IEC 62832-1:2020 et Usines Numériques

• L'industrie moderne fait face à une demande accrue de flexibilité, une évolution technologique rapide, des pressions sur les coûts et la qualité, et un besoin de traçabilité plus précise.
• La numérisation et l’implémentation de jumeaux numériques sont essentiels pour améliorer l'efficacité des entreprises.
• La norme IEC 62832-1:2020 offre un cadre méthodologique pour élaborer et gérer les représentations numériques des systèmes de production, appelées usines numériques.
• Le cours présente les concepts et les principes fondamentaux de cette norme.

Contexte et Enjeux de l'Industrie 4.0

• La transformation numérique des systèmes de production est devenue un enjeu majeur pour les entreprises cherchant à optimiser leurs processus et à rester compétitives dans le cadre de l'Industrie 4.0.
• Mettre en place un jumeau numérique permet de créer une version virtuelle d'une usine ou d'une ligne de production.
• Le jumeau numérique reflète les caractéristiques réelles des équipements et des processus, facilitant la collaboration entre les acteurs, la planification, la simulation et l'analyse en temps réel des performances industrielles.

Objectifs du Cadre Digital Factory

• Fournir un modèle unifié pour décrire numériquement et de manière standardisée les actifs et leurs relations dans un système de production industriel.
• Réduire les barrières à l'interopérabilité en établissant une syntaxe et une sémantique partagées pour toutes les données industrielles.
• Proposer une approche générique applicable à divers types de process (continu, discret, par lots) et à différents secteurs industriels.
• Assurer la continuité de l'information sur l'ensemble du cycle de vie du système de production, de la conception au démantèlement.

Définition de l'Usine Numérique

• Une usine numérique est une représentation numérique d'un système de production réel tel qu'une ligne de production, un atelier complet ou une usine entière.
• Les composants physiques inclus sont les machines, capteurs, actionneurs, convoyeurs et autres équipements matériels.
• Les composants logiques, tels que les logiciels de contrôle et les systèmes de supervision, font également partie intégrante de la représentation, modélisant les rôles et relations entre les composants, la hiérarchie, le flux de données et les liens fonctionnels.

Actifs PS et DF

• Un actif de Système de Production (PS asset) est un élément du système de production réel, qu'il s'agisse de composants physiques (machine, robot, outil), d'éléments immatériels (logiciel), ou de sous-systèmes complets.
• Le PS asset représente le patrimoine technique d'un système de production industriel.
• Un actif d'Usine Numérique (DF asset) est la représentation numérique d'un actif PS.
• Chaque composant ou sous-système du monde réel est modélisé par un objet numérique, intégrant un identifiant unique, des propriétés caractéristiques et des rôles spécifiques. C'est la base de l'usine numérique permettant de documenter et de piloter l'actif réel via sa version virtuelle.

Classes d'Actifs et Liens

• Une classe d'actifs est un modèle générique pour un ensemble d'actifs ayant des caractéristiques communes, par exemple, une classe RobotScara, qui décrit les propriétés génériques de tous les robots SCARA, comme les limites de vitesse ou le degré de liberté.
• L'instanciation se fait lorsqu'un nouvel actif (DF asset) est créé à partir d'une classe existante, lui faisant hériter les propriétés et les restrictions de cette classe, ce qui favorise la standardisation.
• Les liens entre les actifs (DF asset links) sont les relations numériques entre plusieurs actifs ou rôles.
• Les liens représentent des relations hiérarchiques, fonctionnelles ou logiques, typés et normalisés selon la norme.

Rôles et Usages des Actifs

• Le rôle décrit la fonction ou l'usage qu'un actif (physique ou numérique) remplit dans le système de production, précisant comment l'actif est utilisé.
• Un même équipement réel peut exercer plusieurs rôles selon les moments ou les contextes de production.
• Il ne faut pas confondre actif et rôle: le rôle n'est pas un actif en soi, mais un attribut ou une qualification d'un actif dans un contexte d'utilisation donné.

Avantages de l'Usine Numérique

• Les acteurs partagent une même compréhension des données grâce à une sémantique commune, ce qui facilite les échanges et la réutilisation des informations.
• Chaque donnée n'est saisie qu'une fois puis enrichie, constituant un fil rouge depuis la conception jusqu'à la fin de vie du système.
• Les projets requièrent moins d'efforts et les erreurs sont réduites, vu qu'on normalise les échanges et qu'on automatise l'intégration des données.
• On peut réutiliser des modèles validés lors de la création de nouvelles installations, car les bibliothèques d'actifs sont normalisées.

Règles de Modélisation

• Le système doit refléter la structure, avec un équivalent numérique qui reprend les relations existantes sur le terrain.
• Des associations authorisées entre classes d'actifs visennt à maintenir une cohérence fonctionnelle.
• Chaque élément se voit attribuer un identifiant unique conforme aux normes internationales, qui s'appiue sur des dictionnaires.

Cycle de Vie et Continuité Numérique

• La définition et modélisation des systèmes de production ainsi que des actifs et relations dès la conception est crucial.
• Paramétrage des équipements réels et alignement avec leurs représentations numériques, complétés par les paramètres spécifiques de leur implémentation physique.
• Le suivi de performance en temps réels, avec l'analyse des données permettra d'optimiser les processus en continu
• Les données sont intégrées dans le modèle numérique pour maintenir sa cohérence avec la réalité
• Fin de vie du système, on aura toujours accès à l'historique complet du système.