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Le fabricant de machines-outils exeron est convaincu qu'OPC UA est la voie de l'avenir. Ce spécialiste des machines d'électro-érosion (EDM) a développé une solution de communication basée sur ce standard ouvert IEC. Nous nous sommes entretenus avec Michael Lamparth et Paulus Kolb, spécialistes software d'exeron, et Sebastian Sachse, Technology Manager Open Automation chez B&R, pour en savoir plus sur les projets actuels et futurs autour d'OPC UA ainsi que sur leurs attentes respectives.

Monsieur Sachse, pourquoi B&R s'engage autant dans OPC UA ?

S. Sachse. OPC UA répond à un des plus grands défis que posent les concepts de production modernes. Quel que soit le terme utilisé pour les désigner, Industrie 4.0, Industrial IIoT ou Smart Factory, les systèmes de fabrication de demain ne verront le jour que si tous les éléments constitutifs de l'équipement de production peuvent communiquer via un réseau unifié. Seule la convergence des technologies informatiques (IT) et opératives (OT) via une communication verticale unifiée, des capteurs aux systèmes ERP et DCS, assurera le niveau de transparence requis pour les applications IIoT.

Il existe déjà de nombreux réseaux, bus de terrain et protocoles de communication. Pourquoi en ajouter un autre ?

S. Sachse. C'est bien cela le sujet aujourd'hui : il y a trop de protocoles. Prenons le cas typique d'une usine où coexistent des machines de différents fabricants utilisant chacun des contrôleurs différents ainsi que des bus de terrain ou des Ethernet Industriels différents. Même si ces machines fonctionnent indépendamment l'une de l'autre, cette hétérogénéité se traduit par une maintenance et une mise en service plus longues.

Et si les différents composants doivent se synchroniser et communiquer entre eux...

S. Sachse. Eh bien, c'est quasiment impossible dans ce contexte. Il faudrait programmer et maintenir d'innombrables passerelles et interfaces, et donc investir plus de temps et recruter du personnel spécialisé. S'il s'agit en plus de garantir des réactions temps réel pour, par exemple, synchroniser un robot avec une presse à injecter, l'équation devient impossible à résoudre.

Monsieur Kolb, qu'espérez-vous gagner en mettant en œuvre OPC UA dans vos machines ?

P. Kolb : Nous cherchons à réduire le nombre d'interfaces à gérer. Dans un premier temps, nous nous sommes concentrés sur la communication au sein des machines, mais nous voyons aujourd'hui que le potentiel d'OPC UA dans notre industrie dépasse largement ce cadre-là. Notre objectif à moyen et long terme est de jouer un rôle actif dans le développement et la promotion d'interfaces basées sur OPC UA, tant pour la communication de machine à machine que pour l'intégration à des systèmes d'acquisition de données et ERP.

Quels bénéfices cela va-t-il vous apporter ?

P. Kolb : L'harmonisation des interfaces nous fait gagner un temps précieux. Nous pouvons ainsi allouer davantage de ressources au développement de fonctionnalités machines différenciatrices. Nous ne sommes pas les seuls à suivre cette stratégie. L'unification de la communication est profitable à tous les acteurs. Avec OPC UA, il existe déjà des solutions adaptées pour mettre en œuvre cette homogénéisation.

Où utilisez-vous OPC UA dans vos machines ?

P. Kolb : Nous mettons en œuvre OPC UA pour connecter l'interface opérateur au contrôleur CNC de nos lignes EDM. En raison des spécificités du procédé d'électro-érosion, nous ne pouvons pas utiliser de contrôleurs universels sur nos machines. Nous avons donc développé nos propres contrôleurs CNC et, faute d'alternative satisfaisante, créé une interface propriétaire pour connecter nos IHM. Ces 20 dernières années, nous avons ainsi créé, maintenu et redéveloppé toute une série d'interfaces. Il en va de même pour les options de diagnostic et de maintenance.

Où en est précisément la transition vers OPC UA chez exeron ?

M. Lamparth : Dans un premier temps, nous avons analysé nos interfaces propriétaires et défini les objets de données nécessaires. Sur cette base, nous avons ensuite évalué comment ces objets et les fonctionnalités nécessaires pouvaient être implémentées avec OPC UA. Pour conforter nos choix, nous avons également évalué des techniques et des approches similaires, comme celles du standard CORBA ou celles de l'ISW de l'Université de Stuttgart. Ensuite, nous avons examiné comment tout cela pouvait être mis en œuvre avec des solutions B&R. Notre collaboration avec B&R a débouché sur la réalisation d'un prototype opérationnel.

Intégrant tous les systèmes et tous les assemblages impliqués dans le procédé, la ligne EDM d'exeron a une surface au sol extrêmement réduite. De plus, il est possible de connecter différents systèmes d'automatisation et, pour la première fois, d'offrir une interface unforme avec les magasins d'outils et de pièces d'usinage que proposent exeron et d'autres fabricants de machines-outils. (Source: exeron)

Voyez-vous d'autres applications d'OPC UA dans votre secteur ?

