thyssenkrupp Materials IoT GmbH (tkMIoT) est une filiale de thyssenkrupp AG, le plus grand distributeur de matériaux du monde occidental. La société adopte Industry 4.0 et l'Internet industriel des objets (IIoT) pour améliorer la productivité et l'efficacité de la fabrication. Reconnaissant le potentiel de croissance des solutions IIoT, tkMIoT commercialise désormais sa plateforme IIoT développéee en interne, toii, en espérant aider d'autres fabricants à réaliser les gains d'efficacité que tkMIoT a déjà atteints.
Enjeux
Avec plus de 4 500 machines de fabrication dans les usines de thyssenkrupp Material Services, tkMIoT s'est efforcé de trouver une solution commerciale et souple pour améliorer la productivité des usines tout en conservant des installations de production éprouvées mais souvent non standardisées. Les offres des grands fournisseurs de plateformes étaient complexes et rigides, et ne permettaient pas le type de collecte de données connectées dont tkMIoT avait besoin.
Solution
tkMIoT a développé sa propre plateforme IIoT qui est capable de répondre aux besoins numériques de l'entreprise en matière d'intégration de systèmes et de services en atelier tout en travaillant avec l'infrastructure existante. toii permet à un large éventail de machines et d'équipements de production de différents fabricants de communiquer entre eux. Cette solution, rendue possible par un logiciel développé par tkMIoT et du matériel Intel, est maintenant Intel® IoT Market Ready Solution et est disponible pour d'autres fabricants qui cherchent à numériser leurs usines.
Résultat
La gamme complète des machines de tkMIoT peut désormais être connectée à la plateforme numérique de bout en bout de l'IIoT de l'entreprise, toii. Selon tkMIoT, l'automatisation des processus grâce à la plateforme toii a permis de réduire les temps d'arrêt jusqu'à 50 % et d'augmenter la production de 20 % par rapport à l'année précédente 1 L'interface utilisateur de toii permet aux employés de tkMIoT d'utiliser la plateforme de manière efficace et ergonomique. Diverses procédures manuscrites sujettes à erreur ont également été éliminées.
Trouver une plateforme évolutive, complète et souple
Le commerce entre entreprises (B2B) dans le secteur industriel est un défi. Les livraisons à la chaîne d'approvisionnement sont généralement attendues « juste à temps » ou « juste dans l'ordre ». En outre, le marché étant soumis à une forte pression sur les prix, il est impératif que les fabricants rationalisent autant que possible leurs processus. Reconnaissant que les usines intelligentes avaient du potentiel et que les experts de l'IIoT ont évalué le marché de l'IIoT à 71,7 milliards de dollars en 2019 et s'attendent à ce qu'il atteigne 156,6 milliards de dollars d'ici 2024 (voir figure 1), tkMIoT a décidé de rendre les opérations existantes plus efficaces et performantes en y ajoutant les dernières technologies numériques. Un domaine d'intérêt particulier a été les ateliers de tkMIoT. tkMIoT a cherché à renforcer ses activités en mettant en place une chaîne de production entièrement numérisée qui pourrait relier tous les équipements des ateliers, qu'il s'agisse de machines modernes ou de machines fiables datant d'une époque antérieure au numérique.
Mais alors que tkMIoT explorait les options commerciales disponibles pour une plateforme IIoT, elle a constaté qu'aucune architecture appropriée n'était disponible. Les solutions disponibles n'étaient pas assez souples pour améliorer la productivité des usines tout en conservant les installations de production éprouvées mais souvent non standardisées de tkMIoT. De plus, ces solutions étaient très complexes tout en n'étant pas encore en mesure de répondre aux exigences de tkMIoT en matière de collecte de données.
Figure 1. Le marché de l'Internet industriel des objets (IIoT) devrait atteindre une valeur de 156,6 milliards USD d'ici 2024 2
Plateforme pour l'Internet industriel des objets (IIoT) de bout en bout basée sur la technologie Intel
Dans le monde de la production numérisée, le client définit une commande, les processus de production ultérieurs se déroulent de manière indépendante et automatique, tandis que le système protège contre les temps d'arrêt imprévus et les perturbations liées à l'approvisionnement. Ainsi, les coûts de production peuvent être réduits. Pour rendre tout cela possible, toii profite d'une grande variété d'options matérielles et logicielles Intel. De la technologie des passerelles à la connectivité et à l'intelligence artificielle à la périphérie, en passant par l'analyse avancée sur site ou dans le Cloud, toii ouvre la voie à un avenir intelligent et fondé sur les données pour toutes les entreprises, quelle que soit leur taille.
