La Fieldbus Foundation est une société à but non lucratif composée de plus de 135 sociétés leaders dans le domaine de l’automatisation des procédés industriels. Elle a pour but principal de créer un environnement ouvert et neutre pour le développement d’un bus de terrain unique qui soit à la fois international et interopérable. Dans cet environnement, des utilisateurs finaux, des producteurs, des universités et des organismes de recherche travaillent en étroite collaboration au développement de la technologie et à l’élaboration d'outils de développement, procurent assistance et formation, effectuent des essais et démonstrations coordonnés sur le terrain, et permettent ainsi de certifier l’interopérabilité des produits.
Fieldbus est d’abord un bus « tout numérique », bidirectionnel, travaillant à 31,25 kbit/s, baptisé H1, capable d’interconnecter des capteurs, des actionneurs, ou des régulateurs. C’est aussi, pour l’an 2000, un bus de contrôle-supervision Fast Ethernet (100 Mbits/s) baptisé H2, ainsi que des coupleurs pour permettre l’échange entre le niveau H1. C’est donc un réseau local capable de décentraliser et de coordonner les principales fonctions nécessaires à la conception et l’exploitation des usines. Contrairement à Profibus qui est un réseau centralisé où le superviseur est le maître et
[Photo : Les trois types de bus]
Les transmetteurs les esclaves, Fieldbus permet de délocaliser les fonctions au niveau du terrain.
Par exemple, un transmetteur de débit peut commander la fermeture d’une vanne voisine.
La fonction de coordination, comme celle du cerveau, est devenue de plus en plus complexe à cause de la parcellisation des connaissances dans le système « usine » :
- * gestion des documents ;
- * gestion du procédé ;
- * gestion de la maintenance ;
- * gestion de la performance sur le plan économique ;
- * gestion de la performance sur le plan réglementaire ;
- * gestion des ressources pour assurer la continuité d'exploitation.
L'usine ne devient véritablement intelligente que quand l’homme lui-même est devenu plus intelligent, c’est-à-dire lorsqu’il a un accès visuel à l'information qu'il cherche quand il veut et où il veut. Malheureusement il y a de trop nombreux filtres et la vision de l’homme est encore bien limitée. C’est pour accroître ce besoin de transparence que se développent les nouvelles technologies de l'information.
La transparence impossible
Un consultant anglais¹ décrivait récemment le schéma d’un système de traitement de l'eau en Angleterre. Le schéma ci-contre en est le résultat.
Tous ces îlots d’automatisation rendent la consolidation des informations impossible et sont des « filtres » qui rendent la transparence impossible.
Lors de l’« AquaSymposium » qui s'est tenu à Angoulême l’an dernier, un grand traiteur d'eau énumérait de la façon suivante les difficultés rencontrées sur des systèmes hétérogènes :
- * Des systèmes d'information « locaux » ;
- * Des formats d’échange de données hétérogènes ;
- * Pas de nommage homogène des informations ;
- * Des sources de données multiples ;
- * Des formats de documents variés ;
- * Des unités variables ;
- * Peu de gestion du patrimoine.
Les solutions pour régler ce type de problèmes existent mais elles ont la particularité de remettre en cause les cultures, l’organisation et les technologies.
Créer de la valeur en partageant l'information
Sur le plan culturel, il est nécessaire de se concentrer sur la réduction des coûts du cycle de vie de l’usine et sur l'opérabilité de l’usine et non seulement sur le coût initial. Le vrai challenge est la création de valeur par le partage de l'information. Ce qui se heurte à bien des cultures où savoir et pouvoir se confondent encore. Dans les organisations modernes, l’on s’enrichit en donnant aux autres et à soi-même, parce que les finalités communes sont comprises par tous.
[Photo : Les avantages de la Fieldbus Foundation™]
Des esprits ouverts au futur
Sur le plan organisationnel, il faut que toutes les fonctions de l’Entreprise soient impli-
[Photo : Les multiples interfaces d'un grand projet]
[Photo : Toutes les fonctions de l'entreprise doivent être impliquées dans le choix de l'architecture du système d'information]
que dans le choix de l'architecture du système d'information et qu’il soit ouvert au futur.
