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04
'20
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MEDIAWORLD
EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DANS LES USINES INTELLIGENTES : UN MOYEN EFFICACE DE RÉDUIRE LES COÛTS D'EXPLOITATION
Le concept d'usine intelligente évolue régulièrement depuis plusieurs années, se rapprochant de l'objectif consistant à assurer une communication harmonieuse entre l'ensemble des équipements de l'atelier et les systèmes de gestion généraux de l'entreprise. Au final, l'ambition est de garantir l'optimisation de la productivité et de la qualité, des devis et commandes à la production et l'expédition. Cette transition constitue également l'occasion idéale de traiter un aspect parfois négligé des opérations des usines intelligentes : l'efficacité énergétique.
Ces dernières années, une multitude de solutions innovantes et tournées vers l'avenir ont été lancées sur le marché. Elles offrent des fonctionnalités de comptage intelligent et en temps réel de la consommation d'électricité, de gaz et d'eau. Avec l'exploitation de celles-ci, l'efficacité énergétique peut être considérée comme un élément essentiel de l'Industrie 4.0.
Comme le prouvent de nombreuses études, les usines font partie des plus gros consommateurs d'énergie dans le monde. Il n'en demeure pas moins que l'électricité est essentielle à la continuité et à la qualité des procédés de production de A à Z. Il est donc vital de garantir l'efficacité énergétique en permanence.
La plupart des usines abritent des machines, systèmes et équipements qui consomment de l'énergie : machines-outils, lignes de production, convoyeurs, moteurs, systèmes de chauffage, ventilation et climatisation, chaudières, groupes électrogènes, éclairage, etc. Avec le déploiement de technologies intelligentes adéquates, les directeurs d'usine n'ont plus besoin d'effectuer des relevés de la consommation d'énergie à des intervalles prédéfinis, comme c'est le cas avec les systèmes de gestion de l'énergie classiques. Si ces derniers permettent d'obtenir un aperçu de la consommation d'énergie, ils ne peuvent ni contribuer à la réduire, ni dégager des tendances pour anticiper les pics, ni fournir des recommandations pour renforcer l'efficacité.
À l'inverse, la supervision intelligente permet d'effectuer en temps réel des analyses qui contribuent à optimiser l'efficacité énergétique. De plus, les compteurs intelligents permettent un suivi de la consommation d'énergie non seulement à son point de distribution, mais aussi à différents points de consommation au sein de l'usine.
La transparence des flux et données énergétiques sont essentiels à l'étude du potentiel d'optimisation. Lorsque ces flux sont aussi intégrés aux systèmes IoT dans le cloud, de précieuses informations peuvent être obtenues et utilisées pour optimiser l'ensemble de l'usine et des opérations de l'entreprise.
Au final, l'adoption dans le cadre de l'Industrie 4.0 d'un écosystème de solutions intelligentes qui favorisent l'efficacité énergétique présente de nombreux avantages dans divers domaines, notamment la gestion de l'énergie, la connectivité et la commande à distance des opérations industrielles. À l'image de celles présentées dans cet article, les solutions durables contribuent au renforcement de l'efficacité énergétique et de la productivité des activités industrielles, tout en garantissant des opérations plus sûres et connectées.
Tour d'horizon du marché
À Maisach en Allemagne, l'entrepôt et centre de distribution du grossiste en matériel électrique Rexel illustre parfaitement cette tendance, en tirant parti des dernières solutions de supervision de l'énergie dans le cloud de Siemens pour réduire ses coûts d'électricité annuels de 25 à 30 %.
« Les systèmes énergétiques et sources d'énergie renouvelables de plus en plus distribués nécessitent des solutions modernes et intelligentes, reposant sur le suivi de la consommation », explique Ricardo Radowski, directeur du développement commercial chez Rexel Allemagne.
Sur le site de Rexel à Maisach, les données sur l'électricité comme la tension, le courant et la puissance des lignes d'alimentation – et de chaque source de consommation jusqu'au niveau des machines – sont désormais enregistrées en permanence.
Le système de supervision électrique de Siemens inclut des logiciels et des appareils de mesure de la gamme Sentron. Plus de 100 équipements de la série 7KM PAC ont ainsi été installés. Outre les données sur l'énergie, ils fournissent des informations sur l'état précis de la distribution électrique, des relevés exacts et une meilleure gestion des pics de charge. Les valeurs mesurées permettent aussi d'évaluer l'état des systèmes et la qualité du réseau.
Par le biais de l'interface MindConnect Nano, les données énergétiques recueillies sur le site de Rexel sont directement transférées vers MindSphere, le système d'exploitation IoT ouvert dans le cloud de Siemens.
« Nous disposons désormais d'une visibilité sur les flux énergétiques », indique Ricardo Radowski. « Cela nous a permis de découvrir, non sans surprise, que l'éclairage représentait une part importante de notre consommation. Nous allons donc bientôt remplacer notre système d'éclairage par une solution plus intelligente, qui consomme 80 % d'électricité en moins. »
Rexel a installé la même solution dans son centre de distribution de Weisskirchen en Autriche, ce qui renforce encore l'intérêt de la connexion cloud.
« Nous avons décidé d'établir une connexion avec le cloud pour profiter des opportunités liées à la détention de plusieurs différents sites et des autres possibilités offertes », détaille Ricardo Radowski. « Par exemple, nous pouvons désormais facilement comparer l'efficacité énergétique des sites et partager des informations et bonnes pratiques. »
Suivi global de l'efficacité énergétique
La situation est similaire dans l'usine intelligente de Salonit Anhovo en Slovénie. Grâce à l'adoption d'une solution reposant sur la technologie LoRaWAN de Solvera Lynx, Salonit Anhovo se classe aujourd'hui parmi les 10 % des meilleures cimenteries européennes en termes d'efficacité énergétique.