La solution consiste en des serveurs et des PC industriels (IPC) prêts à l'emploi, avec les ressources de stockage et de mise en réseau nécessaires. Les serveurs sont alimentés par des processeurs Intel® Xeon® Scalable et des unités de stockage SSD Intel® SATA et NVMe de grande capacité avec une carte d'interface réseau (NIC) Intel® Ethernet de 10 GBE. Les IPC sont équipés de processeurs Intel® Core™ i3 et i5 et d'unités de stockage SSD NVMe de haute performance, avec un contrôleur Ethernet Intel®.
Outre l'application de base, toii comprend sept modules supplémentaires qui assurent la collecte de données, le contrôle des machines, les fonctions de connectivité sans fil, la surveillance de l'état des machines, la visualisation des données, etc. Grâce aux modules individuels de toii, la plateforme peut être personnalisée pour servir de nombreuses possibilités d'applications polyvalentes. Grâce à sa structure modulaire, toii est très évolutive. Qu'un fabricant soit en bonne voie pour adopter pleinement Industry 4.0 ou ne débute, toii peut être mis en œuvre pour s'adapter à une grande variété de cas d'utilisation.
« Le rythme de l'innovation s'est considérablement accéléré ces dernières années et les processus sont de plus en plus numérisés et connectés. Dans cet environnement, il est de plus en plus important pour les entreprises d'avoir des partenaires compétents sur lesquels elles peuvent compter pour trouver des solutions innovantes afin de s'assurer des avantages concurrentiels et de prendre pied dans l'Industrie 4.0. Nous avons créé thyssenkrupp Materials IoT GmbH (tkMIoT) pour répondre à ce besoin » - Sebastian Lang, directeur général, thyssenkrupp Materials IoT GmbH
Quelques cas d'utilisation de l'Internet industriel des objets (IIoT) pour toii
- Collecte de données sur les machines (connexion, transfert, stockage)
- Collecte de données de production auprès des utilisateurs et des appareils
- Automatisation des machines avec communication bidirectionnelle
- Visualisation des données de production, par exemple pour l'analyse comparative
- Intégration de données provenant de sources de données tierces telles qu'une application de planification des ressources de l'entreprise
- Analyse de périphérie pour l'optimisation de la production
- Consolidation de la charge de travail pour les processus de production et les données
- Intégration du système d'exécution de la fabrication (MES)
- Assurance qualité avec contrôle de la production en temps réel
La collaboration fusionne l'informatique et l'expertise manufacturière
Une plateforme IIoT est une combinaison de matériel et de logiciel. tkMIoT avait une connaissance approfondie de ses équipements de fabrication et des types de connexions nécessaires pour automatiser et rationaliser les services en atelier. Mais elle n'avait pas une grande expertise en matière de développement de logiciels. Intel, d'autre part, est un leader de l'Industrie 4.0 avec une expérience considérable dans le développement de solutions IIoT pour un large éventail de cas d'utilisation. En travaillant ensemble, tkMIoT a pu construire une solution de bout en bout, en développant son propre logiciel et en choisissant la bonne combinaison de technologies matérielles habilitantes. Les experts techniques et les ingénieurs d'Intel ont soutenu le développement de toii par tkMIoT, aidant l'entreprise à atteindre de nouvelles normes de production et à accélérer ses activités.
Et tandis que toii aide tkMIoT à transformer numériquement ses usines, la société avait une vision plus large. L'objectif était de partager la plateforme avec d'autres fabricants du monde entier, afin de favoriser l'adoption de l'Industrie 4.0 au niveau mondial. Attirée par l'architecture complète d'Intel, sa technologie de la périphérie au Cloud de classe mondiale et son solide écosystème de partenaires, tkMIoT a décidé de commercialiser toii sous la forme d'un programme Intel IoT Market Ready Solutions. Ce programme contribue à ouvrir de nouveaux canaux qui peuvent permettre aux entreprises de choisir plus facilement des partenaires offrant des solutions qui fonctionnent vraiment. En aidant à faire connaître la solution toii, Intel peut aider l'Industrie 4.0 à devenir une réalité pour un nombre croissant de fabricants.
Connectivité dans l'ensemble de l'atelier
La gamme complète de machines, telles que les compas, les scies à ruban manuelles et les systèmes de production à plusieurs étages, ainsi que les systèmes informatiques de tkMIoT peuvent désormais être connectés à toii. tkMIoT a implémenté avec succès toii sur plus de 30 sites depuis 2017. L'automatisation des processus grâce à la plateforme de toii a permis de réduire les temps d'arrêt jusqu'à 50 % et d'augmenter la production de 20 % par rapport à l'année précédente 3.
