Un spécialiste français, M. Michel Ropelato, créateur de la nouvelle génération des automates synoptiques préprogrammés modulaires, les A.S.P.M., et auteur de la nouvelle méthode Synopticet, s’est attaché à résoudre les problèmes posés aux P.M.I. par l’automation de leurs productions, ce qui concerne aussi bien les pays évolués (même le Japon) que ceux en cours d’industrialisation.
À l’origine, une enquête sur le terrain effectuée en 1979 et 1980 a conduit à une importante étude menée dans un double souci : définir et analyser les besoins réels ainsi que les traits caractéristiques structurels et fonctionnels des P.M.I. françaises. Des conclusions précises et objectives ont ainsi été dégagées ; le profil de leur « homme-clé » (tel qu’il est défini plus loin) ainsi que le cahier des charges rigoureux et exhaustif des buts à poursuivre ont été dressés. Il ne restait plus qu’à concevoir, développer et mettre en œuvre des moyens puissants et efficaces de nature à répondre à ces prescriptions, en visant avant tout à résoudre les problèmes spécifiques des P.M.I.
D’autre part, il était normal qu’un ingénieur-conseil expérimenté et connaissant bien le « terrain » s’attèle à cette tâche constructive et pratique dont les résultats font l’objet du présent article, d’autant que les moyens à mettre en œuvre se devaient d’être novateurs et bénéficier des techniques des plus récentes.
C’est ainsi qu’est née une véritable nouvelle génération de matériels bien adaptés aux P.M.I., et il est intéressant de noter que, pour la première fois, on ne demande pas à l’entreprise ni à son « homme-clé » de s’adapter à un matériel préexistant ; bien au contraire, on s’est efforcé de repartir de zéro, et de concevoir un automate préprogrammé de manière à pouvoir satisfaire à la totalité des variantes et des cas de figures usuellement rencontrés en automatismes industriels. Une nouvelle méthode de conception des automatismes, correspondant bien aux problèmes des P.M.I. a également ainsi vu le jour.
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Rechercher les raisons pour lesquelles les P.M.I. ne s’automatisent pas davantage, et surtout, déterminer ce qui leur manque pour qu’elles puissent facilement y parvenir, tel était le thème de l’enquête que nous avons menée et de l’étude qui a suivi.
Tous les partenaires du problème ont été consultés : les services intéressés du ministère de l’Industrie, un important groupe de distribution en gros de matériel électrique industriel, des responsables techniques et commerciaux de trois grands fabricants d’automates ; et, bien entendu, les intéressés eux-mêmes, dans les catégories suivantes : P.M.I. pour leurs propres équipements de fabrication, fabricants de machines à la demande, bureaux d’études, fabricants de machines figurant à leur propre catalogue.
Deux catégories de P.M.I. ont été touchées : d’une part celles de 10 à 200 personnes et, d’autre part, celles de 200 à 500 personnes, de même que des départements ou usines dépendant d’entreprises plus importantes.
Six conclusions se sont dégagées :
- en matière d’automation de leurs productions, les besoins des P.M.I. sont différents de ceux des grandes entreprises ;
- pour réaliser son automation, et du fait de ses structures, une P.M.I. doit s’appuyer sur un « homme-clé » dont le profil est bien spécifique, et ce pendant encore dix années au moins ;
- il existe actuellement un vide dans la chaîne de distribution à l’échelon du grossiste (non encore suffisamment spécialisé dans ces techniques) ;
- quand on évoque l’évolution des méthodes de conception des automatismes, on s’aperçoit qu’entre la méthode « scientifique » précédente et la méthode « informatisée » promue actuellement, il n’existe en fait aucune méthode réellement appropriée aux P.M.I. et à leur homme-clé ;
- des matériels actuellement en service ne permettent pas de satisfaire à certains besoins pourtant de plus en plus indispensables, ou le font de façon
imparfaite. D’autre part, on a pratiquement oublié qu’un automatisme n’est pas seulement destiné à être conçu, mais surtout qu'il doit être exploité et entretenu d'une manière rentable et facile. Par ailleurs, le problème de la maintenance tend à être purement et simplement négligé, voire ignoré, alors que l'on sait l'importance qu’il revêt de plus en plus, compte tenu des impératifs de coûts et de délais, lesquels doivent toujours demeurer des plus réduits ;
6. de même qu’en matière de méthode de conception des automatismes, il n’existe aucun matériel bien adapté aux P.M.I. et à leur homme-clé en matière de pilotage et de commande des automatismes.
