Nouveaux services rendus possibles par les technologies 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT et LTE-M pour les équipements de fabrication | Actualités et rapports IoT Now

Défis et opportunités pour connecter les équipements de fabrication

Le groupe ALMiG (ou Automatic Air Pumps, Automatische Luftpumpen), un fabricant de compresseurs d'air industriels situé en Allemagne, utilise les technologies 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT et LTE-M pour connecter des machines nouvelles et existantes avec un investissement minimal. L’objectif est de connecter les machines aux plateformes d’analyse cloud de la manière la plus simple possible en utilisant une solution de connectivité à faible coût pouvant prendre en charge tous les appareils. En intégrant Modbus Cloud Connect dans ses produits, ALMiG a pu enrichir ses services numériques COMPASS (Compressed Air Service Solution) avec de véritables données IoT.

Défi 

Le principal défi consistait à développer de nouvelles capacités et de nouveaux modèles commerciaux pour les équipements déjà en service, et ce, dans un délai court, sans long développement de matériel personnalisé. La solution IoT adoptée devait être suffisamment flexible pour être à la fois adaptée aux machines existantes et également adaptée aux nouvelles machines. Pendant ce temps, ALMiG a dû travailler avec un manque de données réelles sur l’utilisation de ses machines sur le terrain. Un défi supplémentaire était la complexité de l'écosystème IoT, avec différents partenaires et fournisseurs fournissant potentiellement différents composants et une dépendance potentielle à l'égard des clients utilisateurs finaux pour l'infrastructure de communication de données.

Solution

ALMiG a sélectionné le produit Modbus Cloud Connect proposé par grandcentrix (une société Vodafone) pour connecter les compresseurs d'air nouveaux et déjà déployés (« friches industrielles »). Modbus Cloud Connect construit le pont numérique et la connexion entre les dispositifs de détection et d'actionnement Modbus RTU (unité terminale à distance) à l'intérieur des compresseurs d'air et l'infrastructure cloud d'ALMiG.

Impact et statistiques

La nouvelle solution permet à ALMiG de proposer de nouveaux modèles commerciaux, notamment des propositions « en tant que service » utilisant des données IoT en temps réel. Les clients bénéficient de mises à jour quotidiennes, d'une notification instantanée des mises à jour d'état critiques et d'une disponibilité améliorée grâce à la maintenance préventive. Un autre avantage clé réside dans la capacité d'ALMiG à utiliser les données IoT issues de déploiements réels pour améliorer le développement de produits futurs.

Implications plus larges

Les solutions produit connectées 5G LPWA (NB-IoT et LTE-M) à zone étendue sont bien adaptées à l'IoT permettant aux équipements industriels de manière rentable et peuvent en particulier jouer un rôle important dans le contexte des équipements industriels. De telles solutions peuvent être faciles à mettre en œuvre, efficaces, durables et abordables tant pour le fabricant que pour ses clients. Les solutions IoT de rénovation peuvent permettre aux fabricants de proposer de nouveaux services associés aux machines existantes déjà déployées sur les sites clients, et également de rendre ces machines beaucoup plus efficaces. Comme pour de nombreuses solutions IoT, la modernisation des équipements contribue à optimiser les processus opérationnels grâce à la surveillance à distance et réduit le risque de panne des équipements grâce à la maintenance prédictive pour générer des économies supplémentaires.

Défis et opportunités pour connecter les équipements de fabrication

Dans un environnement extrêmement concurrentiel, les fournisseurs d'équipements doivent adopter les dernières technologies pour proposer des services de pointe et rester compétitifs. Idéalement, ces services engloberaient tous les équipements utilisés par leurs clients, y compris à la fois les nouveaux équipements vendus et également les équipements qui sont en service chez les clients potentiellement depuis de nombreuses années. Mais les utilisateurs de tels équipements ne peuvent généralement pas se permettre de temps d'arrêt et le remplacement des machines et équipements existants par de nouveaux appareils et outils intelligents coûte cher. En conséquence, les fournisseurs d'équipements de fabrication accorderont une grande importance aux solutions « intelligentes » qui peuvent être intégrées à la fois aux actifs nouveaux et existants (« friches industrielles »).

ALMiG Group est un fournisseur de compresseurs d'air utilisés dans de nombreux processus de fabrication différents. L'entreprise a trouvé un moyen innovant de connecter à la fois les nouveaux compresseurs d'air et leurs appareils existants avec une solution unique en utilisant les technologies 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT et LTE-M pour connecter les capacités de contrôle et d'actionnement Modbus existantes. En collaboration avec grandcentrix (une société Vodafone), ALMiG a pu développer rapidement une solution connectée en utilisant le produit Modbus Cloud Connect de grandcentrix.

