La confiserie passe à l’industrie 4.0 avec le projet ChoConnect

Quatre constructeurs de machines, une seule interface M2M

Même si c’est difficile à croire,  nous, les constructeurs de machines, sommes plus intéressés par les grands sujets tels que le « cloud intelligent » que par la recherche d’un moyen efficace de faire communiquer nos machines correctement ! En revanche, une fois que les parties d’une chaîne de production seront capables de « se parler » facilement, indépendamment de leur marque, et de manière normalisée, nos clients finaux pourront réagir beaucoup plus vite aux dysfonctionnements et améliorer durablement l’efficacité de leur système de production dans son ensemble. En tant que fournisseurs, nous bénéficierons de coûts d’installation réduits pour nos machines et nous renforcerons notre position sur le marché par rapport aux fournisseurs de chaînes complètes.

ChoConnect : une chaîne de production virtuelle au salon interpack

Nous souhaitons démontrer ce potentiel avec le projet « ChoConnect » que nous présenterons au salon Interpack. Il s’agit d’une chaîne de production virtuelle de produits chocolatiers, qui se compose de machines individuelles, développées par les constructeurs mentionnés ci-dessus. ChoConnect, montre notamment comment toute la chaîne peut être démarrée de manière centralisée et comment sa disponibilité peut être visualisée au moyen d’un diagnostic d’état normalisé. L’ajustement automatique de la puissance règle la vitesse de la chaîne de production sur celle de son maillon le plus faible, ce qui accroît la disponibilité et l’efficacité de toute la chaîne.

Une communication cohérente en production

Contrairement à la méthode de connexion utilisée jusqu’à présent, qui ne fournit que des informations rudimentaires telles que les signaux d’entrée et de sortie, ChoConnect propose un flux de valeurs constamment transparent. Du process à l’emballage secondaire, chaque machine transmet directement les informations sur son état. Néanmoins, ChoConnect ne constitue pas un système MES alternatif, il sert plutôt de moyen de communication au sein de l’atelier. Il n’est pas question de copier ou de remplacer des mécanismes ou des systèmes de contrôle déjà existants , et c’est en cela que ChoConnect est innovant.

Une application particulière de l’OPC UA…

En plus des nouvelles fonctionnalités et des avantages qu’il apporte aux constructeurs de machines, ChoConnect démontre la simplicité et la commodité d’utilisation de la norme ouverte d’i4.0 OPC UA pour une communication M2M indépendante du fabricant. La norme OPC UA a été conçue pour permettre l’échange fiable d’informations, indépendamment des plateformes, par Internet et avec des pare-feu. J’y vois un bon complément aux normes déjà bien établies packML et Weihenstephaner. Du point de vue de la communication, le projet ChoConnect est orienté vers la norme WS Food.

… qui représente un grand potentiel pour le secteur de la confiserie

Grâce à cette approche indépendante du constructeur, le projet ChoConnect pourrait donner lieu à une initiative de développement à l’échelle du secteur, et déboucher sur une norme officielle de M2M pour l’industrie de la confiserie. L’avantage serait considérable pour tous les acteurs car, à la différence des secteurs subissant une tension plus forte sur les coûts, tels que l’industrie automobile, nous n’avons pas encore exploité toutes les possibilités techniques qu’offre le domaine du M2M. En d’autres termes, nous pourrions proposer bien plus que ce que les utilisateurs finaux attendent de nous actuellement.

Une mise en service plus rapide et des avantages en matière de procédures

Avec une interface normalisée, nous pourrions mettre nos machines et nos systèmes plus rapidement en service, ce qui nous épargnerait plusieurs jours de coordination. Il faudrait alors que les constructeurs échangent leurs données de communication M2M, dans l’idéal sous la forme de fichiers XML. Au quotidien, nous pourrions rendre les processus plus stables et les modes de production plus équilibrés et améliorer la compatibilité des procédures de toute la chaîne. Le projet ChoConnect montre également de quelle façon, par exemple, les unités d’emballage ralentissent le module de transformation ou de process lorsque leur capacité est insuffisante, ce qui prévient les rejets en bout de chaîne. Inversement, la partie transformation ou process peut arrêter les unités d’emballage lorsque la partie process, le dosage par exemple, va moins vite.

Aucun besoin de multiples interfaces vers le niveau supérieur

Dans un système connecté horizontalement de cette façon, il deviendrait inutile de créer et mettre en œuvre de multiples interfaces vers le niveau supérieur. En effet, il suffit que le niveau supérieur, par exemple le système MES, communique avec l’un des membres de la chaîne pour lancer un nouvel ordre. Le module destinataire transmet ce nouvel ordre à toute la chaîne. Si, par exemple, la transformation matière bascule sur « chocolat noisette au lait entier » pour répondre à un pic de production, le personnel de production est automatiquement informé qu’il faut reconfigurer l’emballage dans l’heure qui suit. Dans un avenir plus lointain, on peut même imaginer une chaîne entièrement interactive sur laquelle le produit commande lui-même le module d’outillage.

Une architecture orientée service avec la norme Weihenstephaner

Du point de vue matériel, le projet ChoConnect actuel se compose d’un réseau Ethernet reliant les contrôleurs intégrés et les PC industriels de chaque machine. Les contrôleurs de Bosch Rexroth, qui ont déjà mis en œuvre le client OPC UA dans la technologie de commande, peuvent également servir d’interfaces supplémentaires. Tout cela constitue, avec le serveur OPC UA associé, l’architecture client-serveur orientée service utilisée par ChoConnect. Grâce à l’authentification de l’utilisateur et de l’application et aux mécanismes de signature des messages et de chiffrement intégré, l’OPC UA permet une communication sécurisée dans divers domaines. Cette norme ouverte présentait les caractéristiques idéales pour le projet, étant donné qu’elle offre la plus grande disponibilité et la plus grande fiabilité de communication possible, grâce à la personnalisation du délai d’attente, aux fonctions de redondance et aux mécanismes automatiques de détection et de rectification d’erreur.

Un esprit pionnier en association avec WS

Depuis 20 ans, le secteur réclame une technologie normalisée couvrant tous les niveaux de commande. L’introduction de l’Ethernet n’a malheureusement pas répondu à ce souhait. Une excellente opportunité de normalisation se présente actuellement, avec le protocole de communication OPC UA associé à la norme Weihenstephaner. Le soutien actif de Bosch Rexroth nous permet de donner l’impulsion à cette initiative. Sans ses conseils techniques, son expérience des interfaces et ses capacités de coordination, nous n’aurions pas pu y parvenir seuls. Bosch Rexroth possède une connaissance précise du secteur et de l’OPC UA et peut concevoir et réaliser une solution avec ses clients.

C’est un bon début, mettons-nous au travail !

Suite à la présentation du projet Choconnect au salon Interpack, nous espérons attirer d’autres industriels intéressés par la définition d’une norme officielle de M2M. En effet, la mise en place d’un tel système dépend de l’importance de la demande qu’exprimeront les industriels. Il est également temps de définir d’autres points de données et un ensemble précis de règles, notamment les priorités et les échéances à respecter. Qui nous rejoindra pour préparer l’interface M2M à la production ?

Cet article est une traduction/adaptation provenant de l’auteur Bernd Plies, responsable ingénierie électrique et automatismes machines des confiserie Winkler und Dünnebier Süßwarenmaschinen GmbH.