L’industrie 4.0 expliquée au monde de l’éducation

Le 16 octobre dernier, B&R Automation, l’Université Lyon 1 et plusieurs partenaires organisaient à Lyon une journée technique intitulée « Open robotics pour l’industrie 4.0 ». Son but : expliquer au monde de l’éducation ce que peuvent apporter ces deux concepts à l’industrie de demain.

 

L’industrie 4.0 n’intéresse pas que les industriels purs et durs. Ceux qui feront tourner les usines de demain aussi cherchent à savoir ce que ce terme représente et ce qu’il va changer dans leur futur environnement de travail. Pour preuve, la journée technique organisée par B&R Automation avec l’Université Lyon 1 et trois partenaires industriels : le roboticien Comau Robotics, le spécialiste de la pneumatique et de la mécatronique Festo et le fabricant de solutions de vision Cognex, a réuni pas moins de 120 participants sur le campus de la Doua le 16 octobre dernier. Au programme, des présentations sur les solutions qui font déjà l’industrie connectée d’aujourd’hui, des témoignages d’industriels et un show-room permettant de se familiariser avec ces technologies nouvelles.

 

La communication au cœur du concept

Lorsque l’on demande à Stéphane Potier, responsable marketing de B&R Automation France ce qu’est exactement l’Industrie 4.0, la réponse est claire : « c’est l’annonce d’une quatrième révolution industrielle avec l’idée d’avoir des usines intelligentes et connectées », explique-t-il. Cela imposera naturellement l’interconnexion entre les machines et entre les composants des machines : capteurs, actionneurs et automates. Pour le responsable marketing, certaines technologies actuelles y sont particulièrement adaptées. «  La première technologie est OPC-UA [pour Unified Architecure, architecture unifiée, Ndlr], un standard d’interopérabilité qui peut être utilisé dans les systèmes ERP, MES ou Scada et, maintenant, dans les automates, voire dans les capteurs », détaille-t-il. Cette technologie permet ainsi de communiquer de manière verticale depuis les ERP et MES vers les machines et réciproquement mais aussi, grâce à PLCopen, de manière horizontale entre deux automates. L’un sera alors OPC server et l’autre OPC client. Une communication également possible entre des automates de constructeurs différents. Cette technologie a donc un grand avenir, même si elle ne conviendra pas pour des communications temps réel et si, manifestement, la compatibilité avec l’OPC classique n’est pas forcément garantie… Pour les communications temps réel, Stéphane Potier préconise naturellement le réseau de terrain Powerlink, capable d’assurer les flux importants entre les automates (quel que soit le constructeur) et les capteurs et actionneurs de manière déterministe et temps réel. Dernier point essentiel, la sécurité de l’ensemble. Dans ce domaine, « il faut une technologie ouverte pour assurer la communication au sein d’une machine mais, surtout entre différentes machines dans une entreprise, voire entre site, car dans ce cas la sécurité sera obligatoirement multiplateforme et multiconstructeur. Opensafety est parfaite pour cela puisqu’il s’agit d’une technologie ouverte, Opensource, qui peut être intégrée dans n’importe quel type d’environnement matériel et logiciel et par n’importe quel constructeur », commente Stéphane Potier. A noter, cette technologie est déjà employée par 3100 OEM dans le monde.

 

Open Robotics, quesaco ?

Outre l’industrie 4.0, cette journée abordait le concept de robotique ouverte. De quoi s’agit-il ? « La robotique intégrée signifie que le robot est une partie de la machine. Il n’y a plus de frontières entre le robot et le reste de la machine et ils fonctionnent de façon synchronisée et partagent la même zone mémoire. Cette solution autorise le niveau le plus élevé de personnalisation, en termes d’IHM [interface homme-machine, Ndlr], syntaxe ou fonctions robotiques », explique Tomas Prchal, technology manager CNC & Robotics chez B&R Automation. Les technologies mises en œuvres dans ce concept ? « Nous proposons un matériel universel et évolutif et les fonctions particulières de robotiques sont obtenues grâce à un logiciel modulaire et réutilisable. L’autre point important est la communication via Powerlink. C’est une communication temps réel basée sur Ethernet qui permet d’utiliser aussi bien des concepts de motion centralisée et décentralisée », poursuit Tomas Prchal. Avec l’avantage de pouvoir piloter les robots, mais aussi le reste des machines : freins des presses, cellules multi-robots et architectures complexes. Une technologie utilisée notamment par des constructeurs de machines comme les Allemands Trumpf et B+M Surface Systems, mais aussi l’Italien Comau. En effet, depuis plusieurs années, le roboticien emploie du matériel B&R dans ses baies de commande C4G et C5G. A Lyon, il dévoilait l’étape d’après : une version « ouverte » de son C5G.