En intégrant Modbus Cloud Connect dans son équipement, ALMiG a numérisé ses produits et a mieux activé son nouveau service COMPASS (Compressed Air Service Solution) en utilisant des données IoT en temps réel. Le logiciel cloud central associé au service COMPASS maintiendra un jumeau numérique de toute machine connectée et permettra le traitement, l'évaluation et le stockage des informations. Les données disponibles peuvent être utilisées pour améliorer les processus existants et également pour soutenir de nouvelles propositions telles que, par exemple, des modèles servitisés améliorés. En utilisant le matériel grandcentrix et en fonctionnant sur la plate-forme de communications cellulaires de Vodafone, les appareils existants et existants peuvent être connectés à l'aide de matériel standardisé et d'adaptateurs cloud préconfigurés.

Le produit Modbus Cloud Connect de grandcentrix présente quatre aspects clés :

• Matériel : Modbus Cloud Connect Gateway est un matériel certifié CE avec un micrologiciel intégré développé par grandcentrix, un facteur de forme pour le montage sur rail DIN et comprenant des connexions de terminaux. L'appareil dispose d'antennes à surface métallique et non métallique pour faciliter la connectivité.
• Connectivité : comprend un chipset SIM préinstallé qui permet la connexion aux réseaux 5G LPWA (NB-IoT et LTE-M) pris en charge avec un simple tarif de connectivité mobile.
• Portail libre-service : un portail pour la gestion des appareils et l'intégration de données préconfigurées via cloud-adap.
• Assistance : assistance initiale pour l'intégration des appareils, ainsi qu'une assistance continue pour les opérations en cours, y compris un centre de services et un système de tickets d'incident.

Les avantages des équipements de fabrication connectés

Dans le cas d'ALMiG, le produit Modbus Cloud Connect s'est avéré particulièrement avantageux puisque l'entreprise exploitait déjà une plate-forme cloud et a pu ajouter relativement facilement de nouveaux services basés sur les nouvelles données IoT. Depuis l'adoption de Modbus Cloud Connect, ALMiG a lancé une deuxième plateforme cloud pour permettre une nouvelle génération de services numériques.

Les nouvelles données IoT prennent en charge les aspects clés de la proposition COMPASS récemment lancée par ALMiG, notamment l'assistance aux clients avec des mises à jour quotidiennes, une notification instantanée des mises à jour d'état critiques et une disponibilité améliorée grâce à une maintenance préventive. Dans l’ensemble, l’inclusion des données IoT a permis à ALMiG de passer d’un support réactif à un support proactif.

Cette approche inclut des aspects tels que la gestion des données où les clients manquent souvent de capacités en science des données et peuvent bénéficier d'une assistance pour définir les structures de données requises, les fréquences de mise à jour et les flux de données et les corrélations qui doivent être suivis pour obtenir le meilleur aperçu. De plus, ALMiG a pu simplifier les activités de service et fournir de nouveaux services qui s'étendent à toutes les activités liées à l'usine.

Les informations de niveau macro fournies aux clients comprennent un tableau de bord comprenant à la fois les données des appareils individuels et également des données sur le parc mondial d'appareils ALMiG d'un client.

Un autre avantage clé réside dans la capacité d'ALMiG à utiliser les données IoT issues de déploiements réels pour améliorer le développement de produits futurs. Historiquement, ALMiG a fourni des compresseurs à plusieurs industries, mais avec peu de données ou de retours concernant[1] exactement la manière dont les appareils étaient utilisés par différents segments de clientèle. À moyen terme, l'entreprise espère être en mesure d'optimiser les spécifications des produits pour différents types de clients afin que les fonctionnalités non requises puissent être omises et que les capacités des compresseurs puissent être mieux adaptées aux besoins des clients. Une telle approche permettra à ALMiG de rendre son portefeuille global de compresseurs plus compétitif sur un marché en évolution.

D'un point de vue opérationnel, ALMiG bénéficie de la capacité d'entreprendre une maintenance préventive et de mettre à niveau son approche globale de la maintenance sur le terrain. Actuellement, lorsque de gros compresseurs tombent en panne, les ingénieurs sur le terrain doivent souvent se rendre chez le client pour effectuer les réparations nécessaires. Par conséquent, lorsque les réparations peuvent être entreprises de manière préventive dans le cadre de la maintenance de routine, cela présente des avantages significatifs en termes de temps et de coûts de déplacement. De plus, la réduction du transport aérien présente d’importants avantages en matière de durabilité.

Potentiel de réduction des coûts et implication de plusieurs ressources tierces

L'un des défis auxquels ALMiG est confronté est que ses clients acquièrent généralement des machines pour de grandes usines et installations industrielles, ce qui implique des investissements importants et des périodes d'amortissement correspondantes de plusieurs années.

En conséquence, il est important pour ALMiG de répondre à la demande des clients en matière d'accès transparent et rapide aux données d'utilisation provenant de machines intelligentes et connectées, tout en permettant à ces clients de maximiser leur retour sur investissements antérieurs en proposant des services similaires sur des machines déjà déployées.

Pour ALMiG, le déploiement de Modbus Cloud Connect était un moyen efficace de connecter des machines nouvelles et existantes et d'optimiser les services associés aux deux. Grâce à Modbus Cloud Connect, les compresseurs peuvent être surveillés et contrôlés à distance pour réduire l'effort opérationnel sur site à l'aide des capteurs et actionneurs existants. La solution peut être facilement installée sur les machines existantes et les systèmes existants et peut être connectée via des adaptateurs cloud préconfigurés et l'utilisation des communications mobiles 5G.

