Soyons câblés !

Hé, Bob Metcalfe : Si vous lisez ceci, donnez-vous une grosse tape dans le dos. Sans vous, les ateliers d'usinage et les maisons de fabrication transféreraient encore des fichiers vers leur équipement CNC à l'aide de clés USB, une pratique pittoresque autrefois appelée "sneakernet". Il n'y aurait plus de voyageurs sans papier ni de suivi automatisé du temps. L'Internet industriel des objets (IIoT) n'aurait jamais pris de l'ampleur car nous n'aurions pas de moyen rapide et facile de collecter des données machine. Et tout ce truc de fabrication en panne qui donne aux magasins un ou deux quarts de travail supplémentaires de production chaque jour ? C'est peut-être possible, mais il y aurait beaucoup plus de visites nocturnes à l'étage.

Vous n'avez jamais entendu parler de Metcalfe? C'est bon; vous avez certainement entendu parler de son invention - Ethernet - que lui et son collègue ingénieur David Boggs ont inventé alors qu'il travaillait au centre de recherche de Palo Alto en 1973. Depuis lors, les fabricants ont enfilé suffisamment de câbles CAT-5 pour faire plusieurs fois le tour du globe, connectant Des machines-outils CNC aux salles d'ingénierie, aux bancs d'outils, aux bureaux d'accueil et à tous les points intermédiaires. Ou ont-ils?

Plusieurs des personnes citées ici diraient que, du moins du point de vue du réseautage et de la connectivité, beaucoup trop de magasins sont encore coincés à l'époque des pantalons parachutes et du break dance. En conséquence, de nombreuses avancées et avantages potentiels restent hors de portée.

"L'utilisation de la clé USB est encore assez courante", a déclaré Rob Taylor, responsable de compte senior pour le support après-vente chez FANUC America Corp. à Rochester Hills, Michigan. bloquer lors de la mise en œuvre d'un projet IIoT ou de collecte de données."

C'est malheureux, car comme le soulignent Taylor et d'autres, des informations utilisables commencent à être diffusées à partir de l'équipement CNC quelques minutes après l'installation de pratiquement n'importe quel outil de collecte de données. Dans le cas de FANUC, il s'agit de son logiciel de surveillance de machine-outil MT-LINKi.

"Nous avons terminé une grosse installation la semaine dernière, et dès que nous l'avons allumée, une demi-douzaine de machines ont commencé à se plaindre de ventilateurs de refroidissement cassés et une avait un servomoteur avec un défaut à la terre", a-t-il déclaré. "Dans un autre cas, nous avons branché une nouvelle machine et le propriétaire du magasin a demandé pourquoi l'une de ses machines qui avait récemment été connectée à MT-LINKi scintillait pendant son fonctionnement. ... Il s'est avéré que quelqu'un avait dit à l'opérateur de démarrer le chargeur à portique à 80 % et il y a également réglé par inadvertance la priorité de la vitesse d'avance de la CNC. Maintenant, le propriétaire veut que toutes les machines de l'atelier soient connectées, mais tout commence avec ces câbles Ethernet. »

Cet article porte sur la mise en réseau, pas sur l'énorme potentiel de l'analyse de données et les opportunités d'amélioration qu'elle présente. Mais il est important de noter que : A) pratiquement toutes les machines-outils CNC sont candidates à une certaine forme de connectivité, et B) même les commandes les plus rudimentaires sont heureuses de partager des données sur l'état de la machine, l'historique des alarmes, les charges des servos et des broches, les dépassements de vitesse d'avance , et beaucoup plus d'informations que celles fournies par les lampes Andon que la plupart des constructeurs de machines-outils insistent obstinément pour installer.

Taylor a noté que FANUC a introduit la CNC i-Series en 1998 - et que le «i» représente intelligent, ce qui signifie qu'il était réseautable. Ethernet était une option à l'époque et, en 2004, il a été intégré à la série 16/18 iB. Les machines plus récentes équipées de Fast Ethernet affichaient un taux de transfert de données de 100 mégabits par seconde, environ 5 000 fois plus rapide que la norme de communication série RS-232 que certains magasins utilisent encore.

Casey Croussore a des histoires similaires à raconter, bien qu'il voie une lumière au bout du tunnel de connectivité. Ingénieur principal pour les logiciels et les produits d'automatisation d'usine chez Okuma America Corp., Charlotte, Caroline du Nord, Croussore a déclaré que le nombre de questions liées à la mise en réseau que lui et ses collègues ont répondu au cours des dernières années a "explosé".

"Une grande partie a été motivée par un intérêt croissant pour la surveillance des machines et l'IIoT, mais il y a aussi la propriété intellectuelle dont il faut se préoccuper", a déclaré Croussore. "Il est beaucoup plus facile de sortir avec l'adresse IP d'une entreprise sur une clé USB que de la copier sur un réseau, où vous pouvez mieux faire respecter les autorisations d'accès."

