Les entreprises manufacturières mondiales se sont aujourd’hui engagées sur la voie de l’industrie 4.0 pour libérer la puissance des données issues de leurs systèmes TI, TO, IdO, chaîne d’approvisionnement (entrante et sortante), systèmes de production, applications d’entreprise/SaaS/Lignes d’affaires (LoB), etc., dans le but de fournir les bonnes données et informations aux parties prenantes appropriées au bon moment afin de prendre des décisions éclairées. Définies de façon très simplifiée, les éléments et moteurs pour la convergence TI/TO, du point de vue industriel, sont les suivants :

1. Nouvelles technologies introduites par les fournisseurs et les mégatendances
2. Demande d’utilisation efficace des données
3. Les menaces en cybersécurité exigent une prise de conscience et un contrôle globaux
4. Recommandations IEC62443, telles que les zones réseau et couches pour la sécurité industrielle
5. Optimisations de l’utilisation des ressources
6. Défis liés au partage des connaissances

Avant d’aborder les considérations, nous passerons brièvement en revue le modèle pyramidal CIM (production intégrée par ordinateur), qui constitue le point de vue architectural de la convergence TI/TO.

Figure 1 : Architecture de convergence TI/TO

Points clés à noter

• La fréquence et la réponse déterministe en temps réel se situent près de la machine et des contrôleurs – Exemple : Lire le capteur, exécuter la logique et actionner les entraînements nécessaires (automates programmables, contrôleurs embarqués, etc.). Il s’agit d’une boucle cyclique qui se répète à chaque cycle de balayage.
• Augmentation de la taille et de la valeur des données – À mesure que l’on monte vers le centre de données corporatif, le nombre et la portée des points de données recueillis et analysés augmentent. Ceci est l’un des moteurs essentiels de la convergence des environnements TI/TO où les organisations cherchent à tirer la valeur des données, que ce soit à l’infrastructure périphérique ou dans le nuage.

Avec ce contexte, cet article de blogue abordera les cinq considérations essentielles au succès d’une intégration TI/TO :

1. Équipe interfonctionnelle TI/TO
2. Élaborer des modèles d’architecture de référence – Être ouvert et flexible
3. Demander conseils et habilitation auprès de partenaire(s) et fournisseur(s)
4. Revoir la stratégie d’exploitation – L’approche traditionnelle doit être revue
5. Contribution à la fonction de gestion des connaissances 4.0 – Bénéfices à long terme

Équipe interfonctionnelle TI/TO

De nombreuses organisations ont formé un groupe Centre d’excellence (CdE) couvrant l’IdO, RA/RV, chaîne de blocs, et 5G en tant que technologies émergentes. Toutefois, il faut un effort coordonné de la part de l’équipe TI en fabrication, de la TI d’entreprise et d’une équipe d’experts TO pour amener de nombreux cas d’utilisation à forte valeur commerciale (par exemple, l’analyse de grandes données industrielles) en production. Typiquement, une structure d’équipe similaire à celle présentée ci-dessous serait une bonne formation. Cette équipe, idéalement, possède et doit être tenue responsable de l’approbation/l’autorité de passage pour les lancements de nouveaux cas d’affaires à l’usine.

Exemple de cas d’affaires :

Comment améliorer la productivité de l’opérateur à l’aide d’un casque de RA ?

Il y a une multitude de considérations pour amener ce cas à un état opérationnel, comme indiqué ci-dessous :

1. Commanditaire du programme, responsable du programme Industrie 4.0 de l’entreprise.
2. Directeur du programme, responsable du programme de convergence TI/TO.
3. Experts en la matière (EM) provenant de divers départements ayant de nombreuses années d'expérience dans leur unité, qui comprennent leur portefeuille actuel et qui doivent être en mesure de naviguer dans leur organisation pour favoriser un changement positif :
   • Réseau industriel TO
   • Sécurité industrielle TO
   • Actif(s) TO et ses canaux d’automatisation
   • Espace de travail TI d’entreprise
   • Réseau TI d’entreprise
   • EM centre de données et périphérie IIoT
   • Architecte infonuagique public

De telles initiatives dans une usine auront un effet ricochet dans plusieurs usines à l’échelle mondiale, mais il faut garder à l’esprit que la configuration de chaque usine diffère en termes de montage et de dynamique. L’équipe doit garder cela à l’esprit lorsqu’elle tente l’initiative dans une usine. Un moyen de réduire la perte de connaissances est de concevoir une fonction de gestion du savoir. Cela fait aussi partie des considérations (voir la note sur la gestion du savoir à la fin de ce blogue).