Les technologies 5G LPWA NB-IoT et LTE-M combinées aux protocoles Modbus établis permettent flexibilité, simplicité et facilité de déploiement.

Les technologies 5G LPWA NB-IoT et LTE-M étaient particulièrement importantes pour ALMiG puisque les compresseurs sont généralement situés à l'intérieur et souvent dans des zones difficiles d'accès avec les technologies de connectivité cellulaire étendue autres que NB-IoT et LTE-M. Parallèlement, les avantages de fournir des connexions directes aux compresseurs sont multiples, puisque ces connexions ne dépendent d’aucune infrastructure tierce autre qu’un réseau cellulaire (qui est à son tour sous-traité et sous le contrôle d’ALMiG). En revanche, si ALMiG avait adopté une solution de connectivité à courte portée, la connectivité de chaque compresseur aurait reposé sur le réseau local d'un client et ALMiG aurait également accès à ce réseau afin que les compresseurs puissent être contrôlés à distance. Ainsi, l’utilisation des technologies 5G permet à ALMiG de contrôler les connexions directes aux appareils finaux, alors qu’une solution basée sur des technologies à courte portée devrait s’appuyer sur un parc extrêmement fragmenté de réseaux clients locaux. À son tour, l’utilisation de la 5G permet à ALMiG de s’engager à fournir certains niveaux de service, puisque l’entreprise contrôle de bout en bout toutes les infrastructures pertinentes.

Les avantages de la solution Modbus Cloud Connect adoptée par ALMiG incluent :

• Flexibilité: Y compris la possibilité de prendre en charge à la fois la modernisation des unités existantes sur le terrain et l'équipement de nouvelles unités avec l'électronique existante, quels que soient les types ou séries d'unités. Cela permet à ALMiG de transformer l'ensemble du parc de compresseurs d'un client en produits intelligents.
• Simplicité: En utilisant les technologies 5G LPWA NB-IoT et LTE-M, la communication de données devient indépendante des infrastructures tierces et il existe des interfaces clairement définies. Cela permet une connexion facile aux capacités Modbus existantes des appareils et prend en charge la collecte de données en temps réel telles que les heures et les conditions de fonctionnement et permet aux appareils d'être contrôlés à distance (par exemple en ajustant les paramètres de pression atmosphérique). La connexion à l’infrastructure cloud permet aux projets d’évoluer rapidement.
• Facilité de déploiement: Une autre caractéristique clé est que, puisque la solution Modbus Cloud Connect est produite, elle peut être déployée sans aucune exigence ni dépendance vis-à-vis d'un fournisseur tiers externe en dehors de grandcentrix. Les efforts, les risques et les coûts pouvant résulter de la coordination et de l’intégration de parties externes sont ainsi considérablement réduits.

Étendre le déploiement et permettre une nouvelle proposition commerciale

Le partenariat entre ALMiG et grandcentrix sera poursuivi et même élargi. Des discussions sont actuellement en cours sur le développement d'une plate-forme cloud supplémentaire pour compléter la plate-forme cloud existante. À moyen et long terme, l'objectif est de développer de nouvelles applications et de nouveaux services pour les clients.

Le partenariat entre ALMiG et grandcentrix sera poursuivi et même élargi. Des discussions sont actuellement en cours sur le développement d'une plate-forme cloud supplémentaire pour compléter la plate-forme cloud existante. À moyen et long terme, l'objectif est de développer de nouvelles applications et de nouveaux services pour les clients.

En utilisant le grand nombre de points de données provenant désormais des compresseurs, ALMiG travaille avec des experts en science des données de grandcentrix pour obtenir de nouvelles informations sur l'utilisation de l'équipement par les clients, ce qui aboutit au développement de nouvelles applications ou fonctionnalités. Par exemple, des notifications personnalisées et basées sur l'utilisation peuvent être fournies aux clients. De plus, ces informations se refléteront dans le développement du portefeuille de produits et la R&D d'AMiG.

Modbus Cloud Connect de Vodafone/grandcentrix rend l'IoT tout simplement simple.

Modbus Cloud Connect est le produit IoT « tout-en-un » pour la connexion directe des appareils Modbus RTU via LPWA (Narrowband-IoT & LTE-M) au cloud. Pour plus d'informations, veuillez visiter : https://grandctrix.net/en/products/modbus/

grandcentrix est une filiale à 100 % de Vodafone Allemagne, qui accompagne les entreprises dans la mise en œuvre réussie de projets IoT. Cela inclut des solutions IoT sur mesure (services professionnels) ainsi que des produits IoT plug&play tels que Modbus Cloud Connect. Dans les deux piliers commerciaux, l'accent est mis sur la connexion des appareils à l'Internet des objets avec une expertise dans toutes les disciplines de l'IoT, depuis l'ingénierie embarquée, la production et la certification, le backend et le frontend du cloud, les applications, la sécurité et la science des données.

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• La source: https://www.iot-now.com/2024/01/12/141829-gsma-5g-transformation-hub/