Standardisation et modélisation en informatique industrielle, exemple de la supervision

Quand il s’agit de produit, on peut se référer à la définition du Larousse : standardiser c’est ramener un produit, une production à une norme, à un modèle unique ou à un petit nombre de modèles aux caractéristiques définies. On comprend aisément cette notion lorsque l’on parle d’un produit, tous les produits fabriqués ayant alors les mêmes caractéristiques.

Lorsque l’on parle de fonctions ou d’objets dans un logiciel, voir dans un ensemble de logiciels, de Systèmes d’Information, le concept est plus difficile à appréhender. Un logiciel permet la réalisation de tâches opérationnelles et manipule des objets. Par exemple, une tâche peut être le déclenchement du fonctionnement d’un équipement dans une supervision, la transformation d’une demande d’intervention en bon de travail dans une GMAO, un objet peut-être une CTA dans une GTB, une demande d’achat de consommable dans une GMAO. Ce sont ces tâches et objets qui peuvent être standardisés au même titre qu’un produit et une gamme opératoire en production ; l’ensemble des caractéristiques de ces éléments sont définis au sein de « modèles ».

La mise en œuvre d’une standardisation implique d’établir au préalable des règles de structuration et de nommage documentées dans un référentiel, qui doit être mis à jour au gré des évolutions de la standardisation. A partir de ce référentiel, des modèles de travail et d’exploitation peuvent alors être créés. Ces modèles, retranscris dans les paramétrages d’un logiciel métier, en facilitent le déploiement, la validation et la maintenance (voir paragraphe suivant sur l’importance de l’instanciation). La modélisation permet également de capitaliser et transmettre les savoirs en cas de départ ou d’intégration d’un collaborateur, de mieux encadrer la sous-traitance soumise au déploiement et à l’utilisation des modèles validés en amont. La modélisation assure donc l’homogénéité des réalisations et de leur maintenabilité.

L’utilisation de modèles et d’un référentiel est d’autant plus stratégique lorsque des éléments sont partagés entre plusieurs logiciels, Systèmes d’Information, et qui plus est parfois exploités par des services différents de l’entreprise. Il aura alors été nécessaire que les différents métiers se soient accordés autour d’un langage et des descriptions communes pour les éléments à partager (comme une commande de pièces détachées émis dans une GMAO mais traitée dans un ERP). Chaque métier s’approprie alors les règles du référentiel pour l’appliquer à son activité et ses contraintes en y ajoutant des éléments qui lui sont propres (enrichissement du référentiel). On entre ainsi dans une démarche de standardisation. Ainsi la mise en place d’un référentiel commun structure, non seulement les différents Systèmes d’Information métiers au travers de modèles d’échanges de données, mais aussi les échanges entre les différents services.

Pour bénéficier pleinement des gains de la modélisation, il est indispensable que les logiciels utilisés intègrent nativement des fonctionnalités de conception de modèles, d’instanciation de modèles et d’héritage entre les modèles.

Comme décrit précédemment, un modèle contient le fonctionnel complet des traitements et des données applicables à un ensemble de processus et/ou d’équipements homogènes ; par exemple une opération de cuisson ou une presse à injection plastique. L’instanciation du modèle consiste à en créer une image complétée par des paramètres qui permettront d’exécuter ses traitements et de lier ses données à un processus et/ou un équipement précis ; par exemple la cuisson de croissants dans le four numéro 2 ; en instanciant le même modèle avec des paramètres différents, on réalisera la cuisson de baguettes dans le four numéro 1. Les instanciations, étant une image d’un même modèle origine complété avec des paramètres différents par instance, accélèrent le déploiement mais surtout en modifiant le modèle source toutes les instanciations existantes récupèrent automatiquement les traitements et les données modifiés dans le modèle.

