Transformation numérique axée sur les données avec OPC UA en usine

OPC UA a été mis en œuvre et a fait ses preuves à grande échelle sur Johan Sverdrup. L'installation a démarré sa production en 2019. Ce champ est à lui seul gigantesque : il produit 30 % de la production totale de la Norvège, OPC UA étant au cœur de la stratégie de numérisation depuis 2015.

Numérisation

OPC UA soutient systématiquement la contextualisation des données

M. João Pinheiro, chef d'équipe technique senior chez Equinor, déclare : « L'idée derrière cette plateforme est de passer de silos de données et de notre chaîne de valeur à une plateforme commune qui orchestre toutes nos données tout au long de la chaîne de valeur. »

Dans le monde des opérations basées sur les données, il ajoute que « les données sans contexte sont tout à fait inutiles. Vous avez besoin de contexte pour vous assurer que les humains et les machines comprennent la signification des données afin de pouvoir les utiliser. Ainsi, lorsque vous disposez de données dans leur contexte, vous disposez d'informations qui peuvent être utilisées à des fins d'analyse et de visualisation. »

Il explique ensuite comment les décisions commerciales d'Equinor sont prises plus rapidement et plus efficacement, sur la base des informations tirées des données contextualisées et/ou analysées. Tout cela constitue les quatre piliers d'Equinor pour parvenir à des opérations basées sur les données : 1) les données, 2) le contexte, 3) l'analyse et la visualisation, et 4) les décisions commerciales.

OPC UA est un cadre de connectivité pour les données d'automatisation industrielle géré par la Fondation OPC. Il prend systématiquement en charge la contextualisation des données disponibles à partir des systèmes d'automatisation et de contrôle industriels d'Equinor.

João Pinheiro, chef d'équipe technique senior chez Equinor ***Source : Think WIoT***

Equinor a créé OMNIA, une plateforme de données basée sur le cloud pour soutenir sa feuille de route numérique. Elle couvre six programmes, répartis en trois axes clés : développer les capacités numériques et le leadership, exploiter l'écosystème externe et accroître l'utilisation des données (figure 1). ***Source : Think WIoT***

Architecture OT/IT d'Equinor

OPC UA

Lorsque l'on examine l'architecture du monde OT hétérogène et la connectivité à l'information, le monde IT, l'équipement physique est connecté à des contrôleurs en temps réel, qui envoient les données au système central de contrôle des processus et à l'IHM.

Les données sont acheminées vers une passerelle IT/OT pour être envoyées à des historiens de processus (IMS), qui les transmettent à leur tour à un exportateur cloud IMS Historian (figure 2). À partir de l'exportateur cloud, les données passent par un courtier de messages ou une passerelle cloud pour être stockées dans le lac de données OMNIA. Les données sont également mises à disposition dans la base de données OMNIA Timeseries, de sorte que si un consommateur de données (fournisseur, OEM, vendeur, partenaire, etc.) demande l'accès à des données particulières dans OMNIA, un ticket est créé et l'équipe OMNIA prépare une API Timeseries pour répondre à la demande.

Malgré le cadre de connectivité qui a été mis en place, les données sans contexte sont néanmoins inutiles. Les capteurs peuvent toujours fournir de la valeur, de la qualité et un horodatage, mais les humains et les logiciels ne peuvent pas savoir si les données sont liées à une pompe, un moteur, une vanne, ou si le point de données est lié aux hydrocarbures, aux zones en amont/entrée ou en aval/sortie. Pour répondre à ces questions, un contexte supplémentaire est nécessaire afin de rendre les données des capteurs exploitables.

Dans les installations qui utilisent du matériel et des logiciels d'automatisation et de contrôle hétérogènes (ce qui décrit presque tous les scénarios de processus ou d'usine), si chaque fournisseur fournit le même type de données dans des interfaces spécifiques à chaque fournisseur et à chaque système, avec des modèles d'information et une sémantique spécifiques à chaque fournisseur et à chaque système, les humains doivent alors passer beaucoup de temps à interpréter des données incohérentes en les mappant et en les transformant.