Nous examinerons maintenant chacune de ces conclusions.
CONCLUSION 1. Les besoins des P.M.I. sont différents de ceux des grandes entreprises.
Les P.M.I. doivent chercher avant tout à accroître leur part du marché ; ce qui implique qu’il leur faut fabriquer au plus faible coût, en tendant à une meilleure qualité et surtout à une fiabilité accrue. Il en découle qu’elles doivent produire davantage avec une productivité accrue, mais pas obligatoirement avec moins de personnes, le but de l'automation n’étant pas de remplacer les hommes par la machine. On oublie souvent de préciser que les P.M.I. doivent pouvoir accomplir cette évolution avec leur personnel existant : il leur faut absolument éviter des mutations dans ce personnel pour cause d’évolution technologique !
Une P.M.I. ne doit surtout pas, sous prétexte de satisfaire à une mode, se livrer à une prétendue évolution technique sous forme de robotisation, informatisation : elle doit décider de son automation dans le cadre d'une stratégie mûrement réfléchie et étudiée en fonction de la politique d’expansion de l’entreprise ; ayant rarement à utiliser de grandes chaînes monobloc, elle devra automatiser chaque année un certain nombre de machines moyennes, petites ou très petites, voire de nombreux « montages » semi ou totalement automatiques.
Quelques remarques se dégagent de ces observations :
- — les machines doivent souvent fonctionner sans une surveillance permanente du conducteur (qui doit maintenant en mener plusieurs) ;
- — le point le plus important est peut-être de pouvoir maîtriser facilement et très rapidement les fameux arrêts intempestifs si gênants pour la production et qui coûtent souvent fort cher ; on doit donc en tenir compte dans l’estimation du coût global de production, le seul à considérer lorsqu’on choisit ou compare des matériels de commande et de pilotage d’automatismes ;
- — un autre critère important conditionne ce coût global qu'il est impératif de comprimer au minimum : les goulets d’étranglement que l’on tente souvent de prévenir par des stocks intermédiaires également coûteux et parfois paralysants ; or ce problème peut en général être résolu par la mise en place de postes automatisés souvent peu complexes mais performants qui, contrairement à l’habitude, devraient faire l'objet des toutes premières priorités. À noter qu’il s’agit là de problèmes qui nécessiteraient, dans la situation actuelle, des matériels surdimensionnés, si l'on voulait satisfaire à ces besoins pourtant devenus impératifs ;
- — de ce qui précède, il découle que le nombre de contrôles, d’alarmes, de verrouillages, de sécurités préventives doit être accru pour obtenir le maximum de rendement et de performances du matériel ; ceci s’oppose à une certaine tendance à la simplification consistant à adopter soit des matériels comportant un nombre d’entrées-sorties le plus réduit, soit à rechercher le plus faible coût au détriment des performances.
CONCLUSION 2. Une P.M.I. doit en général s’appuyer sur un mécanicien ou un électromécanicien.
On trouve pratiquement dans chaque P.M.I. celui que nous dénommerons un « homme-clé » en matière de productique ; suivant le cas, c’est un agent du bureau des méthodes, du bureau d’études, de la production ou de l’entretien ; c’est en général un électromécanicien, voire un mécano-électricien ; il est très près du terrain, donc il est en mesure de ressentir au mieux les besoins de son secteur. C’est souvent lui qui pressent ce que devraient être l’évolution du produit et celle du processus ; il est le plus à même de superviser, voire de maîtriser la réalisation des machines spéciales de production. C’est parfois un très bon autodidacte et même s'il est capable de pratiquer la programmation informatique, il est impératif qu’il consacre le meilleur de son temps à d’autres tâches importantes qui requièrent toute sa vigilance.
