À l’ère de l’industrie 4.0, les solutions tout-en-un peuvent sembler attrayantes, mais il s’agit d’une option coûteuse qui comporte des risques à moyen et à long terme. Nous avons interrogé David Camacho de Mapex pour comprendre pourquoi suivre le modèle ISA-95 est la clé d’une numérisation fluide et efficace.
Dans le monde de l’industrie 4.0, il est facile de se laisser emporter par les promesses de solutions globales. Mais cela fonctionne-t-il vraiment de cette manière ?
Nous nous sommes entretenus avec David Camacho, spécialiste de la transformation numérique au sein de l’équipe d’avant-vente de Mapex, pour comprendre pourquoi il est si important de respecter les différents niveaux définis par la norme ISA-95 et quels sont les risques encourus lorsque cela n’est pas fait correctement.
Entretien avec David Camacho, spécialiste de la transformation numérique au sein de l’équipe avant-vente de Mapex.
Qu’est-ce exactement que la pyramide ISA-95 et pourquoi est-elle si pertinente dans les projets de digitalisation ?
L’ISA-95 est une norme internationale développée par l’International Society of Automation qui définit comment doivent être structurés les différents niveaux technologiques d’automatisation et de contrôle industriel, et comment la communication entre eux doit s’effectuer. Bien qu’elle ait été initialement développée comme une norme américaine, elle a été adoptée comme norme internationale sous la norme IEC/ISO 62264.
Son objectif est de faciliter la collaboration efficace et évolutive entre les différents systèmes impliqués dans l’automatisation digitale.
Chaque niveau défini dans la norme a un rôle assigné, des technologies spécifiques, et donc des spécialistes dédiés à ces technologies. Respecter cette structure permet de digitaliser et de faire évoluer les opérations de manière ordonnée, en évitant des solutions isolées ou incompatibles.
Comment est structuré chaque niveau dans la pyramide ISA-95 ?
L’ISA-95 divise la technologie industrielle en cinq niveaux, allant du processus physique dans l’usine à la gestion de l’entreprise.
Chaque niveau a son rôle et, surtout, ses propres technologies. Comprendre la séparation entre les niveaux est essentiel pour intégrer les technologies dans les projets de digitalisation.
À la base, ou niveau 0, se trouve le processus physique lui-même, principalement composé de machines et d’opérateurs. Il n’y a pas encore d’automatisation ni de digitalisation à ce niveau.
Le niveau 1 correspond aux technologies impliquées dans la détection et la manipulation des processus physiques, comme les capteurs et les actionneurs, qui permettent de savoir ce qui se passe dans la machine et d’agir sur elle. Ces dispositifs sont connectés à des automates programmables (PLC), des contrôleurs avec des programmes bas-niveau capables de réagir en millisecondes.
Le niveau 2 correspond aux systèmes HMI (Interface Homme-Machine) et/ou SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), qui se concentrent sur le contrôle et la supervision des machines. Ils se connectent directement aux PLC et incluent une interface pour que les humains puissent superviser et contrôler en temps réel l’état des machines et des processus qu’elles exécutent.
Jusqu’au niveau 2, nous sommes centrés sur les technologies de contrôle strict des processus physiques, ou OT (Operational Technology).
Et que se passe-t-il à partir du niveau 3 ?
À partir du niveau 3, on passe aux technologies de contrôle des processus logiques ou IT (Information Technologies). C’est là que les outils logiciels conçus entièrement pour un usage humain entrent en jeu, comme le MES et l’ERP, qui sont les outils principaux des niveaux 3 et 4 respectivement.
Pouvez-vous nous expliquer le rôle de chacune de ces solutions ?
Le MES ne contrôle plus directement la machine ou le processus physique. Son rôle est de gérer les processus logiques ou opérationnels, comme la production, la qualité, la traçabilité, la maintenance, la logistique interne, etc.
Pour cela, il collecte automatiquement les données fournies par le niveau inférieur, comme les comptages de production, les signaux d’état des machines, les paramètres de contrôle du processus tels que pressions, températures, données de dosage ou de pesage, etc.
Le MES transforme les données générées au niveau physique en informations utiles pour le processus, permettant ainsi aux humains qui gèrent l’usine de connaître l’état des processus et de prendre des décisions.
Par exemple, savoir si le plan de production est respecté et réagir aux retards, savoir si le produit fabriqué répond aux spécifications ou non, décider des changements de processus pour corriger les écarts, garantir un flux d’approvisionnement du matériel depuis l’entrepôt vers l’usine qui élimine les temps d’attente, etc.
