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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Informatique industrielle R 7 630 − 1 Supervision : outil de mesure de la production par Jean-Marc CHARTRES Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) Directeur général société SFERCA a supervision industrielle, consiste à surveiller l’état de fonctionnement d’un procédé pour l’amener et le maintenir à son point de fonctionnement optimal. Née du besoin d’un outil de visualisation des processus industriels, dans un contexte économique de productivité et de ﬂexibilité, la supervision a bénéﬁcié d’une avancée technologique exceptionnelle. À ses débuts, elle se composait d’un grand tableau mural représentant la vision des opérateurs du processus industriel. Rapidement, avec l’essor informatique, les voyants ont été remplacés par des écrans et des claviers. Le but restait le même : contrôler et commander un processus industriel. Maintenant, la supervision est un maillon de l’information totale et intégrée de l’entreprise. Les nouvelles tendances dans ce domaine font état d’une future intégration de la gestion de production dans le contrôle-commande, d’un regrou- pement des données de l’atelier avec celles des bureaux, de manière directe et saine. Ainsi, chaque personne de l’entreprise, quel que soit son niveau, peut bénéﬁcier d’un accès direct et en temps réel à toutes les données nécessaires à son travail. 1. Supervision................................................................................................ R 7 630 - 2 1.1 Place de la supervision................................................................................ — 2 1.2 Caractéristiques principales d’un système de supervision...................... — 3 1.3 Grandes familles des systèmes de supervision........................................ — 3 1.4 Cycle de vie d’un système du supervision ................................................ — 3 2. Évolutions de la supervision................................................................. — 4 2.1 Modèle CIM.................................................................................................. — 4 2.2 Tendances actuelles de la supervision....................................................... — 4 2.3 Orientations des systèmes d’information industrielle ............................. — 5 3. Logiciels de supervision......................................................................... — 6 3.1 Différentes contraintes techniques et économiques ................................ — 6 3.2 Tendances actuelles..................................................................................... — 6 4. Nouvelles technologies de supervision............................................. — 6 4.1 Méthodologies de production .................................................................... — 6 4.2 Solutions intégrées...................................................................................... — 7 4.3 MES (Manufacturing Execution System)................................................... — 7 4.4 Aide à la décision......................................................................................... — 8 5. Conclusion : de l’usine intégrée à l’usine communicante ........... — 9 6. Exemple d’application ............................................................................ — 10 Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. R 7 630 L SUPERVISION : OUTIL DE MESURE DE LA PRODUCTION ________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. R 7 630 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Informatique industrielle La supervision industrielle est utilisée par de nombreux procédés, soit pour la surveillance d’équipements ou de locaux, on parlera alors de GTC (gestion technique centralisée), soit comme SNCC (systèmes numériques de contrôle-commande), principalement pour des procédés de type continu, ou encore SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ; enﬁn elle est utilisée pour des systèmes manufacturiers que nous prendrons comme thème général, car ces procédés regroupent l’ensemble des fonctionnalités du superviseur. 1. Supervision 1.1 Place de la supervision Suite à l’automatisation industrielle, l’opérateur humain a été contraint de conduire (au sens d’une prédominance de l’intervention) ou de superviser (prédominance de la surveillance) des machines automatisées, en réduisant les prises d’information et les actions directes ou « pas-à-pas » sur le produit à fabriquer (exemple : centrales nucléaires). Dans les situations statiques, les plus couramment étudiées par la psychologie cognitive et les sciences de la cognition en général, l’environnement ne change que sous l’effet des actions du sujet (de l’agent cognitif). C’est le cas, dans une certaine mesure, du travail de bureau. Dans les situations dynamiques, dont relèvent les situations de contrôle de processus, l’environnement change, de plus, indé- pendamment des actions du sujet. Ces actions peuvent simplement se combiner à des dynamiques externes (exemple : les ordres de barre se combinent au vent et au courant pour résulter en une trajectoire de navire). Elles peuvent aussi inﬂéchir l’action d’auto- matismes (exemple : le changement d’une consigne d’épaisseur va conduire à transformer un produit sous l’effet des nombreuses opérations automatisées d’un laminoir). Une installation industrielle automatisée s’organise autour de quelques modules principaux prenant en charge différentes parties essentielles de l’automatisation (ﬁgure 1). Un