Pourtant, la peur retient de nombreux commerçants et leurs équipes de direction. Les principales craintes incluent :

Bien que chacune de ces préoccupations ait un certain mérite, le temps perdu, le manque de contrôle et la visibilité réduite qui accompagnent les machines-outils isolées et non communicantes peuvent faire la différence entre les profits et les pertes, et la grandeur et la médiocrité. Et c'est sans le cloud. Aujourd'hui, tout, des flux et des vitesses au logiciel en tant que service, est disponible via des plates-formes basées sur le cloud. Les fournisseurs d'outils de coupe et de serrage offrent une multitude d'informations techniques gratuites sur leurs sites Web, tandis que les fournisseurs de CAO, d'ERP et de PLM offrent à leurs clients un prix d'entrée inférieur à celui des solutions traditionnelles "sur site".

Mais qu'en est-il de la sécurité ? Connecter des machines CNC à un réseau interne est une chose, mais ouvrir le pare-feu à un "Wild West" numérique présente des risques inacceptables. Comme tout professionnel de l'informatique vous le dira, les internautes imprudents peuvent détecter plus de bogues qu'un chien sans collier antipuces, c'est pourquoi certains fabricants, en particulier ceux des secteurs de l'aérospatiale et de la défense, refusent même d'envisager l'idée d'un logiciel basé sur le cloud. Et services.

Pourtant, pour le magasin familial moyen, et même pour de nombreuses petites et moyennes entreprises, s'engager avec une entreprise qui héberge son logiciel sur Amazon Web Services ou Microsoft Azure avec leurs équipes d'analystes de la sécurité réseau est probablement moins risqué que de compter sur sur le personnel informatique interne, souvent surchargé de travail, qui ne passe pas ses journées à corriger les systèmes d'exploitation et à rechercher la prochaine grande cyberattaque.

"J'ai parlé l'autre jour avec un propriétaire de magasin qui, dans sa vie passée, a fait des tests d'intrusion, où il essayait activement de s'introduire dans les réseaux de l'entreprise", a déclaré Croussore. "En ce qui concerne la connexion des machines, il m'a dit que très peu de pirates s'embarrasseraient d'une cible de faible valeur comme une CNC ; ils recherchent les informations de carte de crédit et les mots de passe, pas le G-code. Mais il a également dit que, pour un professionnel, aucun appareil n'est entièrement sécurisé."

C'est pourquoi il est crucial de sauvegarder régulièrement le logiciel de contrôle de la machine ainsi que les programmes de pièces, les tables de décalage et les macro-variables, une activité beaucoup plus facile lorsque les ateliers sont en réseau. Il peut également être judicieux de s'associer à une entreprise spécialisée dans la sécurité et la connectivité des entreprises. L'un d'eux est AT&T Business, basé à Dallas, où Ande Hazard est vice-président de la fabrication.

Elle et le membre de l'équipe Scott Linabarger font référence à deux documents : "Four Ways 'Connectivity is Transforming Manufacturing by the Manufacturing Leadership Council" et à un livre électronique du groupe Manufacturing Solution d'AT&T intitulé "Qu'est-ce qu'une usine intelligente et comment en obtenir une ?" Les deux sont d'excellentes ressources pour le réseau curieux. Ils affirment que les étages d'usine connectés ne sont plus facultatifs.

"Compte tenu de l'essor de l'industrie 4.0 et de l'IIoT, certains grands fabricants collectent désormais des données à partir de centaines de milliers de capteurs basés sur des machines dans leurs usines", a déclaré Hazard. "Nous appelons cela des données massives."

Alors que certains magasins pourraient souhaiter analyser ces énormes piles de données en interne, la plupart choisissent d'utiliser un service d'analyse basé sur le cloud pour glaner les opportunités d'amélioration qui en résultent, ce qui signifie une connexion Internet lourde. Hazard a noté que les grandes entreprises répondent généralement à ce besoin avec une connexion fibre optique à haut débit, offrant une faible latence, une excellente fiabilité et la vitesse nécessaire pour une visibilité en temps réel. Pour les petites entreprises et celles qui ne sont pas encore à fond dans leur parcours vers l'Industrie 4.0, une connexion par câble ou DSL moins robuste (mais moins coûteuse) est souvent suffisante.

Connectivité internet assurée, la question devient alors que faire à l'intérieur des murs de l'usine ? C'est là que les conseils professionnels entrent en jeu - contrairement aux félicitations de Bob Metcalfe offertes plus tôt, il se peut que ce ne soit pas Ethernet. "Le calcul de périphérie à accès multiple, ou MEC, est l'endroit où nous créons un environnement cellulaire privé pour le fabricant", a ajouté Linabarger. "Cela leur permet effectivement de cocooner, si vous voulez, toutes leurs opérations et les données qui en résultent au sein du réseau. Et pour toutes les données qui doivent quitter l'usine, il y a la fibre de l'autre côté du mur."

