Réseaux sensibles au temps (TSN) : comment les normes IEEE contribuent à l’avènement de l’Industrie 4.0 en 5 points

Lors de mes déplacements aux quatre coins du monde, je rencontre des clients qui dépensent des centaines de milliers, parfois même des millions de dollars, pour concrétiser les promesses du concept Industrie 4.0. Ce nouveau modèle de connectivité omniprésente est une solide source d’inspiration pour les fabricants, qu’il s’agisse des plus grands équipementiers (OEM) de l’automatisation industrielle ou d’entreprises émergentes. Tous y voient la possibilité de gagner en productivité, en efficacité, en adaptabilité et, bien sûr, en rentabilité – que ce soit au niveau de leur résultat net, des employés, des partenaires ou des clients.

Le concept Industrie 4.0 promet un degré de flexibilité sans précédent qui augure d’une production agile en permettant, par exemple, aux fabricants de s’adapter à des besoins saisonniers ou à l’évolution des attentes des consommateurs. Il permettra ainsi d’allonger les périodes de disponibilité opérationnelle (avec une maîtrise accrue des frais généraux et des dépenses de maintenance), de réduire le temps et l’implication des ressources et d’accroître le niveau de confiance des entreprises et des clients. Ce ne sont là que quelques exemples des résultats qui devraient transformer l’industrie dans le cadre de la quatrième révolution industrielle.

La nécessité d’acquérir des données, de les échanger et de les analyser est au cœur même de cette formidable opportunité. Les données, et bien plus encore, les informations pertinentes que permet leur exploitation, sont la clé de ces nombreuses améliorations. Toutefois, dans la plupart des usines aujourd’hui, les données vivent dans des silos, isolées et inaccessibles – et donc sous exploitées. Pendant des années, les entreprises manufacturières ont essayé de résoudre ce problème, mais en raison de ce fonctionnement cloisonné, nombre de projets ont tourné court.

C’est dans ce contexte qu’apparaissent les réseaux sensibles au temps (TSN — Time Sensitive Network), un ensemble de normes Ethernet IEEE et dont le rôle est fondamental pour relever les nombreux défis de l’Industrie 4.0. Avec les réseaux TSN, toutes les données générées dans l’usine — de l’atelier aux serveurs en passant par le front office — peuvent cohabiter et communiquer. Première étape vers la suppression des silos de données qui entravent les communications industrielles, les réseaux TSN assurent un accès omniprésent à une mine de données dont la qualité facilitera la prise de décisions judicieuses. En résumé, les réseaux TSN sont le tremplin qui aidera les entreprises industrielles à concrétiser les promesses de l’Industrie 4.0 en s’appuyant sur cinq piliers dont la mission est de faciliter l’accès aux données.

• Création d’un langage commun — En uniformisant la synchronisation temporelle ainsi que le traitement global des paquets de données et des informations, les réseaux TSN permettent aux données de « parler » le même langage. Et même si des problèmes d’interopérabilité subsisteront entre les différents équipements, les fabricants pourront extraire davantage de valeur de leurs données, ces dernières empruntant désormais le même réseau Ethernet.
• Évolutivité et l’agilité — Les réseaux TSN peuvent aider le réseau Ethernet à gérer différents débits, de sorte que la bande passante disponible sera suffisante pour échanger les données, indépendamment de leurs niveaux de priorité respectifs. À terme, les fabricants pourront plus facilement moduler, à la hausse ou à la baisse, la capacité requise afin de s’adapter aux priorités et aux exigences de leurs clients.
• Une automatisation plus fiable — La technologie TSN prend en charge les données déterministes en temps réel qui jouent un rôle essentiel sur le plan de la précision. Si, pour une raison ou une autre, le timing d’un point de données (par exemple, un signal) est retardé ou décalé, une machine risque de ne pas répondre correctement, déclenchant un effet domino qui diminuera la productivité et provoquera des pertes financières. Imaginons le degré de précision requis pour qu’un robot travaille aux côtés d’un opérateur humain : si les mouvements du robot sont décalés ne serait-ce que d’une fraction de centimètre, la sécurité des opérateurs risque d’être compromise. Les réseaux TSN optimisent la communication instantanée de ce type d’applications pour améliorer, notamment, la sécurité et la qualité.
• Combler le fossé entre les spécialistes en technologies de l’information (IT) et ceux des technologies opérationnelles (OT) — En déployant un ensemble d’outils communs, la technologie TSN permet de répondre à la fois aux objectifs souvent distincts et concurrents des équipes informatiques (IT) et opérationnelles (OT). Elle crée un cadre commun où le langage partagé favorise la collaboration. En outre, de nombreux experts en technologies opérationnelles approchent de l’âge de la retraite, ce qui signifie que leur connaissance historique des bus de terrain actuels va disparaître. La technologie TSN a le potentiel pour combler ce manque de compétences à venir : il fournit un environnement commun où les spécialistes IT seront capables de gérer un environnement Ethernet industriel, avec à la clé des économies de ressources et une productivité en hausse.
• Affectation des investissements en R&D à d’autres postes — Dans la mesure où la technologie TSN résout les contraintes de bande passante, les entreprises qui souhaitent augmenter leur débit ou ajouter des capacités n’ont plus besoin de définir de nouvelles allocations de bande passante. Les exemples d’entreprises ayant investi des millions de dollars dans des infrastructures obsolètes ou devenues inefficaces une dizaine d’années plus tard ne manquent pas. En limitant sensiblement la nécessité de reconstruire l’infrastructure requise, les réseaux TSN dégagent des opportunités d’investissement au profit de technologies qui favorisent l’automatisation ; des capitaux pourront par exemple être réinvestis dans la formation d’employés qui apprendront à gérer et exploiter des systèmes robotisés d’une grande complexité.

Conclusion

Il ne fait aucun doute que les normes TSN représentent un atout crucial pour l’Industrie 4.0 et les nombreuses applications que ce concept va transformer, ouvrant la voie à une nouvelle génération de technologies qui révolutionneront le mode de fonctionnement des fabricants. Ce n’est, pour le moment, qu’un pan d’un vaste écosystème que nous construisons pour donner vie à la quatrième révolution industrielle. Cette approche requiert des logiciels, des middleware, des composants microélectroniques avancés, de brillants inventeurs et ingénieurs, des techniciens et des opérateurs dédiés, de la formation et du temps. Mes collègues d’Analog Devices et de toute l’industrie sont convaincus par l’extraordinaire potentiel que recèlent ces technologies émergentes. De même que nos clients et partenaires, tous voient dans cette opportunité quasiment illimitée une formidable source d’inspiration.

Analog Devices propose un portefeuille de solutions Ethernet TSN qui contribuent à l’avènement de l’Industrie 4.0. Pour de plus amples informations sur le portefeuille ADI Chronous et sur la manière dont il accélère la transition vers les réseaux Ethernet industriels dans le monde réel, consulter le site analog.com/chronous.