[TRIBUNE de Brendan O’Dowd, ANALOG DEVICES] Dans un environnement en rapide mutation, ce sont les fabricants d’équipements industriels les plus agiles qui vont se développer, car ils seront capables d’inventer des systèmes de plus en plus connectés et intelligents avec lesquels les usines deviendront plus flexibles et plus sûres, tout en maintenant un niveau de sûreté élevé. ...Dans ce cadre, les semi-conducteurs occuperont une place centrale au cœur de ces équipements d’automatisation industrielle de nouvelle génération, prenant en charge les fonctions de traitement, de contrôle et de mesure nécessaires pour assurer un fonctionnement efficace dans des environnements connectés.

Car à l’avenir, c’est en déployant des technologies d’automatisation, et non plus en délocalisant les activités industrielles dans des zones géographiques où la force de travail est bon marché, que les fabricants amélioreront leur compétitivité. Place donc à l’usine intelligente et connectée. Pour ce faire, de nouvelles technologies aident les entreprises manufacturières à extraire davantage de valeur des dépenses liées aux équipements d’automatisation industrielle. Et ce via la prolifération des capteurs miniaturisés de haute performance intégrant des semi-conducteurs et l’omniprésence de la connectivité qui induisent un véritable “déluge de données” liées à la performance des machines et des processus. Le potentiel des nouvelles applications analytiques, telles que la surveillance de l’état des machines ou la maintenance préventive, n’a ainsi jamais été aussi fort.

Parallèlement, l’utilisation croissante de fonctions électroniques définies par logiciel (software-defined, comme les entrées/sorties définies par logiciel configurables en mode analogique ou numérique sans modification du câblage) et de matériels programmables permet de reconfigurer rapidement les processus et les outils industriels. Bref, l’usine de demain sera plus agile, plus réactive à la demande, plus automatisée et plus fiable. Elle nécessitera moins d’opérateurs humains et sera moins perturbée par d’éventuelles interventions de maintenance non planifiées. Avec une question à la clé : quelles sont les technologies microélectroniques, analogiques et numériques, qui sous-tendront ce modèle d’automatisation industrielle ?

Les capteurs, clés de la surveillance de l’état des machines

La technologie des microsystèmes électromécaniques (Mems) permet de développer des capteurs à la fois compacts, robustes et capables de mesurer avec précision les vibrations et les mouvements. Par exemple, les accéléromètres large bande à faible bruit offrent un haut niveau de précision et d’exactitude nécessaire pour identifier les subtils changements qui interviennent dans la signature vibratoire d’une machine. Associés à un logiciel d’analyse, ces composants permettent aux opérateurs d’identifier la source d’une future défaillance potentielle, bien avant qu’elle ne se produise, et donc d’appliquer des mesures de maintenance préventive au moment opportun.

La connectivité haut débit en usine

Les protocoles de communications historiques qui relient les nœuds de capteurs et les automates programmables (PLC), tels que les boucles de contrôle de 4-20 mA, cèdent désormais la place à des variantes industrielles du protocole Ethernet, avec à la clé une intégration croissante de l’infrastructure technologique opérationnelle (OT), déployée dans les usines, et de la technologie informatique (IT) utilisée dans les entreprises. Face aux exigences de transfert de données à haut débit des usines, les équipementiers doivent alors prendre en charge non seulement les protocoles Ethernet industriels actuels, mais également la nouvelle variante comme le TSN (Time Sensitive Networking) d’Ethernet, qui devrait s’imposer comme la prochaine technologie réseau filaire standard pour les communications industrielles en temps réel. Des réseaux de capteurs sans fil d’une grande robustesse sont également nécessaires pour connecter des nœuds de capteurs dans des endroits difficilement accessibles à l’aide d’un câblage physique. Conçues pour les applications IoT les plus exigeantes, des technologies sans fil telles que SmartMesh ou WirelessHART représentent des solutions éprouvées.

Protéger l’usine contre les attaques en ligne

Bien entendu, le développement de ces technologies de connectivité va de pair avec une augmentation des risques d’attaque de la part de pirates informatiques qui souhaitent extorquer de l’argent aux exploitants d’usines, mais également de hackers d’États chargés de perturber le bon fonctionnement de systèmes industriels de grande valeur. En connectant au cloud un nombre croissant de nœuds de capteurs, les exploitants d’usines offrent ainsi une multitude de nouveaux points d’entrée à ces attaques. Les systèmes de connectivité reposant sur des semi-conducteurs vont donc être dans l’obligation d’apporter de manière native une sécurité robuste et optimisée pour les systèmes embarqués.