D’autre part, ce n’est que dans dix ans que le personnel des P.M.I. maniera systématiquement et naturellement l’informatique en toutes circonstances, en particulier en matière de productique. En effet, en dehors des techniciens de haut niveau que l’on rencontre déjà dans les grandes entreprises, ceux que pourront employer les P.M.I. sont actuellement âgés de quinze ans ; ils commenceront à travailler dans cinq ans et il leur faudra attendre encore cinq années avant d’acquérir la totale connaissance des autres problèmes.
CONCLUSION 3. Il existe actuellement un vide reconnu dans la distribution à l’échelon grossiste en automatisme.
Il existe, dans la distribution, des grossistes qui remplissent à merveille le rôle d’intermédiaire nécessaire
entre les 45 000 P.M.I. et les fabricants de matériel électrique, mais les problèmes sont différents en ce qui concerne les équipements de pilotage et de commande d’automatismes : tout d’abord, le trop grand nombre de types et de modèles proposés par trop de fournisseurs rend pratiquement impossible une distribution efficace.
En effet, il faut impérativement guider les P.M.I. pour choisir, non seulement le modèle à utiliser, mais auparavant la technologie à adopter entre les logiques à relais, booléenne ou programmable ; ensuite, il est nécessaire de les aider à utiliser ce matériel et en assurer la maintenance dont on perçoit, rappelons-le, de plus en plus l’importance.
Les grossistes reconnaissent d’ailleurs eux-mêmes que ce n’est ni de leur compétence, ni de leur vocation, ni compatible avec leurs marges commerciales.
CONCLUSION 4. Il n’existe en fait aucune méthode appropriée à la P.M.I. et à son électromécanicien.
Il est très intéressant de survoler l’évolution dans le temps des méthodes de conception des automatismes : jusqu’aux années 60, la méthode dite « logique câblée » a été la seule utilisée ; elle est encore largement employée ; il s’agit souvent d’une façon intuitive de procéder, où la seule ingéniosité a fait force de loi… C’est ainsi qu’en 1960, une centrale électrique de pointe (trois groupes de 60 MW, tri-combustible : fioul léger, lourd, gaz) a pu être totalement équipée d’automatismes réalisés avec les seuls relais électromécaniques, de la chaudière à l’alternateur en passant par le traitement des eaux, etc. (et encore ne disposait-on pas de diodes de commutation pour éviter les retours) ; puis, l’on est passé d’un extrême à l’autre et on a assisté à la promotion d’une méthode très scientifique pour l’époque, dite « du diagramme des phases » : c’était en quelque sorte un moyen bien peu simple de définir et de mettre en équation un automatisme selon la mathématique booléenne ; ensuite, rien de réellement novateur n’est intervenu, d’où les insuffisances constatées dans les conclusions 5 et 6.
Enfin est apparue l’informatique associée à la programmation et à de nombreux langages plus ou moins ésotériques (pratiquement un par constructeur, ce qui ne facilitait pas leur usage par les P.M.I.).
Il existe bien un outil intéressant : le Grafcet, lequel, selon ses auteurs, ne constitue qu’un moyen graphique de description d’un automatisme ; il n’a donc pas été conçu dans le but d’établir de véritables diagrammes fonctionnels directement opérationnels. En effet, un descriptif, qu’il soit graphique ou non, a pour but de poser le problème en le définissant ; on doit en réalité le concrétiser en un moyen de nature à le résoudre, ce qui est précisément le but d’un diagramme fonctionnel.
CONCLUSION 5. Un automatisme est surtout destiné à être exploité et entretenu de manière rentable et facile.
