La 5G et l’usine du futur

par La Rédaction · 17 mai 2022

La 5G et l’informatique de pointe transforment les usines de fabrication dans des domaines tels que la sécurité, la sécurité et la qualité des travailleurs.

par Flavio Bonomi, conseiller du PDG, Lynx Software Technologies

Sécurité à la périphérie

Le vieux dicton « Construisez une meilleure souricière et le monde se fraye un chemin jusqu’à votre porte » est souvent cité comme une métaphore du pouvoir de transformation de l’innovation. Aujourd’hui, ce dicton pourrait tout aussi bien être “construisez une meilleure usine de fabrication et les données se frayeront un chemin jusqu’à votre porte”. L’adoption croissante des réseaux sans fil 5G privés, ainsi que le concept accepté d’informatique de périphérie, permettent aux fabricants d’obtenir des informations exploitables en temps réel qui transforment l’industrie dans des domaines tels que la sécurité, la sécurité des travailleurs et la qualité.

Dans un étude menée juste avant la pandémie par Deloitte et la Manufacturer’s Alliance for Productivity and Innovation (MAPI), les répondants ont cité des gains à deux chiffres de la productivité du travail (12 %), de l’utilisation de la capacité de l’usine (11 %) et de la production totale (10 %) pendant les trois années précédentes grâce à leurs initiatives d’usine intelligente. Avec la 5G, ces fabricants pionniers auront la possibilité de connecter plus d’appareils et de collecter davantage de nouveaux types de données, ce qui leur permettra de rester à la pointe de l’industrie.

Lorsqu’ils sont associés, la 5G et l’informatique de pointe fournissent l’infrastructure de base pour de nouvelles façons de fonctionner. Bien que le Wi-Fi soit suffisamment puissant pour prendre en charge plusieurs appareils dans une maison ou un bureau, il n’a jamais été bien adapté aux centaines ou milliers de capteurs et autres appareils dans un environnement de fabrication ou d’entrepôt. De même, les connexions câblées présentent des restrictions évidentes pour les machines en déplacement. La 5G permet de plus en plus aux organisations industrielles de tirer parti d’une informatique de pointe puissante pour combler le fossé traditionnel entre les opérations numériques et physiques.

Schéma du fonctionnement d’une usine de fabrication connectée 5G.

Des informations exploitables à la périphérie

L’étude Deloitte a également révélé que les premiers utilisateurs de l’IA dans le secteur manufacturier pilotaient en moyenne 10 initiatives différentes. Celles-ci allaient de la conservation de l’énergie et de l’allocation des ressources à l’automatisation des processus robotiques en passant par l’ingénierie collaborative et les jumeaux numériques. En raison des perturbations de la chaîne d’approvisionnement et des pénuries de matières premières au cours des deux dernières années, un domaine ayant un impact clair sur les résultats est la détection de la qualité et la détection des produits imparfaits ou autrement défectueux.

Cette surveillance des équipements en temps réel nécessite des caméras et des analyses d’IA nuancées basées sur des modèles de données qui peuvent former le système pour « voir » rapidement les défauts des produits et les supprimer de la chaîne de production, et alerter les ingénieurs qui peuvent ajuster les spécifications ou recalibrer les machines pour corriger la racine. cause. Selon Deloitte et notre propre rechercheces systèmes peuvent réduire jusqu’à 10 fois l’envoi de produits défectueux.

La conception de ce type de solution informatique de pointe nécessite une fonctionnalité de type cloud sur le capteur de la caméra. Bien qu’il existe plusieurs façons d’y parvenir, l’approche la plus efficace consiste à utiliser des services logiciels conteneurisés qui permettent :

Déploiement efficace de la capture d’images en temps réel sur le sol de l’usine
Modèles d’IA qui enseignent à l’algorithme d’IA ce qu’il faut rechercher pour générer des informations et
Un contrôleur qui supervise l’opération, se connecte à un système global d’exécution de la fabrication (MES) et déclenche une action à partir de ces informations

Fonctionnalité non contournable et compartimentée

Comme pour tout système critique sur le plan opérationnel, les problèmes de sécurité et de sûreté doivent être résolus. L’un des grands défis de l’architecture système est de savoir comment combiner les réseaux informatiques d’une organisation avec la technologie opérationnelle (OT) tout en garantissant la sécurité des travailleurs, la qualité des produits et la disponibilité/fiabilité du système.

Toute solution périphérique déployée dans un environnement industriel doit être configurée comme un « modèle de moindre privilège » dans lequel les applications n’ont accès qu’aux ressources système dont elles ont besoin pour exécuter leur fonction, et rien de plus. Ces serveurs virtualisés séquestrent efficacement le réseau OT des autres parties du réseau de l’organisation qui sont accessibles à Internet.

Ces autorisations doivent être immuables pour éviter une reconfiguration (malveillante ou accidentelle) qui expose les « joyaux de la couronne » d’un système. Considérez le système comme une maison. Tous les éléments du système sont affectés à différentes « pièces » et chacune d’elles est verrouillée, de sorte que dans le cas où une zone spécifique est compromise, l’accès est limité.

Il y a eu une augmentation significative de l’accent mis sur la protection des systèmes contre les attaques. Une approche plus prudente consiste à reconnaître qu’aucun système n’est à l’abri d’une attaque ; il faut consacrer plus d’efforts

Reconnaître qu’un système a été violé et
Retour du système à un bon état connu (sûr)

L’intelligence artificielle commence à être appliquée ici pour apprendre le comportement “normal” d’un système embarqué et recommander quand un changement significatif dans le système doit être évalué comme un risque de sécurité potentiel.

Comme les autres infrastructures industrielles, les machines et logiciels de fabrication sont souvent déployés pendant 10, 15 ou 20 ans, voire plus. Les concepteurs de systèmes doivent pérenniser leurs solutions afin qu’elles soient conçues pour rester impénétrables à toute attaque provenant de toute source interne ou externe pendant des décennies. Là encore, les logiciels conteneurisés peuvent permettre de mettre à jour ou de mettre à niveau des segments du logiciel sans qu’il soit nécessaire de remplacer l’ensemble du système.

Décisions en une fraction de seconde

En plus de compliquer les problèmes de chaîne d’approvisionnement, la pandémie a également accéléré le besoin de nouvelles mesures de sécurité conçues pour minimiser l’interaction et l’exposition humaines. En réponse à ce besoin, certains industriels ont déployé des robots collaboratifs – « cobots » en abrégé – pour assurer le maintien en ligne de leurs installations de production afin de répondre à la demande des clients.

Les cobots interagissent essentiellement avec des travailleurs humains dans un espace de travail partagé et sont assez différents des machines industrielles traditionnelles, qui fonctionnent généralement indépendamment de la main-d’œuvre humaine. Alors que les cobots trouvent leur place dans l’usine, il est primordial d’assurer la sécurité de leurs collègues humains. Il s’agit d’un problème complexe qui n’est pas facile à résoudre. Un réseau 5G privé, cependant, peut fournir une bande passante puissante pour que le cobot serve d'”ordinateur de pointe” et prenne des décisions en une fraction de seconde en réaction au comportement des personnes à côté d’eux sur la ligne.

Conclusion

L’adoption des réseaux 5G privés par les premiers utilisateurs d’aujourd’hui dans le secteur manufacturier offre un aperçu de l’usine du futur. Aussi transformationnelles et excitantes que puissent être les capacités et l’analyse en temps réel, les concepteurs de systèmes doivent maintenir la même rigueur et la même attention envers la sûreté et la sécurité de ces réseaux que celles appliquées aux systèmes informatiques de base de l’organisation – sinon plus.