Hazard s'empresse d'admettre que MEC n'est pas une solution unique (même si elle s'en rapproche). Les usines peuvent nécessiter une approche hybride qui s'appuie sur le Wi-Fi existant pour des fonctions telles que les réseaux invités et certains appareils mobiles, avec Ethernet utilisé pour connecter les machines-outils CNC là où une connectivité sans perte est nécessaire - une cuillère alimentant les programmes NC à un contrôle, par exemple , ou lorsque les interférences radio sont un problème. Il y a aussi la 5G, une technologie cellulaire qui n'a pas encore fait sa marque dans l'industrie mais qui promet une alternative rapide, facile et sécurisée aux options de connectivité existantes.

"Il n'y a pas de solution miracle, mais nous pouvons raconter une histoire très convaincante sur la conception et la mise en œuvre d'un réseau de fabrication robuste", a-t-elle déclaré. "Et c'est la première étape pour tout magasin souhaitant tirer parti de l'Industrie 4.0 et de l'IIoT."

Quiconque a la chance d'avoir un tel réseau est confronté à une autre considération : quel protocole de communication utiliser ? Croussore vous dira que la plupart des magasins nord-américains optent pour MT Connect, mais ce n'est en aucun cas la seule option. Il existe également l'Open Platform Communications (OPC), une technologie "créée pour permettre l'échange d'informations facilement et en toute sécurité entre diverses plates-formes de plusieurs fournisseurs et pour permettre une intégration transparente de ces plates-formes sans développement de logiciels coûteux et chronophages".

Cela provient du site Web de la Fondation OPC basée à Scottsdale, en Arizona. Et tandis que le directeur de l'organisation pour l'Amérique du Nord, Mike Clark, hésite à faire une comparaison directe entre les deux normes, il soulignera que l'architecture unifiée OPC (UA) est exactement comme son nom l'indique. Il est ouvert, et donc "indépendant du transport", une façon élégante de dire que peu importe le protocole que vous utilisez, qu'il s'agisse de TCP, UDP, FTP ou MQTT.

"La Fondation OPC définit un modèle de données omniprésent", a déclaré Clark. "En d'autres termes, nous ne sommes pas tellement préoccupés par le transport utilisé pour transporter l'information, seulement par le fait qu'elle soit préservée dans toutes les facettes de l'organisation et mise à la disposition de tout système qui peut l'utiliser. Qu'il s'agisse d'un capteur sur un une machine-outil, un contrôleur robotique ou un dispositif périphérique, ou une plate-forme MES qui réside dans le cloud, le modèle de données transcende toutes les couches et n'a jamais besoin d'être converti ou reformaté."

L'exception à cette dernière affirmation est lorsqu'un fabricant utilise un produit qui n'a pas de client ou de serveur OPC UA, auquel cas un adaptateur facilement disponible est requis. Il s'agit toutefois d'un événement de plus en plus improbable compte tenu de la "liste blanche des entreprises" qui ont participé au développement continu de la norme. Dans une démonstration de l'itération la plus récente, 15 fournisseurs concurrents avec 15 contrôles différents ont partagé des données sur un réseau plat sans passerelles, traducteurs ou convertisseurs, un événement qui, selon Clark, "changera énormément le paysage actuel".

"Tout au long de ma carrière, j'ai vu cette bataille royale perpétuelle se dérouler entre une multitude de fournisseurs et de vendeurs d'équipements", a-t-il déclaré. "Par exemple, dans ma vie précédente, en travaillant pour un producteur en amont dans le secteur du pétrole et du gaz, nous organisions des "bake-offs" qui permettaient aux fournisseurs de solutions industrielles du monde de montrer leurs diverses marchandises. Et bien que ces entreprises puissent offrir des produits de très haute qualité, ils étaient aussi assez compétitifs et n'ont jamais voulu qu'ils opèrent dans un domaine partagé, ce qui impliquait souvent de faire appel à un intégrateur pour faire dialoguer ces différentes solutions. C'était frustrant."

Selon Clark, ces jours s'estompent rapidement, grâce à OPC UA. Le partage de données n'est pas seulement universel, mais les données elles-mêmes sont contextualisées. L'appareil récepteur sait qui, quoi, pourquoi, quand et où de toute transmission, et maintenant, grâce à OPC UA field eXchange, il y parvient sans avoir besoin de traducteurs, d'intégrateurs ou de passerelles. "En cette ère de transformations numériques et d'IIoT, les données sont comme un kaléidoscope de papillons encerclant les fabricants. OPC UA est le réseau qui leur permet de tout capturer."

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