Si plusieurs modèles différents contiennent des parties de traitements et de données identiques, il peut être pertinent de créer un modèle contenant ces parties de traitements et de données identiques. Ce modèle est ensuite inclus dans les autres modèles. Par exemple un même modèle moteur peut être utilisé à la fois dans un modèle de malaxeur et à la fois dans un modèle tapis roulant. Les fonctions d’héritage entre les modèles permettront dans notre exemple, de récupérer tout ou partie des paramètres d’instanciation du malaxeur ou du tapis roulant pour faire fonctionner le modèle moteur.

Il faut donc être vigilant aux fonctions de modélisation proposées par les logiciels. Par exemple, lorsqu’on crée un document WORD à partir d’un modèle, WORD ne crée pas une instanciation du modèle puisque la modification du modèle source, ne modifie pas pour autant les documents dont il est l’origine.

Si l’on applique le principe de modélisation à la réalisation d’une supervision, il conviendra de tendre au maximum vers une convergence entre les modèles utilisés en programmation automate et les modèles correspondants dans la supervision. Une modélisation efficace de la supervision permettra de générer automatiquement l’adressage des variables permettant ainsi de limiter le risque d’erreurs et de diminuer la durée des tests par rapport à un adressage manuel. Si cette modélisation de l’adressage des variables de la supervision est tout à fait réalisable avec des protocoles de communication à base d’adresse type Modbus TCP-IP, S7-Industriel, elle sera d’autant plus aisée en utilisant un protocole comme l’OPC-UA qui intègre nativement cet aspect de modélisation notamment dans le nom des items exposés. (lire notre article qui explique l’OPC UA)

Lors de la modélisation de la supervision, il est assez courant de raisonner en termes d’équipement, c’est-à-dire à un équipement (pompe, vanne, CTA, mélangeur etc.) correspond un modèle. Si l’on considère une CTA, ceci risque d’amener à créer de nombreux modèles de CTA selon les caractéristiques de chacune. Il pourrait être préférable, dans certains cas, de raisonner en terme de fonctions assurées par l’équipement, par exemple dans le cas d’une CTA : reprise, soufflage, déshumidification, production chaud, production froid. Le modèle CTA devient ainsi très léger, il ne porte que ce qui est commun à toutes les CTAs comme la température de sortie et la consigne ou le retour marche. On peut alors soit créer des modèles hérités incluant les sous-fonctions (cas où plusieurs CTAs réellement identiques sont présentes), soit compléter la CTA lors de l’instanciation en y ajoutant ses différentes fonctions (modèles dérivés).

L’étude de modélisation des objets d’une supervision ne doit pas porter exclusivement sur des variables ou des structures de variables en vue d’en automatiser la création et la modification. Un modèle peut être aussi utilisé à des fins de génération de fichiers, d’objets graphiques, de traitement associés (déclenchement d’événements, règles d’historisation par exemple), … voire seulement porter des paramètres réutilisés par la suite par d’autres modèles enfants de ce dernier.

Enfin, si le principal système tiers en lien avec une supervision reste généralement les automates ou autres centrales de mesures, il convient d’identifier les autres systèmes tiers comme la GMAO, un système d’astreintes, une connexion à des bases de données, etc. afin d’intégrer la modélisation de ces flux/fonctions dès le début de l’étude de conception.

Sur la base de notre expertise et de nos retours d’expériences dans le domaine de la modélisation de supervision, nous conseillons entre autres de :

• Concevoir les modèles en y intégrant la communication avec l’équipement,
• De raisonner en termes de fonctions de l’équipement,
• En considérant à la fois les variables, les représentations graphiques et les traitements associés,
• Et de ne pas oublier les systèmes tiers en interaction.

La standardisation et la modélisation structurent les échanges inter services et permettent une meilleure maitrise de la production et de la maintenance des applications. La standardisation sera d’autant plus profitable que les logiciels métiers intègrent des fonctionnalités natives, dédiées au déploiement des modèles et de leurs mises à jour de modèles ; soit à minima la conception, l’instanciation et l’héritage. Il est conseillé de se faire accompagner par un expert ayant déjà pensé et mis en place une modélisation.

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