« Nous avons choisi Intel comme partenaire parce qu'Intel dispose d'une architecture complète et d'une technologie de pointe de classe mondiale. Avec le programme Intel IoT Market Ready Solutions, Intel nous offre de nouveaux canaux pour trouver des clients ainsi que des partenaires, avec de véritables solutions prêtes pour le marché dans le secteur de l'Internet des objets (IoT) » - Sebastian Lang, directeur général, thyssenkrupp Materials IoT GmbH
L'interface utilisateur de toii permet aux employés de tkMIoT d'utiliser la plateforme de manière efficace et ergonomique. Diverses procédures manuscrites sujettes aux erreurs ont également été éliminées du processus et remplacées par des données numériques, ce qui a contribué à réduire les erreurs humaines, telles que les erreurs qui peuvent se produire lors de la restitution de notes manuscrites dans des documents numériques.
Grâce à sa structure modulaire, toii est très évolutif car il permet à des machines de différentes marques et générations de communiquer entre elles. toii peut être mis en œuvre même lorsque les entreprises commencent tout juste à découvrir les avantages de l'Industrie 4.0. Et alors que d'autres solutions exigent souvent que les machines puissent transférer des données directement dans un Cloud, toii permet également de conserver les données sur place, ce qui facilite leur mise en œuvre dans un environnement d'atelier existant. Les avantages spécifiques que tkMIoT a connus en déployant le toii dans ses usines sont notamment les suivants :
- Utilisation optimisée des machines
- Automatisation de l'ensemble des processus de production
- Possibilité de regrouper les ressources et d'optimiser leur utilisation tout au long de la chaîne de valeur
- Visibilité sur l'état, l'avancement et les performances de la production à tout moment et possibilité de relier la planification de la production aux données de production réelles
- Prévention des défaillances imminentes des machines grâce à la maintenance prédictive
- Fourniture d'informations actualisées pour la direction de l'atelier, qui sont réinjectées dans l'amélioration continue des technologies et des processus
Maintenant que tkMIoT a réussi à faire de la transformation numérique le cœur de son activité, l'entreprise souhaite aider d'autres entreprises à franchir ce pas. Des consultants tkMIoT expérimentés peuvent aider d'autres fabricants à adopter toii en tant que solution prête pour le marché ; une équipe d'ingénieurs en logiciels DevOps peut élaborer des solutions personnalisées pour une grande variété de cas d'utilisation.
Histoire d'une réussite client : thyssenkrupp Materials Schweiz AG
thyssenkrupp Materials Schweiz AG fabrique des produits semi-finis métalliques qui doivent être usinés selon des spécifications précises. Ces produits sont utilisés dans plusieurs secteurs, notamment la fabrication d'additifs, l'aérospatiale, les applications de moulage par injection de plastique, la production de pièces d'horlogerie et la technologie médicale.
Le maintien d'une qualité optimale exige une surveillance constante des machines qui scient, moulent, broient et travaillent les métaux. Si l'état d'une machine change, une réaction rapide est nécessaire pour éviter un travail de moindre qualité ou des dommages au produit. Mais avec plus de 40 machines à entretenir, l'analyse manuelle de la productivité d'une machine prenait énormément de temps.
thyssenkrupp Materials Schweiz AG a collaboré avec thyssenkrupp Materials IoT pour déployer toii, la plateforme d'Internet industriel des objets (IIoT) développée par thyssenkrupp Materials IoT. La plateforme toii permet de recueillir et d'analyser les données de tous les composants de fabrication de thyssenkrupp Materials Schweiz AG, et sert ainsi de base pour optimiser la production et passer à l'Industrie 4.0.
Les résultats :
- Les processus automatisés de toii ont permis de réduire les temps d'arrêt des machines de plus de 10 %4
- Les travailleurs peuvent réagir rapidement en cas de défaillances ou de perturbations pour rétablir la productivité.
- L'accumulation de données sur les machines permet une analyse intelligente des pannes récurrentes et l'élaboration de mesures d'atténuation.
- Les données sur l'utilisation des machines peuvent conduire à des améliorations de l'efficacité.
- Une automatisation et une optimisation accrues contribuent à réduire la charge de travail des employés afin qu'ils puissent travailler sur des services productifs supplémentaires.
Gros plan sur thyssenkrupp et thyssenkrupp Materials IoT GmbH
Le portefeuille de services de thyssenkrupp va de la fourniture de matières premières et de base de haute qualité aux services techniques et au développement de processus intelligents dans l'automatisation, la chaîne d'approvisionnement étendue et la gestion des entrepôts et des stocks. L'entreprise dessert 250 000 clients dans le monde entier. En 2019, thyssenkrupp a créé une filiale, thyssenkrupp Materials IoT GmbH (tkMIoT), qui se concentre sur la fourniture de solutions intégrées pour connecter la production et numériser les chaînes de valeur des clients, dans le but de soutenir d'autres entreprises dans leur transition vers la production numérisée. tkMIoT dispose d'une équipe expérimentée ayant une grande expérience des projets industriels et combine une culture de start-up avec les traditions d'un groupe mondial ayant plus de 200 ans d'expérience industrielle combinée.