Au niveau 4 se trouve l’ERP, qui doit communiquer avec le MES pour envoyer et recevoir les données nécessaires au contrôle de l’exécution des processus administratifs et logistiques de l’entreprise : planification de la production, expédition et vente des produits finis, gestion des stocks et achat des matières premières, comptabilité et finances, ressources humaines, etc.
Quels sont les risques de ne pas respecter ces frontières ?
Si vous choisissez d’implanter une solution verticale qui mélange des fonctions de différentes couches au sein d’un même outil logiciel, il est très probable que cette solution soit trop rigide. À moyen terme, lorsque vous devrez mettre à jour les machines de l’usine ou faire des changements dans les processus de production, vous constaterez que la reconfiguration nécessaire pour s’adapter aux changements sera presque aussi coûteuse qu’une nouvelle implantation depuis zéro.
Chaque niveau nécessite des technologies spécifiques, doit se charger de son propre domaine, et la communication entre les niveaux doit être flexible et ouverte, en utilisant des protocoles aussi universels que possible, comme la nouvelle norme OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) pour l’échange de données entre les niveaux OT et IT, ou comme les API (Application Programming Interface) pour l’échange de données entre outils logiciels aux niveaux supérieurs.
Sauter cette étape et opter pour des solutions verticales fermées coûte plus cher à moyen et long terme.
Est-il possible qu’un seul partenaire couvre toutes les couches ?
C’est possible, mais pas avec un seul produit ou outil.
Un partenaire technologique qui souhaite couvrir tout le processus de digitalisation devrait offrir une solution spécifique pour chaque niveau, avec une communication et une intégration de données ouvertes et configurables entre elles, et avec un personnel technique et de support compétent et spécialisé à chaque niveau.
Ce n’est qu’ainsi que vous pouvez garantir que l’évolution future de l’entreprise ne sera pas limitée par des rigidités causées par des solutions non standard ou non évolutives.
Ce qui n’est pas du tout recommandé, c’est qu’une personne spécialisée dans une couche vous promette qu’elle peut « étendre » sa solution pour couvrir les autres, en sautant la hiérarchie des niveaux dont nous avons parlé.
Quels sont les avantages de travailler avec des partenaires spécialisés par couche ?
Beaucoup. Le premier, la qualité du service. Comme chacun se concentre sur ce qu’il connaît vraiment et maîtrise, on garantit un service professionnel à tous les niveaux.
Ensuite, l’avantage d’une communication transparente entre les niveaux, ce qui réduit le coût des évolutions futures telles que de nouvelles lignes de produits, le remplacement de machines, etc.
Dans notre cas, Mapex inclut une couche d’intégration de données ouverte et configurable basée sur des APIs de services web qui facilite la communication avec n’importe quel ERP moderne sur le marché, ainsi qu’un service de capture de données depuis l’usine, ouvert et configurable, totalement adapté à la nouvelle norme OPC UA, incluant également des protocoles spécifiques des fabricants de machines et des systèmes auxiliaires comme l’étiquetage, la pesée, etc.
Ainsi, nous pouvons nous adapter aussi bien aux changements d’ERP qu’aux changements de machines ou de systèmes d’usine de manière transparente et non traumatique, car nous n’avons qu’à adapter nos interfaces de communication pour les mapper aux nouveaux éléments.
Comment cela se répercute-t-il sur les économies de coûts ?
Travailler avec des partenaires spécialisés par couche réduit le coût de la transformation digitale à moyen et long terme, même si au début cela peut sembler le contraire, car vous achetez trois ou quatre produits au lieu d’un seul.
Mais en achetant le produit adéquat pour chaque niveau, vous garantissez tout ce qui a été dit précédemment et que votre processus de transformation digitale supportera non seulement la situation actuelle de l’entreprise, mais aussi toute situation future découlant de changements sur le marché, dans l’entreprise elle-même, dans les processus, dans les machines, dans les lois et les réglementations, etc.
Cela a une valeur stratégique très importante, presque inestimable.
Quel serait votre message final pour une entreprise qui souhaite digitaliser son usine ?
Qu’elle mise sur des solutions standard et intégrables, et sur des partenaires qui respectent les couches du modèle ISA-95.
Dans le processus de transformation digitale, il ne s’agit pas d’avoir un seul interlocuteur, mais les bons interlocuteurs à chaque niveau. Ainsi, vous garantissez que la solution pourra croître et évoluer avec votre entreprise et s’adapter facilement aux besoins actuels et futurs de votre usine.
