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Le taux de rendement synthétique (TRS) est un indicateur de performance dont la détermination aide à améliorer la productivité de l'outil de fabrication. Bien souvent, il n’a pas pu être utilisé pour améliorer les systèmes existants en raison de la difficulté à collecter les données indispensables à son calcul. Désormais, il existe une solution collectant, harmonisant et analysant automatiquement les données d’exploitation d'équipements non connectés, et calculant le TRS en temps réel.

Les systèmes de fabrication connectés et dotés des dernières technologies sont en mesure de collecter et évaluer des données de machines et d'exploitation, permettant ainsi la mise en œuvre de l’Industrie 4.0 et de l’IoT Industriel. Ces fonctionnalités sont faciles à réaliser dans le cadre de projets d'équipements neufs. Pour la majorité des utilisateurs et des exploitants de machines et d'installations, leur mise en œuvre est néanmoins plus compliquée.

« Une entreprise ne peut pas faire table rase de ses installations et tout recommencer en partant de zéro », affirme René Blaschke, expert "IoT Industriel pour équipements existants" chez B&R. La modernisation d’équipements existants pour les intégrer à l'IoT Industriel suppose, dans un premier temps, de trouver un moyen d'automatiser la collecte et l'harmonisation des données qu'ils génèrent. Ensuite, il faut utiliser ces données pour calculer le TRS. Ce dernier révèle les pertes de productivité et sert d'indicateur de productivité.

Collecte automatisée des données générées par les équipements existants

Dans bon nombre d'usines, il n'est pas rare, encore aujourd'hui, de trouver des opérateurs de machine utilisant un calepin et un crayon pour relever des données d'exploitation. « Ces données atterrissent ensuite sur le bureau d’un analyste pour y être traitées », poursuit René Blaschke. Bien sûr, on est ici bien loin de l'analyse temps réel qui caractérise l'Industrial IoT. De plus, on ne peut pas attendre de chaque équipe qu’elle collecte ces données de manière uniforme et standardisée. « Il s’agit là d’un réel problème pour l’acquisition des données de production », relève René Blaschke. De même, il est très compliqué dans ces conditions de comparer les performances de différentes machines.

Les équipements de fabrication industriels ont une durée de vie particulièrement longue, de l’ordre de 25 ou 30 ans. Ainsi, une machine installée il y a 15 ans peut encore être encore utilisée dix ans de plus. Les entreprises cherchant à mettre en place l’Industrie 4.0 ne peuvent pas attendre aussi longtemps. « Il faut donc trouver un moyen de rendre les équipements existants compatibles avec l'Industrie 4.0 pendant leur durée de vie restante », précise René Blaschke.

Les utilisateurs de machines et d'installations doivent trouver un moyen fiable de collecter et analyser les données d'équipements jusqu'alors non connectés. Avec son nouveau concept Orange Box, B&R démontre que cette tâche peut s’avérer extrêmement simple. « Une Orange Box peut réduire considérablement les temps d’arrêt machine et améliorer la disponibilité des équipements existants », explique René Blaschke. « Ces derniers deviennent ainsi plus productifs et plus rentables. »

Notifications sur smartphone

Les opérateurs de machines peuvent, par exemple, recevoir sur leur smartphone un message de l'Orange Box les informant de l'ouverture d'une porte de sécurité. Ils peuvent ainsi intervenir immédiatement et relancer la production aussi rapidement que possible. Lorsque la fréquence des arrêts non planifiés est clairement documentée, les points à améliorer deviennent évidents.

Il est possible d’identifier d’autres potentiels d'amélioration en comparant la productivité de plusieurs machines ou de plusieurs équipes. « Il arrive très souvent que des ajustements relativement mineurs aient un impact considérable sur la productivité », signale René Blaschke. Une meilleure synchronisation de la maintenance et des temps de pause, par exemple, peut déboucher sur un gain de productivité important.

Un concept simple

D’un point de vue technique, le concept de l'Orange Box est simple. Un contrôleur B&R lit les données machine via des E/S filaires ou directement depuis le contrôleur de la machine via des protocoles de communication. L’Orange Box lit les données de contrôleurs B&R, Siemens ou Rockwell via leurs protocoles respectifs (INA, ISO on TCP et EtherNet/IP), les convertit en message OPC UA, et les traite.