superviseur est souvent constitué : — d’un module d’acquisition et de traitement des signaux physiques du procédé ; — d’un module de commande temps réel qui élabore les commandes en fonction des consignes, des signaux acquis et selon des modèles de commande prédéfinis ; — d’un module de contrôle qui permet de surveiller la commande, l’évolution du procédé, de déclencher des procédures de sécurité (arrêts d’urgence) ou de prévenir l’opérateur d’une situation anormale ; — d’un module de visualisation-stockage, qui permet d’obtenir et de mettre à la disposition des opérateurs des éléments d’évaluation du procédé par ses valeurs instantanées et historiques. En fait, cette présentation est réductrice de situations qui peuvent être plus imbriquées ou, au contraire, plus spécialisées. La tendance actuelle est à la spécialisation d’organes autonomes gérant une partie des procédés en coordination avec d’autres systèmes. La ﬁgure 2 illustre l’organisation générale d’un système automatisé et situe la sypervision telle que nous la traiterons dans cet article. Le système du supervision doit remplir une fonction hybride de pilotage et de surveillance (dans les situations spéciales comme la reprise après incident, la maintenance, la préparation d’un démarrage, un arrêt...). L’interconnexion des différents services d’un système industriel, GPAO (gestion de production assistée par ordinateur), GMAO (gestion de maintenance assistée par ordinateur),... rendue indispensable par la recherche d’une QUALITÉ GLOBALE, est une composante de plus à prendre en compte, car la supervision représente la source naturelle des données industrielles. Figure 1 – Composants de la supervision Figure 2 – Organisation générale d’un système automatisé _______________________________________________________________________________________ SUPERVISION : OUTIL DE MESURE DE LA PRODUCTION Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Informatique industrielle R 7 630 − 3 Les ﬂux de données de la gestion, de moins en moins statiques, doivent aujourd’hui être corrélés avec les données de production, de manière à établir une réactivité indispensable à la maîtrise de la qualité totale. Le superviseur représente alors l’outil de mesure temps réel de la qualité de production. 1.2 Caractéristiques principales d’un système de supervision En situation normale, le système de supervision présente, sur les synoptiques, une ou plusieurs vues de synthèse sur le système industriel, et une ou plusieurs vues spécialisées sur la phase de l’activité principale en cours et sur les éléments du système concerné. Les modules de contrôle du système automatisé génèrent des alarmes selon une hiérarchie propre à chaque système. Un journal enregistre tous les événements signiﬁcatifs survenus sur le système pendant que les écrans de contrôle de l’opérateur retransmettent les alarmes. Le degré d’élaboration de ces alarmes dépend beaucoup des systèmes et de l’effort de modélisation préalable à l’auto- matisation du système. En dernier lieu, l’opérateur reste seul devant son système et, s’il dispose théoriquement de tous les éléments pour agir, en pratique il est facilement débordé par la quantité d’informations qui se présente à lui. Les éléments explicatifs présentés font souvent référence à des modèles qu’il connaît peu ou pas, et la surcharge mentale l’amène à prendre ses décisions sur des références qui lui sont personnelles et qui, en cas de non-adaptation à la situation réelle, peuvent engendrer des dangers. La difﬁculté consiste à prendre en compte le temps et la dynamique propre du procédé dans les situations que l’opérateur doit gérer. Les événements sont en effet projetés sur la situation présente et l’effet de série n’est pas facile à prendre en compte par l’opérateur. Dans le contexte de la supervision globale, les données sont de natures extrêmement variées : imprécises (bruit), incomplètes (capteurs en défaut), hétérogènes, dépendant du contexte (régimes permanents, transitoires...) ; l’aide à l’opérateur nécessite d’assurer des tâches de diagnostic, d’interprétation et de planiﬁcation d’actions. Par ailleurs, la communication homme-machine doit être particulièrement étudiée pour rendre efﬁcace l’interaction entre le système d’aide à la supervision et l’opérateur. Si le problème du rôle de l’opérateur n’est jamais négligé dans la conduite des procédés continus, où cet opérateur agit par des réglages nécessaires pour répondre à la variation des produits en entrée du système, il est souvent limité dans le domaine des systèmes à événements discrets et peu analysé dans les fonctions de supervision des systèmes complexes. L’opérateur assure lui-même la fonction de supervision pour ce qui concerne l’interprétation des informations proposées. Par contre, les interfaces multimedias offrent des possibilités d’expression efﬁcace des informations qui facilite la rapidité de prise en compte et limite les erreurs de lecture. 1.3 Grandes familles des systèmes de supervision Nous pouvons repérer au moins quatre classes différentes dans les projets de supervision (tableau 1). (0) 1.4 Cycle de vie d’un système du supervision La fonction opérateur se modélise selon deux modalités : — conduite du procédé, qui comprend les phases de démarrage normal, le fonctionnement de routine et les arrêts programmés ; l’opérateur bénéficie en général d’un système de supervision adapté où les actions suivent un protocole régulier ; — gestion d’exceptions qui comprend les situations sortant uploads/Industriel/ supervision-outil-de-mesure-de-la-production.pdf