« Le changement le plus important pour obtenir du contexte est l'OPC UA. Il a la capacité de transformer les données en informations (données en contexte) grâce au cadre de modélisation des informations OPC UA. Sa capacité à normaliser les informations entre les fournisseurs et les produits, à l'aide des spécifications complémentaires OPC UA, permet l'interopérabilité. OPC UA, en tant que cadre de connectivité ouvert, international, indépendant de l'industrie et sécurisé, aide Equinor à mettre à disposition des données (informations) contextualisées en temps réel. Cela signifie donc que deux de nos quatre piliers pour devenir une entreprise axée sur les données sont déjà en place. Mais pour y parvenir à grande échelle et rapidement, nous avons besoin d'interopérabilité. Il est donc important que nos fournisseurs mettent en œuvre OPC UA afin que nous puissions transférer les données de notre niveau [terrain] vers OMNIA de manière beaucoup plus simple et rapide. »
João Pinheiro - Responsable techniquesenior , Equinor

Définition de l'interopérabilité

L'interopérabilité signifie que des informations similaires sont organisées et définies de manière standardisée, indépendamment du fournisseur ou du système, en s'accordant sur des formats communs et ouverts, des modèles d'information et des normes de connectivité, tout en disposant d'interfaces bien définies et comprises.

M. Pinheiro affirme que « nous, c'est-à-dire l'ensemble du secteur, devons nous mettre d'accord sur des modèles d'information standard pour des domaines et des actifs donnés ».

OPC UA a fait ses preuves à grande échelle à bord du Johan Sverdrup

Architecture d'agrégation OPC UA

La bibliothèque OPC UA du modèle d'entreprise contient tous les modèles de tous les objets, types et classes définis dans tous les différents équipements dont dispose Equinor dans le cadre de ses activités. La base de données d'ingénierie contient tous les noms des balises des équipements.

Par conséquent, lorsque l'on fusionne la bibliothèque OPC UA (qui est un modèle pouvant être utilisé avec N'IMPORTE QUEL projet) avec la base de données d'ingénierie, on obtient un mappeur OPC UA spécifique à l'usine. Cela signifie que, sur Johan Sverdrup, Equinor a combiné tous les types et tous les objets de la bibliothèque, attribuant ainsi automatiquement des types à tous les équipements. Il n'y a aucune intervention manuelle, c'est un processus automatique.

Il ne reste plus qu'à attribuer les classes qui fournissent les attributs à afficher aux niveaux supérieurs de l'architecture. Chacun des capteurs de terrain fournit des données OPC UA et est connecté aux serveurs d'agrégation (par exemple, IACS Gateway ou DIG Servers) où les données sont répliquées vers la passerelle OT/IT.

Une fois les données disponibles provenant des serveurs d'agrégation combinées à la structure spécifique à l'usine, le modèle d'information est alors entièrement rempli. À partir de là, le modèle d'information est envoyé aux collecteurs de données OPC UA et aux archives de données. Les données sont mises à la disposition de toute personne disposant d'un téléphone, d'une tablette ou d'un ordinateur via l'application d'accès WEB, grâce à l'outil de numérisation.

OPC UA éprouvé à grande échelle à bord du Johan Sverdrup — L'installation dispose de 19 serveurs OPC UA regroupés en une seule passerelle OT/IT centrale utilisant l'architecture d'agrégation OPC UA (figure 3). ***Source : Think WIoT***

Bibliothèque de modèles OPC UA d'Equinor

Quelques indicateurs

La bibliothèque de modèles OPC UA d'Equinor comprend 50 objets, plus de 90 classes et plus de 920 attributs. Elle est utilisée pour plusieurs actifs, y compris des projets d'énergie renouvelable. Il ne s'agit donc pas strictement d'une bibliothèque dédiée au pétrole et au gaz. La visualisation d'Equinor comprend plus de 745 images liées aux données disponibles. Le serveur de balises a démarré avec plus de 190 000 balises, mais depuis la dernière mise à jour, il en héberge désormais près d'un million !

