- Le Groupe Renault utilise la norme OPC UA pour une communication uniforme et sécurisée entre machines et cloud.
- Depuis 2016, plusieurs sites de Renault ont intégré OPC UA, avec plus de 3 300 appareils compatibles déployés.
- Google Cloud Platform soutient l’analyse des données industrielles et l’IA grâce à l’adhésion à la Fondation OPC.
- Renault a réduit de 20 % les défaillances dans les processus de soudage via la surveillance en temps réel des robots connectés.
Le Groupe Renault prévoit de déployer des appareils et équipements compatibles OPC UA sur tous ses sites de production à travers le monde, et de mettre en place une communication de données de bout en bout, du capteur aux machines, puis au cloud et inversement, à l'aide de la norme de communication OPC UA. Aujourd'hui, OPC UA est déjà utilisé sur 17 des 38 sites de production, avec un total de 3 300 appareils compatibles OPC UA.
La transformation numérique du Groupe Renault a débuté dès 2016 à l'usine de Valladolid en Espagne. De nombreux projets pilotes numériques à caractère initiatique y ont été lancés pour la production automobile du groupe automobile français. D'autres sites de production en Turquie et en Roumanie ont également commencé à se concentrer sur des projets numériques à peu près au même moment.
En 2017, Renault avait déjà reconnu que la norme de communication OPC UA offrait les conditions préalables nécessaires à la mise en réseau efficace des données provenant d'un large éventail de machines et de systèmes d'exploitation différents. Depuis lors, l'intégration de composants et de systèmes compatibles OPC UA a été activement encouragée.
Numérisation
Objectifs sur la voie de la numérisation
En 2017, un groupe d'experts en OT, IT, équipements et logiciels a défini cinq objectifs concrets pour la transformation numérique de la production automobile de l'ensemble du Groupe Renault. Ces objectifs comprenaient une main-d'œuvre connectée, des opérations basées sur des données en temps réel, le Processus 4.0, des chaînes d'approvisionnement et des systèmes flexibles, ainsi que la traçabilité complète des composants.
Concrétiser la vision d'une production automobile intelligente était le scénario ambitieux pour l'avenir. La communication M2M, les applications cloud, le Big Data et l'apprentissage automatique faisaient autant partie de cette vision que l'IA et les jumeaux numériques.
Les obstacles sur la voie de la numérisation
L'industrie automobile utilise des systèmes de production hautement spécialisés. Le Groupe Renault utilise différents systèmes d'assemblage, de maintenance, de test, de soudage automatique et de robots industriels, chacun doté d'un système d'exploitation spécifique. Certains systèmes sont utilisés depuis les années 1980.
L'un des principaux défis au début de l'initiative de numérisation en 2016 et 2017 était donc le manque d'interopérabilité entre les systèmes. La mise en réseau des usines existantes avec différents systèmes d'exploitation n'a pas pu être mise en œuvre facilement. De plus, des interfaces interopérables ont dû être intégrées et une structure de données et des protocoles de communication uniformes ont dû être développés afin que la production puisse accéder à des données standardisées.
Au début, la vision de l'usine intelligente et de la rentabilité était principalement caractérisée par la recherche d'une architecture informatique appropriée. Le Groupe Renault a décidé de baser la numérisation de la production sur la technologie OPC UA et les spécifications complémentaires basées sur OPC UA. En outre, le Groupe Renault a également développé son propre modèle de données pour différents processus.
Norme de communication mondiale pour l'industrie automobile
OPC UA
Quelles sont les capacités de l'OPC UA ?
Les lettres OPC UA signifient Open Platform Communications Unified Architecture (IEC62541). Il s'agit d'une architecture informatique qui peut être intégrée à différents systèmes d'exploitation. Les données sont fournies par des serveurs OPC UA. Le client ou l'abonné OPC UA peut accéder à ces données. Un système peut être à la fois le serveur et le client.
Qu'est-ce qui rend OPC UA si efficace ?
L'architecture est indépendante de la plateforme et du fabricant. OPC UA est la norme mondiale uniforme pour l'échange bidirectionnel d'informations. Cette norme permet la transmission des données machine et la description sémantique des données.
Que comprend la boîte à outils OPC UA ?