Les responsables des P.M.I. sont parfaitement conscients de ce que l’automation est pour eux un besoin urgent et impératif, tout en sachant que le coût du matériel ne représente qu’une partie des dépenses par rapport au coût global d’exploitation dans lequel entrent notamment les frais de programmation, les coûts de mise au point (souvent non négligeables) ainsi que ceux dus aux arrêts intempestifs qu’il faut maîtriser très rapidement sous peine de paralyser tout ou partie de la production. Ils connaissent également l’importance que revêt le problème de la maintenance pour lequel il n’existe à ce jour que bien peu de formation spécifique. Parmi leurs préoccupations figure en bonne place le fait qu’utilisation et maintenance ne devraient pas nécessiter le recours à un spécialiste pour régler rapidement des problèmes réclamant une intervention immédiate.
On sait, par exemple, qu’il est trop tard pour intervenir au moment où un vérin ou tout autre élément mobile s’immobilise par grippage, bien qu’un ralentissement intervienne toujours suffisamment tôt. Il est donc indispensable de trouver le moyen de détecter très tôt tout allongement anormal de cycle et surtout de déterminer l’élément incriminé.
CONCLUSION 6. Il n’existe pas de matériel d’automation spécialement conçu pour les problèmes des P.M.I.
Jusqu’à maintenant, les besoins se sont adaptés au matériel en appliquant des méthodes qui sont des « modes d’emploi », fluctuant au fur et à mesure de l’évolution de leurs divers types telle qu’elle est évoquée ci-dessus.
Depuis des décennies, le bon vieux relais électromécanique règne en maître sur les automatismes et, en 1985, on le retrouve encore dans 60 % des équipements de machines spéciales, et davantage encore dans celles destinées à des P.M.I… Serait-il donc un si merveilleux outil adapté pleinement aux besoins actuels, ou bien est-ce parce que rien de mieux n’est proposé ?
Les opérateurs logiques (et, ou, non, mémoires…), mis en œuvre selon des équations booléennes, apparurent ensuite, mais ce genre de matériel, toujours utilisé, ne couvre qu’une partie relativement peu importante des cas d’application actuels ; ils sont surtout employés sous forme de technologie pneumatique.
Depuis les années 70, on dispose des A.P.I. (automates programmables industriels). Ils font partie de la génération de l’informatique et, de ce fait, ont pour base principale la programmation et les langages ésotériques. C’est ainsi que sont apparues des unités de 2 048 entrées-sorties et plus, gérant des chaînes complètes ; puis vint la nécessité de fractionner les blocs de commande, d’où la création d’unités de 128, puis 64 entrées-sorties.
À l'époque, l'objectif n’était d’ailleurs pas de prendre en considération les problèmes de la P.M.I.
Aujourd'hui prolifèrent des modèles dits « bas de gamme » : aux environs de 200 types ont ainsi vu le jour, proposés par plus de 70 « fabricants », mais tous continuent à dériver des mêmes principes, à base d'une unité centrale de décision et de coordination, elle-même mise en œuvre à partir de programmes et de langages informatiques. Il est intéressant de noter que ces derniers font l’objet d’efforts de la part des constructeurs pour les aménager, les améliorer afin de tendre à une utilisation à la fois plus simple et plus efficace et mener à des applications plus performantes ; c’est ainsi que des fabricants développent des logiciels et des matériels séparés pour précisément éviter à l’utilisateur d’avoir à se soucier de la rédaction des programmes ; il s’agit là d'une solution qui ne semble pas à la portée des P.M.I. Il n’est pas inintéressant de rapporter ici les propos d’un installateur : « Nous ne sommes pas très armés pour attaquer le marché avec les automates programmables diffusés actuellement. Nous reprochons à ce matériel d’être trop compliqué à programmer et, de plus, il nécessite une remise en question constante de nos connaissances, à un point tel que nous n’avons pas le temps d’appliquer les informations que nous avons reçues au cours de stages, que le matériel est déjà remplacé par un autre, ce qui décourage le personnel et déroute notre clientèle ».
L’A.P.I. est un outil merveilleux; cependant, il ne correspond pas pleinement aux besoins des P.M.I.
QUE FAUT-IL FAIRE POUR AIDER LES P.M.I. À S’AUTOMATISER ?
Il va de soi qu’il était nécessaire de créer une nouvelle méthode ainsi qu'une nouvelle génération de matériel tout particulièrement adaptées aux P.M.I.
