Tinder version IdO industriel

Dans de nombreux secteurs, la tendance est à un Internet des Objets dans lequel les appareils échangent et s’organisent de manière intelligente, indépendante, distribuée et décentralisée. Avec Coaty, Siemens a développé une infrastructure d’interaction agnostique pour les systèmes collaboratifs. Actuellement utilisée sous forme d’application pilote dans la logistique distribuée, elle permet des interactions directes entre des appareils d’IdO autonomes, des services de périphérie et dans le cloud, et des opérateurs humains.

Nous vivons dans un monde chaque jour plus complexe. Un monde où les capacités des composants technologiques se développent en permanence, dans tous les secteurs. Un monde en demande de systèmes que l’on puisse configurer de manière toujours plus dynamique, et faire évoluer toujours plus rapidement. Un monde où la majorité des données et des fonctions professionnelles sont stockées et gérées de manière centralisée, dans le cloud des grands fournisseurs informatiques.

 

« C’est la réalité dans laquelle nous évoluons, et nous cherchons des solutions pour permettre à nos clients de gérer cette complexité », constate Ralph Büsgen, responsable des systèmes de chariots sans cariste pour l’automatisation industrielle chez Digital Industries. D’ores et déjà, le recours à des véhicules semi-intelligents à guidage automatique, capables de communiquer leurs coordonnées en continu à mesure qu’ils se déplacent, est à l’ordre du jour sur de nombreuses applications de logistique.

 

« Nos clients – en particulier dans l’automobile – attendent que nous passions à l’étape suivante dans la transition numérique des usines, à savoir : des machines et des processus logistiques auto-organisés, dans lesquels le système central de coordination se concentre sur le suivi et l’optimisation de la production en temps réel », explique Ralph Büsgen. Au niveau de l’atelier, les machines et les systèmes logistiques sont équipés de fonctions intelligentes toujours plus nombreuses, qui leur permettent de communiquer et de coopérer en autonomie au sein d’une structure plus décentralisée.

Communication au sein de l’IIdO

Ces systèmes distribués auto-organisés sont une étape cruciale vers l’avènement d’un Internet industriel des Objets (IIdO). « Beaucoup de gens envisagent encore l’Internet des Objets comme un système hiérarchique, largement centralisé », concède Ralph Büsgen. « Et dans de nombreux secteurs, c’est effectivement la solution la plus adaptée. Mais on voit également se développer de nouveaux scénarios nécessitant des structures distribuées et collaboratives. »

 

L’infrastructure qui sous-tend ce type d’IdO collaboratif pourrait même permettre des échanges spontanés entre des sous-systèmes dont les interactions n’auraient pas été explicitement prévues en amont. On peut ainsi imaginer un robot mobile, équipé d’une pince, coopérant avec un convoyeur à courroie pour former une nouvelle solution de transport dédiée aux sites de production.

 

En réalité, Siemens a déjà développé une telle solution. Coaty est une infrastructure d’IdO collaborative disponible en open source. Installée sur un appareil d’IdO en tant que composant logiciel, elle crée un réseau de communication dont les membres sont liés par un couplage faible et échangent de manière ad hoc, sans instance de coordination centrale. La solution Coaty a été utilisée dans le projet CrESt, financé par le ministère allemand de l’Éducation et de la Recherche, et améliorée pour des applications logistiques en collaboration avec la société berlinoise ASTI InSystems, qui fabrique des chariots sans cariste.

 

« Les véhicules équipés de la solution Coaty se hissent à un niveau d’autonomie supérieur », affirme Jochen Nickles, salarié de Siemens Corporate Technology, l’unité dédiée à la recherche et au développement du groupe. « En plus de savoir où ils se trouvent et où ils vont, ils sont capables de communiquer avec d’autres véhicules pour se répartir les tâches, sans intervention d’un système de commande central. » Du point de vue technique, s’ils en sont capables, c’est grâce à l’intégration du logiciel Coaty, ajoute-t-il. « Les appareils d’IdO sont dotés d’un environnement d’exécution et d’une connexion sans fil au réseau. Ils communiquent via un mécanisme publish/subscribe, c’est-à-dire un service de messagerie permettant l’envoi et la réception de messages entre des applications indépendantes. »

Intelligence distribuée

Dans le jargon technique, on parle de communication point à point. « C’est comme si je m’adressais à un groupe d’inconnus pour leur demander qui, parmi eux, pouvait m’aider », explique Jochen Nickles. « Implicitement, je leur demande qui a les capacités nécessaires, le temps, et se trouve à proximité actuellement. » Ce type de communication point à point permet de partager, de découvrir, de demander, de modifier et de conserver des données au sein d’un système distribué, ainsi que d’exécuter des appels de procédure à distance. Jochen Nickels sourit : un de ses collègues a proposé une métaphore parlante. « Coaty, c’est Tinder version IdO industriel. Les membres du réseau se trouvent, entrent en communication, puis décident de collaborer ou non. »

 

Une démonstration de faisabilité a été réalisée en mars 2020 dans le centre d’exposition et de test de Siemens Automotive, à Nuremberg. Elle portait sur une application de logistique auto-organisée, comptant plusieurs modules de transport sans conducteur.

 

Il est également possible d’ajouter spontanément de nouveaux membres et de nouvelles fonctionnalités de manière dynamique, indique Jochen Nickels. Tous les types de composants – capteurs, appareils mobiles, services périphériques et de cloud – sont des partenaires de communication potentiels, sans distinction. Selon lui, l’objectif de Coaty consiste à permettre à des systèmes autonomes d’interagir dans n’importe quelle configuration. « D’abord, il faut établir une communication non hiérarchique, grâce aux algorithmes de coordination distribuée adéquats. Il est ainsi possible d’intégrer des applications centralisées ou décentralisées dans un seul et même système. L’étape suivante consiste à exploiter pleinement le potentiel dudit système en y associant des éléments d’IA. »

Intégration au portefeuille de produits

L’objectif à moyen terme, explique Ralph Büsgen, est de réinjecter les connaissances acquises grâce à Coaty dans le système modulaire SIMOVE de Siemens, et d’apporter ainsi des innovations dans l’automatisation des applications logistiques basées sur des chariots sans cariste. À ses yeux, l’usine numérique de demain s’appuiera non seulement sur les services périphériques et de cloud, mais aussi sur les interactions entre les smartphones, les technologies mettables et les machines : « C’est ce que nous appelons "l’humain numériquement augmenté". »

Sandra Maria Wild - juin 2020

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