Élaborer des modèles d’architectures de référence – Être ouvert et flexible

L’équipe de base étudie la situation actuelle des problèmes de convergence TI-TO, analyse les risques et les lacunes dans plusieurs domaines – y compris, sans s’y limiter, le réseau, l’évaluation des menaces et des vulnérabilités de sécurité, les opérations spécifiques aux fournisseurs pour les actifs, ainsi que la catégorisation des actifs critiques ou non. En général, l’équipe qui élabore les modèles de connectivité architecturale devrait appliquer les principes directeurs décrits dans la Recommandation sur la sécurité des systèmes de contrôle industriels par le NIST.

D’après mon expérience de discussions avec différents experts du secteur, le sujet qui revient fréquemment est IIoT Edge Infrastructure – Est-ce un point tournant pour l’intégration TI-TO ? La réponse est OUI. La figure ci-dessous est un exemple de cas de référence sur comment sécuriser une périphérie IIoT sur le plancher de production :

Figure 2 : Sécurisation de l’infrastructure de périphérie – Architecture de référence

Sécurisation de la périphérie sur le bus de terrain

La périphérie est connectée directement au bus de terrain à l’aide de protocoles propriétaires comme Modbus. Dans ce cas, il est recommandé de placer le client périphérique entre deux pare-feu (DPI – pare-feu d’inspection approfondie des paquets et un autre pare-feu connecté au réseau de l’entreprise). Un pare-feu DPI est nécessaire afin d’analyser les paquets de commandes provenant du réseau TI et ne permettre/refuser que les paquets autorisés à communiquer avec des dispositifs TO.

L’une des décisions importantes que l’équipe de convergence TI/TO doit prendre est la sécurisation de l’infrastructure client périphérique, OPC-UA et OPC-DA sur le réseau d’usine. Nos capacités et services peuvent activer sans heurt la transformation de votre réseau industriel Industrie 4.0.

L’une des décisions importantes que l’équipe de convergence TI/TO doit prendre est la manière de sécuriser l’infrastructure du client périphérique, OPC-UA, OPC-DA sur le réseau de l’usine.

Dans la même veine, Microsoft et AWS capitalisent et lancent de nouvelles offres actuellement. Les thèmes de base derrière leurs offres incluent :

1. Calcul en périphérie
2. Transfert de données
3. Stockage des données

À titre d’exemple, AWS propose désormais AWS Snowball, une solution déployée sur les sites d’usines pour recueillir et analyser les données de fabrication, dans le but ultime d’adapter les processus et d’améliorer la sécurité, l’efficacité, la productivité et même anticiper les défaillances. Au fil du temps, ces données (l’infrastructure périphérique est envoyée à un centre de données AWS) sont rapatriées dans AWS afin d’être analysées à grande échelle, ce qui permet de faire ressortir des tendances ou des schémas pertinents. Il s’agit également d’une des méthodes sécuritaires pour transférer des données vers le nuage.

Pour obtenir davantage d’informations sur les modèles d’architectures de référence et les approches, consultez notre livre blanc sur l’informatique en périphérie et les architectures de référence IdO

Modélisation du réseau jumeau TO – Dois-je investir ? Tandis que des auteurs et conférenciers reconnus vantent la technologie jumeau numérique, réfléchir à la modélisation et à la simulation de réseaux jumeaux TO est une initiative remarquable à moyen ou long terme.