 

Un contrôleur de robot 100% ouvert

 « Pour faire de l’industrie 4.0, nous avons besoin d’une nouvelle génération de robots. Mais il faut dès maintenant réfléchir à comment on va la réaliser. Pour cela, il faut des plateformes de développement suffisamment ouvertes et flexibles. C’est la raison pour laquelle Comau a réalisé une version open, ouverte, de son contrôleur  C5G, afin d’offrir aux développeurs des environnements adaptés », commente Valentina Ferrara, ingénieur software chez le roboticien italien. La différence avec un contrôleur classique ? Alors que les baies classiques sont des boîtes noires qui ne peuvent communiquer que difficilement avec l’extérieur, le C5G a été conçu pour être ouvert. Ce contrôleur est ainsi associé, via une liaison Powerlink, à un PC externe APC 910 de B&R Automation, qui permet de faire le lien avec le monde extérieur : capteurs, actionneurs, autres machines, etc., et qui peut générer des trajectoires pour le robot, mais aussi prendre le contrôle complet du robot réel, en communiquant à tout instant avec chacun des axes du bras. « Cette configuration permet d’avoir les avantages des deux mondes, note Valentina Ferrara. Elle autorise aussi les développeurs d’utiliser des logiciels opensource, de mettre au point des interfaces vers les autres machines en particulier les machines 4.0. » L’interface proposée par Comau est basée sur le langage C ; il est donc aussi possible d’utiliser n’importe quel langage pour programmer son robot. « Ce contrôleur est un pont entre le monde de la recherche et de l’industrie. Avec ce pont, il devient possible de transposer rapidement le résultat d’une recherche en milieu industriel », résume Valentina Ferrara. La preuve ? Comau l’a apportée le 16 octobre avec une démonstration étonnante : un robot qui reproduit la posture d’un homme, en passant par le capteur Kinect de Microsoft connectée au PC externe. « Il faut souligner que cette application a été réalisée par un stagiaire. En outre, cette démonstration emploie un capteur du commerce, mais nous pouvons reproduire une application similaire avec des capteurs industriels », déclare l’ingénieur Software.

 

Festo, professeur de 4.0

Une usine, ce n’est pas que des robots et des automates. Dans bon nombre d’entre elles, on retrouve quantité de composants mécaniques et pneumatiques. Et dans ce domaine aussi, l’industrie 4.0 a des conséquences importantes. « Cela implique davantage de communications entre les différents éléments, une remontée de diagnostic efficace vers les automates et l’usage d’une intelligence déportée au niveau des éléments automatisés, commente David Rosec, pilote technique chez Festo. Dans notre offre, cela est incarné par le terminal CPX, qui comporte notamment de nombreux nœuds communications via des bus de terrain pour communiquer avec les automates. »

Festo propose du matériel pour mettre en œuvre l’industrie 4.0 dans les usines, mais il développe aussi des outils pour apprendre à maitriser ces technologies, via sa division Didactics. « Nous proposons tout une gamme d’outils, dont la MPS Transfert Factory, une mini-usine connectée composée de plusieurs éléments modulaires adaptables selon les exercices et qui permettent de sortir un produit fini.», explique Simon Colas, responsable de Festo Didactics en France. Déjà utilisée en Allemagne, la MPS Transfert Factory fait son arrivée en France. « Une première machine a été livrée à Rouen en novembre »,     annonce Simon Colas. Autre développement de Festo, le Tech2screen est une tablette (un iPad plus précisément) qui, associée à une MPS Factory, permet aux élèves de visualiser de la réalité augmentée. « Elle sert également de support pédagogique pour l’apprentissage des métiers pédagogiques », commente le responsable de Festo Didactics France. Pour cela, la tablette est montée sur une base que l’on peut connecter à des éléments extérieurs via des fiches normalisées et qui peut simuler des automatismes et des fonctions logiques. Enfin, Festo propose Robotino, un composant de robotique mobile interfacé avec sa  mini-usine, qui assure le transfert d’une cellule à l’autre. « La programmation des robots est assurée en source ouverte avec un logiciel Festo, Matlab ou autre », note Simon Colas.

 

La vision, élément indispensable

Dans cette chaîne qui relie tous les composants des installations industrielles 4.0, la vision a une place de choix, puisque c’est elle qui garantit le contrôle à 100 des produits assemblés qui assure leur traçabilité. « La chaîne d’automation n’a d’intérêt que si tous les appareils sont connectés entre eux et le temps réel devient de plus en plus demandé, car les process sont de plus en plus rapides. En outre la traçabilité permet d’augmenter les cadences de production et la communication doit suivre », note Guillaume Paillissé, responsable des ventes Sud France de Cognex. La vision doit donc partager des informations avec différents systèmes : robots, automates, quel que soit le protocole utilisé. Une voie pleine d’avenir dans ce domaine ? La vision 3D. « Nos recherches se poursuivent dans l’acquisition et l’analyse des images en 3D pour garantir un contrôle fiable, robuste et simple à mettre en œuvre, afin de rendre ce monde accessible au plus grand nombre », commente Guillaume Paillissé. Dernier développement en date de Cognex : le DS1000 (pour Displacement Sensor), « des profilomètres avec une tête vision et la projection d’une raie laser. On vient scanner l’espace, comme un scanner classique, pour recréer l’espace en 3D. Cela permet d’aller plus loin que la 2D ne le permet, quand on a peu de contrastes, des produits avec des géométries plus compliquées où l’éclairage d’une caméra standard trouve ses limites. La 3D permet d’aller vers des applications plus compliquées, mais tout en simplifiant des applications 2D, voire en baissant les coûts », poursuit-il.

Après Poitiers l’an dernier, où B&R s’était attardé sur la sécurité en robotique, le spécialiste des automatismes à base PC avait choisi Lyon pour cette étape dédiée à l’industrie 4.0. L’occasion pour les nombreux représentants du monde de l’enseignement d’appréhender ces technologies nouvelles, mais aussi de tisser des liens avec le monde industriel. Nul doute que l’on retrouvera B&R et ses partenaires très bientôt lors d’une nouvelle étape en France.