Des interfaces simples, des formats de messages uniformes, des options d'extension flexibles et la mise en œuvre de normes de sécurité élevées. OPC UA offre ainsi une architecture adaptable qui peut être ajustée de manière flexible et rapide aux innovations en matière d'automatisation industrielle. Du capteur au cloud et vice-versa, en temps réel, telle est la recette du succès d'OPC UA.
Google Cloud Platform
« Nous sommes honorés de soutenir la Fondation OPC et notre adhésion souligne l'engagement de Google Cloud en faveur de l'ouverture et de la collaboration industrielle. OPC UA sera notre moyen d'intégrer les données machine dans nos capacités d'analyse de données et d'IA, afin de développer de nouvelles capacités et performances au sein de l'usine. En développant l'IA tout au long de la chaîne de valeur, notre objectif est d'offrir flexibilité et choix à l'échelle industrielle. »
Dominic Wee - Directeurgénéral Fabrication, industrie et transport, Google Cloud
Les adaptateurs ouvrent la voie
Afin de garantir une structure de données uniforme, des passerelles ou des adaptateurs pour les données machine sont utilisés pour les machines existantes. Les données des capteurs OPC UA (sujets de publication) et la configuration des capteurs (sujets de commande) sont distribuées via MQTT. Cela permet à la fois la transmission des données des capteurs de surveillance vers le cloud, mais aussi le contrôle des machines à l'aide des données des capteurs provenant du cloud. Le Groupe Renault utilise Google Cloud Platform pour la collecte de données.
Renault prend sa décision
Ces avantages ont été déterminants pour le groupe d'experts du Groupe Renault, qui a décidé d'intégrer OPC UA comme norme de communication dans toutes ses usines. Pour le Groupe Renault, l'interface OPC UA offre un accès uniforme aux données provenant de différents types de contrôle. OPC UA garantit la sécurité des données dans la communication, un traitement rapide des données, une transmission fiable et contextuellement précise des données, une spécification uniforme de la structure des données et une grande évolutivité.
Au départ, la décision d'intégrer OPC UA comme norme de communication était principalement motivée par l'échange de données indépendant du fabricant. Aujourd'hui, OPC UA est l'un des éléments constitutifs les plus importants de la vision de l'usine intelligente.
OPC UA en pratique chez Groupe Renault
Gestion des données industrielles 4.0
Le Groupe Renault utilise les descriptions de structure de données (spécifications complémentaires OPC UA) développées par la Fondation OPC avec ses partenaires, en plus de ses propres modèles de données. Les extensions propres au niveau machine (collecteur de données unifié) et au niveau agrégateur (agrégateur de flux de données) sont définies par Renault lui-même. À titre d'exemple, les extensions concernent l'identification des appareils et leur emplacement.
La plateforme « Industrial Data Management 4.0 » (IDM 4.0), mise en place depuis 2019, permet de collecter des données provenant d'une grande variété de sources. Les données sont contextualisées, structurées et agrégées, puis mises à disposition sous forme de Big Data à des fins de contrôle et d'analyse.
Au milieu de l'année 2020, le partenariat Renault-Google Cloud a débuté avec le transfert des modèles de données OPC UA du Groupe Renault vers BigQuery de Google Cloud. Grâce à l'infrastructure OPC UA, le Groupe Renault est en mesure de surveiller et de contrôler efficacement l'ensemble de ses 17 sites, processus industriels et machines à travers le monde, le tout en temps réel.
Comment les systèmes existants sont-ils connectés ?
L'intégration des données et des protocoles provenant de différents composants de production et systèmes existants est une étape nécessaire vers l'automatisation et la numérisation. Sans cette étape, il est pratiquement impossible d'augmenter la productivité. Le Groupe Renault a résolu ce problème en équipant les composants et systèmes existants d'adaptateurs, permettant ainsi aux commandes, formats de données et protocoles de différents fabricants d'atteindre la capacité OPC UA.
Avec ses partenaires, Renault a développé une IoT Box dans laquelle les protocoles de données spécifiques à chaque composant sont transformés selon la norme OPC UA. Quelle que soit la plateforme, la production peut désormais accéder à des informations standardisées sur les appareils.
