communication de la Fondation OPC, est utilisé pour obtenir des données des systèmes existants à des fins de contrôle, d'analyse et de diagnostic avancés. En termes de mesures de sécurité, cette méthode est similaire à la norme CEI 62443 (sécurité du système de contrôle). La conception de la zone recommandée est très similaire pour faciliter la conception et la maintenance du système. L'Opaf promeut davantage les mêmes idées en prônant l'indépendance par rapport aux systèmes existants. Les réseaux de systèmes centraux développés par les fournisseurs sont cruciaux car ils sont aujourd'hui utilisés dans de nombreux sites de fabrication et leur sécurité et leur stabilité sont fiables. Cependant, lorsqu'il s'agit d'introduire de nouvelles technologies cruciales pour le développement du système, ces réseaux peuvent devenir des obstacles et empêcher les utilisateurs finaux de mettre en œuvre des solutions bénéfiques à l'avenir. En outre, des mesures continues doivent être prises pour résoudre les problèmes de sécurité potentiels à l'avenir, et les spécifications originales de ces réseaux peuvent entraîner certaines restrictions. OPC UA et PROFINET renforcent leur influence en tant que réseaux de systèmes centraux et attirent l'attention en tant que réseaux puissants conformes aux normes internationales. En mettant de côté la pensée traditionnelle, les fournisseurs de DCS peuvent passer du développement de systèmes propriétaires à des logiciels et du matériel commerciaux. Ainsi, les entreprises peuvent résoudre les problèmes des utilisateurs finaux grâce à la coopération et tirer pleinement parti de leurs avantages internes. Prise en charge des normes ouvertes
L'ouverture prônée par NOA et l'opaf vise à intégrer des technologies avancées sans interférer avec les systèmes existants. Par exemple, le serveur d'informations collaboratif (serveur CI) développé par Yokogawa electric peut offrir aux utilisateurs des options de système ouvert (Figure 4). Le serveur CI peut intégrer et traiter diverses données provenant des installations et des systèmes de l'usine, afin de réaliser une gestion optimale des activités de production de l'ensemble de l'entreprise et de fournir l'environnement requis pour les opérations de surveillance et de contrôle à distance depuis n'importe quel endroit. Les discussions en cours à l'Opaf sur les exigences en matière d'architecture impliquent l'interopérabilité, la modularité, la cohérence des normes, la conformité aux normes de sécurité et l'évolutivité. Tous ces attributs sont essentiels à l’ouverture et nécessitent des efforts continus. En outre, ils ont déclaré que l'exercice par l'entreprise de ses fonctions était crucial pour l'établissement de relations. Ces attributs soulignent la nécessité d'écosystèmes qui favorisent la coopération entre les utilisateurs finaux, les intégrateurs de systèmes, les fournisseurs et les prestataires de services. Dans le domaine des systèmes fermés, il suffit de gérer ses propres produits, mais le monde ouvert a besoin d'intégration, quel que soit le fabricant. Les défis de l’ouverture L'ouverture est attrayante pour les utilisateurs finaux et il est naturel de penser que des systèmes flexibles peuvent être construits pour permettre au marché et aux utilisateurs de décider de leur développement au fil du temps. Pour les fournisseurs de DCS, il est important non seulement de commercialiser des produits standards, mais également de décider comment construire et participer à l’écosystème commercial. Il est également important d'utiliser des logiciels d'application fonctionnant sur les systèmes existants, et les fournisseurs doivent tenir compte de ces problèmes lorsqu'ils promeuvent le développement de systèmes. En outre, un soutien aux normes internationales, aux mesures de sécurité et à l’interopérabilité des systèmes est également nécessaire. Du point de vue de l'intégration du système, il doit être conforme aux normes internationales et être certifié par une autorité de certification tierce. L'entreprise doit s'assurer que ses produits système répondent aux exigences de la CEI 62443 (sécurité du système de contrôle) et de la CEI 62541 (OPC UA). Ces activités se poursuivront à l'avenir. Pour les mesures de sécurité, les fabricants doivent se conformer aux dispositions de la norme CEI 62443, notamment pour obtenir les certifications isa secure sdla et CSA. La norme CEI 62541 (OPC UA) fait également référence aux mesures de sécurité, principalement axées sur la communication. Il résout les problèmes d'authentification et de cryptage d'intégrité, de confidentialité et de disponibilité des données pour éviter les fuites d'informations, même en cas de détection de fraude, de falsification ou d'écoute clandestine. Interopérabilité du système En termes d'interopérabilité des systèmes, NOA et OPA préconisent la normalisation du modèle d'information et utilisent le méta-modèle OPC UA, le modèle d'information intégré et d'autres projets spécifiés dans la CEI 62814 (Automation ml) et la CEI 62541 pour promouvoir le modèle d'information à architecture ouverte de Namur et modèle d'information o-pas. À l'aide des normes OPC UA et Automation ML, différentes règles et structures de données exprimant les mêmes informations dans différents formats peuvent être unifiées. À l'heure actuelle, automationml est traité dans le cadre du modèle d'informations de spécification prenant en charge OPC UA, le modèle d'informations OPC UA est donc prioritaire. 
Dans l'usine chimique numérique, le cycle de données automatique prend en charge le fonctionnement. Grâce à la collecte et au stockage automatiques des données de terrain, analysez, modélisez et utilisez les mégadonnées générées pour améliorer le fonctionnement et la prise de décision commerciale. Le déploiement de systèmes ouverts peut contribuer à réduire la charge de travail du personnel de l'usine, sinon celui-ci devra déployer des solutions personnalisées ou mettre en œuvre des opérations manuelles.
Dans l'usine chimique numérique, le cycle de données automatique prend en charge le fonctionnement. Grâce à la collecte et au stockage automatiques des données de terrain, analysez, modélisez et utilisez les mégadonnées générées pour améliorer le fonctionnement et la prise de décision commerciale. Le déploiement de systèmes ouverts peut contribuer à réduire la charge de travail du personnel de l'usine, sinon celui-ci devra déployer des solutions personnalisées ou mettre en œuvre des opérations manuelles.