Interopérabilité Fieldbus Foundation et technologie OPC
Technologies : standardiser les communications entre logiciels
Nous avons vu l'intérêt du bus de la Fieldbus Foundation™ pour l’interopérabilité des instruments, il est aussi nécessaire de standardiser les communications entre les différents systèmes d’automatisation et afin d'éviter l'écriture d'interfaces logicielles spécifiques, coûteuses et difficiles à maintenir. Ce besoin, suscité par Microsoft, a été à l'origine d'un mécanisme d'échange de données qui s'appelle OLE (Object Linking and Embedding) pour les applications bureautiques et OPC (OLE for Process Control) pour les applications process. Il s’agit d'un véritable “bus logiciel” qui permet de standardiser des échanges entre applications automates, régulateurs, départs moteurs, variateurs, contrôleurs, etc.
Il existe aussi une Fondation OPC (Emerson/Fisher-Rosemount a été l'un des premiers adhérents) qui réunit 170 sociétés qui développent un véritable standard pour que le “plug and play” devienne une réalité et permette non seulement de réduire les coûts d'intégration pour l'utilisateur mais encore de réaliser des systèmes d'information transparents (“seamless” comme disent les Anglo-Saxons).
Les expériences en cours
À l'heure actuelle, 45 instruments sont certifiés Fieldbus Foundation, et 68 le seront dans les prochains 12 mois. 650 systèmes utilisant Fieldbus sont installés ou en commande et plus de 20 000 instruments certifiés sont installés.
L'expérience d’Emerson/Fisher-Rosemount
Dans l'industrie de l'eau, seulement 10 sites sont soit en commande, soit en installation (Chine, Japon, Australie, Argentine, Nouvelle-Zélande, France, Italie). En France, une installation pilote est en commande chez
[Photo : La mise en œuvre les produits de la Fieldbus Foundation™ : l'exemple d'Emerson]
Bénéfices réalisés
| Design : | 760 k – 68 k (91 %) |
| Espace salle de contrôle : | 2 000 k – 160 k (92 %) |
| Câblage : | 4 400 k – 2 600 k (39 %) |
| Commissioning : | 520 k – 52 k (90 %) |
| Total : | 7 680 k – 2 880 k (62 %) |
Étude basée sur 3 610 instruments Fieldbus pour un projet d’automatisation dans l’industrie pétrolière
L’un des grands traiteurs d’eau. Dans les autres industries (chimie, pétrole et pharmacie, etc.), au mois d’octobre 1999, Fisher-Rosemount avaient équipé 490 sites qui utilisaient DeltaV, installé 12 000 instruments Fieldbus et capitalisaient un retour d’expériences de 14 000 000 d’heures d’exploitation sur des sites de leurs clients, parmi lesquels on notera : Shell – Malampaya, Lurgi – Allemagne, Enel – Italy, AstraZeneca – Suède, SmithKline Beecham – Écosse, etc.
Les bénéfices obtenus
Il faut distinguer les bénéfices économiques tangibles et les bénéfices intangibles. Sur le plan économique, voilà ce que pensent les utilisateurs :
* Réduction du temps de conception des automatismes : 50 % (AstraZeneca)
* Réduction du temps de conception des automatismes : 60 % (Texas Eastman – Uniroyal Chemical)
* Réduction du temps de configuration : 25 % (Solutia)
* Réduction des coûts d’usage : 20 % (Shell)
* Fonctionnalités accrues : 60 % (Shell)
* Réduction du temps d’étalonnage des instruments : 50 à 75 % (SmithKline Beecham)
* Réduction du temps d’installation et de commissioning des instruments : 50 % (SmithKline Beecham)
* Réduction des temps de formation : 60 % (Solutia)
* Réduction des temps de démarrage de l’usine : 50 % (Solutia)
Sur le plan des “intangibles”
* Facilite le partage des connaissances de l’usine ;
* Minimise les erreurs.
Conclusion
Dans les usines du futur, l’interopérabilité va permettre à chacun d’être au même niveau de connaissance, donc de s’impliquer totalement dans la recherche de solutions. Les nouveaux travailleurs du savoir seront non seulement plus efficaces car plus instruits mais aussi plus confiants. Comme toujours, la créativité future ne se construit que sur l’éducation passée et la confiance dans le présent.
[Encart :
Pour en savoir plus
+ pour Fieldbus : www.fieldbus.org
+ pour OPC : www.opc.com
+ pour DeltaV : www.EasyDeltaV.com
+ pour OPC : www.opc.com]
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