Connexion de nouveaux composants, outils ou systèmes
Les nouveaux composants ou systèmes intégrés à la production sont déjà équipés d'une interface OPC UA en standard. La connexion des nouveaux appareils à l'infrastructure OPC UA existante est donc possible sans aucun obstacle. Le Groupe Renault encourage également ses fournisseurs à livrer des équipements et des composants dotés d'interfaces OPC UA afin d'augmenter continuellement le nombre de composants compatibles avec cette norme.
Conclusion
Les données de tous les appareils compatibles OPC UA sont envoyées aux serveurs OPC UA dans un format de données uniforme.
Vision
À l'avenir, des jumeaux numériques seront créés à partir du Big Data afin de contrôler de manière optimale tous les processus de l'usine.
Outils intelligents
Robots de soudage
Les composants tels que les CNC, les PLC, les processus de soudage, les robots et autres composants industriels deviennent compatibles OPC UA grâce à des adaptateurs. Cela s'applique aux types de données tels que les valeurs booléennes, les horodatages, les valeurs analogiques et les données d'images et de tableaux. OPC UA est particulièrement avantageux pour le soudage automatisé de composants, car une alimentation électrique et une tension exactes doivent être garanties. Si la tension et la température sont trop faibles, un « point de collage » apparaît, ce qui a un impact négatif sur la qualité des composants soudés.
Grâce aux données collectées auprès des 2 200 robots connectés dans l'atelier de carrosserie, Renault est en mesure de surveiller efficacement les processus de soudage, de détecter les irrégularités en temps réel et d'intervenir ou d'effectuer une maintenance prédictive sur les composants. Les taux de défaillance dans les processus de soudage ont diminué de 20 %.
Tournevis électriques
Le Groupe Renault utilise des tournevis électriques servocommandés dans la production automatisée ou manuelle, qui utilisent différents protocoles et génèrent des données (telles que le code de processus, le numéro de tâche et la consommation d'énergie) en fonction du fabricant. Renault a défini le premier modèle de données pour les contrôleurs de serrage. La boîte IOT du Groupe Renault est utilisée pour transformer le protocole spécifique en OPC UA.
Trois marques différentes de contrôleurs de serrage sont actuellement connectées et Renault se prépare à en ajouter deux autres à la liste. Plus de 500 contrôleurs de serrage sont actuellement connectés. Les nouveaux protocoles de données comprennent des informations telles que le numéro du moteur, le type de tournevis, le couple et les valeurs utilisées lors du serrage des vis. Depuis 2019, les fournisseurs de Renault se sont également engagés à produire des tournevis électriques compatibles OPC UA.
Batteries
En 2018, 80 000 points de mesure permettant de déterminer la puissance des batteries ont été équipés d'adaptateurs et sont ainsi devenus compatibles OPC UA. Résultat : l'état de charge des batteries de tous les véhicules est transmis en temps réel avec OPC UA.
OPC UA pour les constructeurs automobiles
Expansion du déploiement d'OPC UA
Le Groupe Renault étend progressivement son utilisation de l'OPC UA. Dans le domaine de la communication machine-machine (M2M) et des interfaces homme-machine (IHM), l'OPC UA a obtenu « des résultats très prometteurs avec un faible effort de mise en œuvre », selon le Groupe Renault. De nouvelles données relatives aux processus, à la fabrication et à la qualité seront rendues accessibles à l'aide d'appareils compatibles OPC UA.
Le Groupe Renault a accès à une quantité croissante de données à mesure que son déploiement OPC UA s'étend. Au premier trimestre 2021, plus d'un milliard de messages par jour sont transférés vers Google Cloud, selon le Groupe Renault. La quantité de données industrielles disponibles devrait être multipliée par dix d'ici la fin 2023.
OPC UA, norme internationale pour l'industrie automobile
Le Groupe Renault continue de promouvoir l'intégration des interfaces OPC UA dans la fabrication automobile. En 2019, le projet « Usine connectée » a introduit l'utilisation de l'OPC UA dans les équipements d'usinage, les tours et les fraiseuses, entre autres. Un nombre croissant de fournisseurs intègrent les interfaces OPC UA dans leurs équipements et leurs logiciels embarqués.
La vision du Groupe Renault : une norme internationale de communication industrielle basée sur OPC UA pour les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs, avec des modèles de données uniformes.