P. Kolb : Le niveau d'automatisation augmente chez nos clients, et donc aussi le nombre d'interfaces à maintenir, sur la ligne et au-delà. Les modules scanneurs que nous avons développés pour équiper nos magasins d'outils et permettre un fonctionnement 24/7 illustrent cette tendance. Au fil des ans, nous avons défini de nombreuses interfaces pour connecter différentes unités de scan et différents types de magasins au contrôleur de la machine et aux systèmes DCS. Nous voulons maintenant unifier ces interfaces avec OPC UA.

M. Lamparth : A cela s'ajoute le fait que nous ne sommes pas les seuls à offrir ces types de magasins. Les machines d'autres fabricants utilisent également des interfaces propriétaires. Les fabricants de systèmes de conduite de cellules doivent ainsi gérer un grand nombre d'unités de scan avec leurs interfaces respectives. Ceci met en lumière la nécessité, pour toutes les parties, de disposer d'une interface délivrant de manière uniforme des informations comme la position de l'outil. Un profil OPC UA se prêterait bien à cela.

Est-ce que ce profil existe déjà ?

M. Lamparth : Nous sommes ici des précurseurs. Nous avons développé une interface scanner basée sur OPC UA, et nous l'utilisons déjà en interne. Cette interface pourrait servir d'ébauche à l'élaboration d'un profil qui serait ensuite standardisé par la Fondation OPC. Nous sommes convaincus que cela intéresserait grandement les fabricants de systèmes de contrôle et de conduite. Certes, les équipements existants peuvent être connectés via une passerelle, mais à l'avenir, la communication interne entre nos appareils s'effectuera via OPC UA. Il est clair pour nous que les utilisateurs de machines prescriront une telle interface dans leur cahier des charges dès lors qu'elle se sera établie.

Chaque magasin d'outils et de pièces d'usinage est équipé d'une unité de scan. exeron a défini une interface basée sur OPC UA pour remplacer une multitude de solutions propriétaires, en espérant que celle-ci sera standardisée par la Fondation OPC. (Source: exeron)

Il existe suffisamment de protocoles temps réel aujourd'hui. Pourquoi donc OPC UA ?

S. Sachse. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d'abord, OPC UA est un standard indépendant et reconnu établissant un pont entre les mondes de la production et de l'IT. De plus, il offre nativement des fonctions de sécurité permettant des transferts de données fiables et sécurisés. Enfin, il présente aussi une caractéristique unique : celle de ne pas seulement transmettre des données, mais aussi de l'information.

M. Kolb, comment voyez-vous l'avenir d'OPC UA ?

P. Kolb : Très prometteur. Les tendances actuelles comme l'Industrie 4.0 et l'IIoT ainsi que les développements en cours autour du standard OPC UA comme, par exemple, l'ouverture de la stack, sont autant de facteurs qui poussent à developper et implémenter des interfaces standardisées à tous les niveaux de la pyramide de l'automatisme. Avant OPC UA, il n'existait aucun standard à la fois ouvert, sécurisé, évolutif, multi-plateformes et indépendant du matériel. Avec OPC UA, il est possible, pour la première fois, d'avoir des interfaces uniformes depuis le niveau ERP jusqu'au niveau bus de terrain. OPC UA crée une nouvelle dynamique.

Justement, s'agissant des bus de terrain, que pensez-vous de l'extension temps réel TSN pour OPC UA ?

M. Lamparth : C'est difficile de se prononcer à ce sujet car le standard est encore en train d'évoluer. Néanmoins, nous nous réjouissons que cette extension puisse assurer le déterminisme requis à ce niveau. D'ailleurs, nous aimerions que les produits d'entraînements soient dotés d'interfaces standard OPC UA incluant cette extension. Remplacer un variateur par celui d'un autre fabricant serait ainsi bien plus simple. Pour le moment, nous nous appuyons toujours sur des protocoles comme POWERLINK dont le déterminisme et les performances de synchronisation permettent de transmettre cycliquement 150 octets de données de processus en 400 microsecondes. Aujourd'hui, cela n'est pas encore possible. Nous verrons où les développements actuels nous mèneront !

Paulus Kolb

Spécialiste software, exeron

"Avant OPC UA, il n'existait aucun standard à la fois ouvert, sécurisé, évolutif, multi-plateformes et indépendant du matériel. Pour la première fois, avec OPC UA, il est possible d'avoir des interfaces uniformes depuis le niveau ERP jusqu'au niveau bus de terrain. OPC UA crée une nouvelle dynamique."

Michael Lamparth

Spécialiste software, exeron

"L'harmonisation des interfaces nous permet d'économiser de précieuses ressources. Avec la connectivité OPC UA qu'offrent les systèmes B&R, la solution que nous attendions pour mettre en œuvre ces interfaces est déjà disponible. Notre collaboration avec B&R a déjà débouché sur un prototype opérationnel."

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