La structure des actifs OPC UA d'Equinor a défini plus de 31 000 équipements. Il s'agit des équipements mentionnés précédemment dans le cadre de l'attribution automatique des « types ». Ceux-ci comprennent plus d'un million d'« éléments » et de « références ».

Avantages pour l'utilisateur final

Outre les nombreux avantages pour l'utilisateur final, Equinor en souligne plusieurs qui sont liés à une réduction du coût total de possession.

Par exemple, l'échange de données est plus efficace, sans avoir besoin d'une traduction humaine intermédiaire. La flexibilité de l'architecture globale est accrue, le remplacement des composants étant plus facile (plug & produce), car les interfaces et les informations sont les mêmes pour tous les fournisseurs. De plus, OPC UA est conçu pour être utilisé dans tous les secteurs industriels, ce qui permet à un fournisseur d'utiliser la même interface et le même modèle d'information pour une multitude de clients dans divers secteurs industriels.

En ce qui concerne l'innovation, les opportunités et conformément à l'objectif d'Equinor d'être un opérateur axé sur les données, ils affirment qu'en utilisant l'intention derrière OPC UA, il est plus facile et moins coûteux d'accéder à des données contextualisées de meilleure qualité provenant des opérations des usines et des systèmes d'automatisation et de contrôle industriels.

Equinor considère que l'accès à l'innovation est amélioré grâce à des communautés, des écosystèmes et des compétences plus larges. De plus, la concurrence sera plus forte, car les propriétaires/exploitants devront rivaliser sur la valeur commerciale et non sur la dépendance vis-à-vis d'un fournisseur.

Bibliothèque de modèles OPC UA d'Equinor — Equinor affirme qu'avec OPC UA, il est plus facile et moins coûteux d'accéder à des données contextualisées de meilleure qualité provenant des opérations des usines et des systèmes d'automatisation et de contrôle industriels. ***Source : Think WIoT***

Communauté technologique OPC

Adopter l'ouverture et redonner à la communauté

Equinor utilise et tire profit de la communauté technologique OPC et, en mettant en open source les modèles d'information d'Equinor, rend à la communauté ce qu'elle lui a apporté. La bibliothèque d'informations est hébergée sur GitHub. Elle est accessible gratuitement à la communauté mondiale pour une utilisation libre. Equinor estime que l'ouverture est la clé de l'adoption et que l'ouverture est l'esprit même de l'OPC UA.

Domaines d'intérêt actuels et futurs

Equinor préconise une utilisation plus large et une standardisation des modèles d'information OPC UA. Il existe un énorme potentiel pour les fournisseurs qui souhaitent élargir leur offre de technologies OPC. De plus, il existe une forte demande pour une intégration plus étroite entre les applications/services de l'usine et ceux du cloud, afin de rendre les données et leur contexte disponibles à partir des serveurs OPC UA et d'exposer toutes les données à OMNIA.

De plus, il est possible de combler le fossé entre l'ingénierie et les opérations en alignant AutomationML et OPC UA. Equinor envisage des avantages grâce à l'alignement d'initiatives internationales, telles que NAMUR Open Architecture (NOA), NAMUR Module Type Package (MTP), Open Process Automation (OPA) et Plattform Industrie 4.0, d'autant plus que chacune d'entre elles désigne OPC UA comme l'un des principaux éléments constitutifs.

Enfin, Equinor souhaiterait que la communauté des utilisateurs finaux s'unisse pour parler d'une seule voix lorsqu'elle s'adresse aux fournisseurs au sujet des exigences industrielles relatives aux technologies OPC UA.