« Les résultats obtenus comme, par exemple, la valeur du TRS, peuvent être affichés directement sur la machine et/ou transmis à des systèmes de niveau supérieur », explique René Blaschke. L’Orange Box intègre un serveur OPC UA permettant à n’importe quel système MES ou ERP d’accéder à ses données. Si elle est utilisée comme composant edge computing, l’Orange Box peut également envoyer ses données dans le Cloud.

mapps pour une solution individuelle

« Pour maximiser les gains d'efficacité, nous savions que la solution devait être facile à installer et à utiliser », rappelle René Blaschke. C’est pourquoi elle repose sur les composants logiciels modulaires de la technologie mapp. Les composants mapp, que nous appelons également les « mapps », sont préprogrammés pour échanger des informations automatiquement. « Configurer un composant mapp est aussi simple que paramétrer un compte de messagerie électronique. »

Il suffit de définir quelques paramètres pour que mapp OEE, par exemple, livre les données TRS d'une machine. « Sans écrire la moindre ligne de code », souligne René Blaschke. mapp OEE intègre un composant de visualisation qui fonctionne en arrière-plan. Combiné à mapp View, la solution de visualisation de B&R basée sur HTML5, l'information délivrée par mapp OEE peut s'afficher en temps réel sur n’importe quel appareil doté d'un navigateur web. Le tableau de bord intuitif de l'Orange Box offre un aperçu rapide de toutes les informations les plus pertinentes.

Pay-per-use

L’Orange Box n’est pas un produit classique, mais plutôt une solution adaptable aux besoins uniques de chaque client et de chaque machine. Le simple ajout de mapps permet d'adapter ses fonctionnalités à la demande. Ainsi, mapp Alarm peut être utilisé pour configurer un système d’alarme, et mapp Tweet pour envoyer aux opérateurs des alarmes par mail ou SMS. Les standards industriels comme PackML sont également parfaitement intégrés aux mapps, ce qui facilite leur l’intégration à l’Orange Box.

« Le client peut sélectionner précisément les fonctions dont il a besoin », poursuit René Blaschke. « Et, à l'instar des applications sur smartphone, il ne paie que les fonctionnalités qu'il a choisies. » La fonctionnalité de gestion logicielle fournie par la plate-forme mapp permet aux utilisateurs de l’Orange Box d’installer des mises à jour ou de nouveaux composants mapp via un réseau LAN ou WLAN, ou via une clé USB.

Adaptation aisée aux besoins du client

Outre le logiciel, le matériel de l'Orange Box est également modulaire. Dans sa version de base, le contrôleur de l'Orange Box a une largeur de 25 mm seulement. « Vous y ajoutez mapp OEE et vous disposez de tout ce dont vous avez besoin pour collecter les données nécessaires et calculer le TRS d’une machine », explique René Blaschke. Pour des fonctionnalités plus avancées comme, par exemple, la gestion d’alarmes ou le monitoring énergétique, la solution peut être facilement étendue avec des composants logiciels additionnels et, le cas échéant, des contrôleurs plus puissants. Les clients souhaitant donner à l’Orange Box une interface utilisateur moderne peuvent ajouter un pupitre opérateur avec contrôleur intégré ou un Panel PC.

« Tous les matériels et logiciels sont complètement interopérables », précise René Blaschke. Les exploitants d'installation peuvent ainsi réaliser différentes combinaisons matérielles et logicielles sur différentes machines, sans efforts supplémentaires. L’Orange Box connecte rapidement et facilement les équipements existants, permettant ainsi à leurs utilisateurs de tirer pleinement profit de l’IoT Industriel.

Auteur : Carmen Klingler-Deiseroth, journaliste freelance

Taux de rendement synthétique (TRS)

Le TRS est un indicateur de performance clé utilisé pour suivre la productivité d'une machine ou d'une installation. Les trois facteurs sous-jacents utilisés pour le calcul du TRS sont les ratios entre unités produites et unités totales (facteur qualité), entre vitesse de production et vitesse définie (facteur de performance) et entre disponibilité réelle et temps de production planifié (facteur de disponibilité). L’optimisation totale de l’un de ces facteurs via la suppression totale des arrêts machine, par exemple, se traduira par un taux équivalent à 100 % pour ce facteur. La multiplication de ces trois facteurs donne la valeur du TRS.

Aucune méthode universelle de définition du niveau optimal de chaque facteur n’existe. La comparaison des TRS de différentes lignes ou installations n’a donc de sens que si le mode de calcul des différents facteurs est uniformisé.

L’Orange Box offre un aperçu précis des données d’exploitation de n’importe quel actif de production.
Une Orange Box peut transformer une ligne de production où se produisent fréquemment des arrêts machine (illustration de gauche) en une ligne où les arrêts machine ne sont que quelques rares exceptions.

« L’Orange Box aide les utilisateurs à augmenter la disponibilité de leurs machines et de leurs équipements. »
René Blaschke, Expert Industrial IoT Industriel for Brownfields, B&R

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