Modélisation de réseau jumeau TO – Dois-je investir ? Tandis qu’auteurs et conférenciers abordent le jumeau numérique, envisager la modélisation et la simulation de jumeaux TO est une excellente initiative à moyen-long terme.

Consultez notre article de blogue sur lesjumeaux numériques pour plus d’information.

Les experts architecturaux doivent avoir accès à des forums externes, évaluer les meilleures pratiques, cadres de référence, outils, et bénéficier d’un budget suffisant pour réaliser les pilotes. Flexibilité, ouverture d’esprit et volonté d’expérimenter aideront les équipes d’architecture à déchiffrer non pas ce qui est correct, mais plutôt ce qui est approprié – un message important à transmettre au(ux) commanditaire(s) du projet.

Demander conseils et habilitation auprès de partenaire(s) et fournisseur(s)

Dans la continuité du point précédent, l’équipe centrale doit rechercher l’expérience et le savoir-faire auprès des fournisseur(s) et partenaire(s) de leur parcours. Bien que cette contribution soit déjà en cours dans diverses entreprises, certaines questions demeurent :

• Vos fournisseur(s) et partenaire(s) font-ils partie de votre équipe centrale élargie dans cette initiative ?
• Vos fournisseur(s) et partenaire(s) bénéficient-ils d’indications claires et d’un mandat de contribution précis ?
• Aujourd’hui, de nombreux fournisseurs OEM proposent de nouveaux produits connectés dans le secteur TO. Dans quelle mesure les manufacturiers intègrent-ils de nouveaux produits sur leurs lignes de production ? Exploitent-ils toutes les capacités offertes ?
• Vos fournisseur(s) et partenaire(s) y voient-ils des bénéfices, y investissent-ils temps et argent ?

En tant qu’OEM, vous collaborez certainement avec de nombreux intégrateurs de systèmes ou fournisseurs mondiaux de services qui assurent la maintenance de votre centre de données, réseau et applications TI. Ces entreprises deviennent les orchestrateurs de l’information, qui interviennent d’un point de vue ouvert (partenaire, fournisseur, ou vendeur) et qui possèdent généralement une connaissance de l’industrie sur les tendances et motifs émergents. Les entreprises manufacturières devraient impliquer des fournisseurs mondiaux de services/intégrateurs systèmes afin d’orchestrer l’information issue d’autres expériences Industrie 4.0 et les aider à faire évoluer leurs opérations pour soutenir la convergence TI/TO.

Une question supplémentaire à adresser aux manufacturiers est donc la suivante : Dans quelle mesure collaborez-vous avec des intégrateurs mondiaux (IS) dans vos initiatives de convergence TI/TO ?

Revoir la stratégie d’exploitation – L’approche traditionnelle doit être revue

Il est essentiel de comprendre et de catégoriser les actifs TO et TI avant d’aller plus loin. À titre d’exemple, les actifs TO comprennent les capteurs, moteurs, jauges et autres dispositifs électroniques intelligents comme les unités terminales à distance (RTU), contrôleurs logiques programmables (PLC), ou interfaces homme-machine (IHM).

Regardons maintenant les actifs TI dans l’espace TO. Ce sont des actifs positionnés à l’intérieur des cellules d’usine TO, espaces de travail, etc. Ils sont aussi appelés actifs d’espaces industriels. Parmi ceux-ci, on retrouve les PC industriels, postes d’ingénierie, équipements réseau tels que routeurs, commutateurs, pare-feu, passerelles, etc. Outre les équipements de base, il peut s’ajouter des actifs tels que tablettes, IHM montés sur AGV, lecteurs RFID portatifs, etc.

Voyons le paysage opérationnel à la figure ci-dessous :

Figure 3 : TI/TO – Couverture du cadre de services

Veuillez noter qu’un actif TI dans un environnement TO n’est pas un ordinateur, mais un outil ou une machine en tant que tel. Imaginez qu’un poste de travail Windows 7 est connecté à une machine CNC, muni UNIQUEMENT du logiciel CNC utilisé par l’opérateur. Ce poste n’a pas accès à Internet, ses ports réseau sont désactivés, pas de messagerie, et son OS contient seulement les pilotes nécessaires aux communications spécifiques. Ce n’est PAS un ordinateur ordinaire, mais bel et bien une machine.