C’est maintenant chose faite : comblant un vide reconnu et incontesté, une nouvelle méthode graphique puissante et simple d’emploi, le Synopcet, ainsi qu’une toute nouvelle et très performante génération d’automates faciles à mettre en œuvre, les A.S.P.M. (automates synoptiques préprogrammés modulaires) ont fait dernièrement leur entrée dans le monde industriel à l’occasion du Salon Automation 85, à Paris.
Le Synopcet®
Cette méthode est bâtie autour d’une macro-étape appelée Surétape® susceptible de prendre en compte et d’intégrer d’elle-même simplement et directement un certain nombre de fonctions usuelles, asservies ou non à des temporisations internes spécifiques, comme des contrôles, alarmes, verrouillages, auto-remise à zéro, arrêt d’urgence, sécurités, conditions complémentaires de commande locale au niveau de chaque Surétape, signalisations nombreuses avec effet synoptique direct, etc., ainsi que de nombreuses entrées et sorties propres à chaque Surétape, lui permettant de « converser » efficacement, soit avec d’autres Surétapes non jouxtantes, soit avec des événements logiques extérieurs.
Le diagramme fonctionnel interne de la Surétape précisée sur la figure 1 montre ses puissantes possibilités, comparativement à l’étape simple et traditionnelle évoquée à la figure 2.
Cette méthode simplifie l’étude de la conception d’un automatisme en le réduisant purement et simplement à la constitution facile et rapide d’un document unique : le D.D.S.S. (descriptif, diagramme, schéma, synoptique). Ce document unique peut être composé comme un puzzle à partir de vignettes dont le nombre de types est réduit à 15 (mais permet les 1 048 combinaisons). Il est très facilement compréhensible et exploitable par un électro-mécanicien (voire un mécanicien) sans connaissances ni formation spéciales en automatisme ou informatique, tout particulièrement dans les cas d’arrêt intempestif, de maintenance, d’essais, de pannes, et ce, rapidement et en temps réel, sans utilisation, à aucun moment de programmation ni langage plus ou moins ésotérique.
L’A.S.P.M.
Un A.S.P.M. est constitué de sous-ensembles tous identiques, tels que représentés sur la figure 3, et gérant chacun totalement une Surétape de façon autonome. Chacun est commandé par un microprocesseur individuel comportant une même préprogrammation d’origine réalisée une fois pour toute en usine (à plus de 1 kilo-octet) par le constructeur.
Les sous-ensembles sont très facilement et simplement initialisés un à un au moment de leur mise en place pour constituer la structure globale de l’automate. Cette manœuvre s’exécute toujours sans langage ni programmation : il suffit de positionner quelques micro-interrupteurs prévus à cet effet en regard d’une simple liste qui précise en clair et en français les possibilités de la Surétape à sélectionner. Chaque sous-ensemble présente en face avant le graphe symbolique de la Surétape correspondante, illustré d’un certain nombre de voyants lumineux ainsi que des réglages de temps et autres commandes locales à partir de chaque Surétape.
Un A.S.P.M. (figure 4) comporte ainsi un diagramme fonctionnel synoptique complet, animé fidèlement et précisément selon le déroulement du processus qu’il illustre et matérialise en temps réel et en permanence. C’est cet A.S.P.M., véritable automate à la fois standard et pourtant composé sur mesure qui est proposé à l’utilisateur, lequel, bien que non spécialiste, le comprend même s’il ne l’a pas conçu ou réalisé lui-même. Un tel matériel, qui intègre une haute technicité grâce à l’emploi des technologies modernes, est d’une présentation et d’une utilisation extrêmement simples.
Nous pensons que les A.S.P.M., qui sont maintenant à la disposition des P.M.I., par leur commodité d’emploi et les simplifications qu’ils entraînent, devraient connaître un développement rapide dans les années qui viennent, pour le plus grand bien des entreprises de tailles petite et moyenne aussi bien que pour celui des établissements qui se gèrent de façon autonome dans le cadre de plus grosses sociétés.
