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Les coins techno - In Situ - www.experts-insitu.com l’hydraulique au coeur de L’industrie 4.0 cours 85 L’industrie 4.0 ou industrie du futur ou encore « smart factory » désigne une nouvelle façon de produire grâce à des usines connectées, robotisées et intelligentes. Le système interconnecté relie machines, méthodes de gestion (production, logistique, finances, stocks, commandes...) et les produits. L’hydraulique n’est pas en reste dans cette évolution et se réinvente pour l’industrie du futur. In Situ experts hydrauliciens – Newsletter N°85, septembre 2019 – Tous droits réservés IN SITU 1- Comment a évolué l’industrie dans le temps ? 1784 Industrie 1.0 Mécanisation de la production, utilisation de la machine à vapeur 1969 Industrie 3.0 Automatisation de la production, utilisation d’automates programmables 2013 Industrie 4.0 Digitalisation, intelligence artificielle, production personnalisée 1870 Industrie 2.0 Production de masse, utilisation de l’électricité et du pétrole 2- Quels éléments clefs ont permis le développement de l’hydraulique dans l’industrie 4.0 ? Avènement des microcomposants Le développement des systèmes micro-électromécanique (MEMS - Micro Electro Mechanical System) a permis d’intégrer des capteurs sur des puces de quelques millimètres. Initialement développés pour des secteurs comme la téléphonie, les MEMS sont aujourd’hui très répandus dans l’industrie grâce à la baisse considérable des coûts. Utilisés dans des composants hydrauliques comme les servovalves, ils permettent un contrôle en temps réel des gradeurs physiques (la pression, la température, la position, l’humidité …) pour ainsi améliorer la précision et le contrôle des boucles d’asservissements du composant. Les coins techno - In Situ - www.experts-insitu.com In Situ - cours 85 - L’hydraulique au cœur de l’industrie 4.0 3- Quels avantages de l’industrie 4.0 pour l’hydraulique ? La connectivité et l’échange d’information Industrial Ethernet De la machine jusqu’à la gestion de l’usine Actor/Sensor (I/O) bus Niveau machine (device) L’un des éléments de base de l’industrie 4.0 repose sur un système d’interconnectivité entre les appareils de commandes, les capteurs, les récepteurs et les éléments de contrôle. Ce système appelé ‘’bus de terrain’’ est beaucoup plus simple et plus robuste face aux perturbations externes que le ‘’bus informatique’’. Les différents composants du système doivent communiquer entre eux par signaux numériques suivant des protocoles de communication normalisés. Fieldbus / DeviceBus Niveau machine / Cellule de fabrication Meilleure efficacité énergétique Avec l’amélioration des systèmes électriques et électroniques, nous assistons à un développement et à une diffusion de systèmes électrohydrauliques à vitesse variable. Par exemple, grâce à des servo-pompes (pompe hydraulique entrainée par un servomoteur à vitesse variable), il est possible d’effectuer une régulation du débit ou de la pression en s’affranchissant partiellement ou totalement des valves de régulations. Ce qui permet de réduire la demande énergétique jusqu’à 70% par rapport aux systèmes hydrauliques traditionnels tout en réduisant le niveau de bruit jusqu’à 20 dB (A). Ce type de composants est aussi développé pour s’intégrer dans une industrie connectée. Servovale rétroaction mécanique Puissance de commande faible (<50mW) Dynamiques élevées ≈ 100Hz Bonne résolution < 0,5 % Hystérésis < 3% Débit jusqu’à 100 L/mn Servovalve rétroaction électrique Intégration de l’électronique d’asservissement de la position du tiroir Excellente résolution < 0,1 % Hystérésis faible < 1% Recopie position tiroir Servovale DIV -Digital Interface Valve Commande numérique (courant/pression/position) Hystérésis très faible < 0.2 % Interface avec Bus de terrain Communication et commande décentralisées Les coins techno - In Situ - www.experts-insitu.com In Situ - cours 85 - L’hydraulique au cœur de l’industrie 4.0 Maintenance prédictive Diagnostique et mise en route simplifiés Le principe de la maintenance prédictive consiste à surveiller les performances d’un système ou de ses principaux composants afin de déterminer le moment où une action (remplacement, révision …) est nécessaire. Avec l’industrie 4.0, il est maintenant possible d’effectuer une surveillance en continue des paramètres déterminants des composants. Cela permet d’effectuer une maintenance qui correspond à l’utilisation spécifique que nous faisons des composants ou d’un système et non à un remplacement systématique à une période donnée. L’industrie 4.0 a permis le développement des systèmes hydrauliques numériques qui offrent un gain de temps considérable lors de la mise en route. Sur les pompes hydrauliques par exemple, l’électronique numérique de commande est souvent intégrée et un logiciel de configuration permet un réglage ou une restauration des paramètres. Des fonctions d’auto-ajustements peuvent également être incluses pour faciliter la mise en route du système. Concernant les capteurs, certaines interfaces de communication (comme IO-Link) permettent un re- paramétrage automatique des capteurs lors de leur remplacement. Ceci grâce à une reconnaissance du model du nouveau capteur puis à une restitution de tous les paramètres de l’ancien capteur sauvegardés sur les automates. Servo-pompe à vitesse variable Description technique du Servo-pompe Pompe à engrenages externes Contrôle du débit pour assurer la vitesse ou la position Contrôle de la pression pour la puissance Bus de terrain classique Surveillance (température, vitesse, …) Échange avec le système de contrôle Pompe avec électronique numérique intégrée conclusion L’avènement de l’industrie connectée ne signifie pas un passage au tout électrique, mais plutôt une nouvelle manière de concevoir qui associe des compétences pluridisciplinaires (hydraulique, mécanique, électrique/électronique, automatique et informatique). Les produits développés « Industry 4.0 ready » sont souvent plus cher à l’acquisition mais permettent d’avoir un retour sur investissement intéressant sur quelques années. © MOOG, VOITH uploads/Industriel/ cours-hydraulique-85-industrie-4-0.pdf