Du point de vue des opérations, une nouvelle prestation de service serait nécessaire, combinant à la fois le portefeuille TO et TI, comme les actifs TO de machine, le réseau LAN de plancher, le Wi-Fi, les espaces industriels (postes de travail, tablettes, etc.), et l’infrastructure d’informatique en périphérie. Par exemple, les incidents TO seront répartis en événements mécaniques, électriques et applicatifs TI. Ces incidents – de même que ceux issus des actifs TI, infrastructure réseau TO, plans de périphérie, etc. – devraient être gérés dans un système centralisé unique. Il est fort probable qu’un nouveau cadre de services TI/TO, couvrant tous les éléments ci-dessous, doive être géré par un fournisseur de services :

1. Gestion des approvisionnements
2. Gestion de l’installation, configuration et maintenance
3. Gestion des inventaires
4. Conception et déploiement d’un service industriel de plancher
5. Surveillance et gestion 24/7
6. Services de sécurité et audits
7. Gouvernance
8. Gestion des SLA

L’ensemble du portefeuille de services doit être géré et offert sous forme de service par des fournisseurs mondiaux possédant des relations solides et une capacité démontrée auprès des fournisseurs de machines TO, équipements TO, équipements informatiques industriels, fournisseurs d’équipements réseaux, etc.

Ces services devraient figurer dans un catalogue à l’intention des manufacturiers, qui pourront sélectionner les offres correspondant à leurs besoins.

Contribution à la fonction de gestion des connaissances 4.0 – Bénéfices à long terme

L’ampleur de l’acquisition de connaissances à partir des machines et des humains sur le plancher de production est inimaginable. Il doit donc exister un mécanisme ou une plateforme pour récolter et alimenter l’information en continu. Par exemple, sous la forme la plus simple, une application mobile permettant aux travailleurs d’usine de créer, standardiser, partager, et accéder à du contenu critique pour les opérations quotidiennes, tout en vivant directement l’expérience de la résolution d’incidents. Rendre ce contenu centralement disponible et facilement accessible aidera le personnel du plancher à améliorer la productivité, la sécurité, et à réduire les arrêts. Imaginez de l’information générée dans une usine réutilisable dans d’autres usines à l’échelle mondiale.

Ceci est souvent relégué au second plan dans le cadre global de service ; pourtant, les manufacturiers devraient obliger les équipes travaillant sur le plancher à alimenter régulièrement ce savoir selon leur vécu. Des SLA spécifiques devraient être mis en place pour évaluer le fournisseur de service sur cette fonction, car elle recèle des bénéfices à long terme.

L’avenir de la convergence TI/TO

Il est essentiel de comprendre que la gouvernance appropriée et la transformation culturelle à l’intérieur de votre organisation sont plus importantes et fondamentales que toute transformation technologique. Les équipes TI et TO doivent collaborer afin d’assurer la continuité opérationnelle et maintenir un environnement numérique sécurisé. 90 % des entreprises du secteur TO ont déclaré avoir subi au moins une atteinte à la sécurité de leur infrastructure au cours des deux dernières années, entraînant une perte d’informations confidentielles ou une interruption des opérations, selon un des grands cabinets de consultation. Ainsi, la convergence, appuyée d’une feuille de route technologique complète et d’une sécurité robuste, s’avère inévitable – d’autant plus avec la crise actuelle.

J’ai tenté de présenter ce que je considère être les cinq étapes critiques d’une initiative de convergence TI/TO réussie, en gardant les moteurs de l’Industrie 4.0 comme objectif premier pour les manufacturiers.

Quels sont vos défis dans les initiatives d’intégration TI/TO et leurs moteurs ? Comment gérez-vous ces programmes ? Contactez-nous à iotworks@hcltech.com !