Pour se conformer à la réglementation européenne et atteindre ses objectifs de réduction de la consommation d'énergie, Salonit Anhovo avait décidé de mettre en œuvre un projet de gestion de l'énergie.
« Notre entreprise voulait comprendre de manière approfondie le flux énergétique dans l'usine, et nous recherchions un système capable de traiter automatiquement les données sur la consommation d'énergie », explique Magda Gabrijelcic, responsable de l'énergie chez Salonit Anhovo.
Le projet nécessitait une solution sur mesure pour optimiser des procédés de production hautement énergivores : chaque année, Salonit Anhovo consomme plus de 90 GWh d'électricité, 8 GWh de gaz et 400 000 m³ d'eau. Le coût total de la consommation d'énergie de l'entreprise dépasse 6 millions d'euros par an.
Le projet s'avérait complexe en raison d'un environnement industriel hostile, avec un taux d'humidité élevé, des températures extrêmes et des zones de production très étendues.
« Les équipements LoRaWAN de Solvera Lynx nous ont aidé à mettre l'accent sur le potentiel d'économies d'énergie du projet, sans devoir se soucier d'aspects matériels comme le câblage », détaille Magda Gabrijelcic.
La transmission des données est assurée par l'équipement de communication ComBox.L, qui bénéficie d'une autonomie élevée et convient parfaitement aux environnements industriels difficiles. Au total, 36 équipements certifiés ComBox ont été installés : 11 compteurs de gaz, 10 d'eau, cinq d'air comprimé et 10 d'électricité. Les données sont regroupées et analysées par la plateforme logicielle GemaLogic.
Une fois le système de gestion de l'énergie reposant sur la technologie LoRaWAN déployé, Salonit Anhovo a rapidement obtenu des résultats concrets et atteint les principaux objectifs du projet : la supervision globale de l'efficacité et la réduction de la consommation d'énergie.
« Après 16 mois d'utilisation, nous sommes extrêmement satisfaits de notre choix », déclare Magda Gabrijelcic. « Le système de gestion énergétique composé des équipements ComBox.L CI, de la technologie LoRaWAN et du logiciel GemaLogic fonctionne parfaitement pour nous. »
Des résultats concrets en matière de réduction de la consommation d'énergie
Advantech a mis au point une solution matérielle et logicielle complète et intégrée permettant de transformer rapidement et facilement les usines en sites intelligents, à la rentabilité accrue. L'entreprise a d'ailleurs déployé sa solution sur ses propres sites.
« Notre modèle exclusif de cocréation reposant sur des partenariats avec des fournisseurs SRP nous permet de proposer une solution [matérielle et logicielle] complète sur mesure pour adopter l'Industrie 4.0 quasi-instantanément », explique Jash Bansidhar, directeur général d'Advantech. « Nous n'avons pas besoin de tout concevoir de A à Z pour chaque projet. Les différents éléments matériels et logiciels ont déjà été testés sur site et sont mutuellement compatibles, ce qui garantit un déploiement très rapide.
L'entreprise a conçu et perfectionné cette solution de modernisation pour mettre en œuvre l'Industrie 4.0 dans ses propres usines, ce qui lui a permis de renforcer considérablement la productivité et de réduire ses coûts de consommation énergétique. Le retour sur investissement a été très rapide.
En Europe, Advantech a installé un centre de maintenance à Eindhoven, aux Pays-Bas, qui illustre à merveille le potentiel de l'automatisation industrielle et des systèmes développés par l'entreprise. Les systèmes de gestion d'entrepôt, de contrôle en temps réel et de production sont surveillés via un tableau de bord numérique qui permet de maîtriser l'ensemble des données structurelles afin de garantir l'analyse constante des informations essentielles. Advantech peut ainsi démontrer concrètement aux clients et visiteurs les résultats obtenus en matière de productivité et d'efficacité énergétique.
AMÉLIORATION DE LA GESTION DE L'ÉNERGIE À L'AIDE DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
ABB et Verdigris Technologies ont développé des algorithmes d'apprentissage automatique pour anticiper les pics de consommation et identifier des stratégies de prévention. Plus précisément, ABB tire parti de l'intelligence artificielle (IA) pour aider les usines et autres bâtiments industriels à améliorer leur gestion de l'énergie et éviter les hausses de tarif appliquées aux pics de consommation électrique. L'entreprise a enrichi le système ABB Ability EDCS (Electrical Distribution Control System) de deux applications optimisées par l'IA : Energy Forecasting et Intelligent Alerts.
Energy Forecasting contribue à faire baisser le montant des factures d'électricité en diminuant les frais liés aux pics de demande. Intelligent Alerts utilise des algorithmes d'apprentissage automatique pour aider les clients à mieux gérer leurs ressources en identifiant les problèmes sous-jacents avant qu'ils ne prennent de l'ampleur.
ABB Ability Energy Forecasting tire parti des capacités de l'IA pour fournir aux directeurs d'usine des prévisions précises sur la consommation d'énergie. En bref, Energy Forecasting permet aux responsables de prendre des décisions à temps et de réduire les pics de consommation imprévus en replanifiant ou en désactivant les charges non critiques, et de tirer pleinement parti des tarifs variables selon les tranches horaires.
L'IA d'Energy Forecasting utilise les méthodes de réseau neuronal pour identifier et assimiler les tendances au sein d'un circuit ou liées à la consommation d'énergie d'une usine, tout en tenant également compte des données météorologiques. À l'aide des prévisions météo et des informations historiques, Energy Forecasting peut prévoir la consommation électrique en kW pour les 24 h à venir, en actualisant ses chiffres toutes les 15 minutes.
ABB Ability Intelligent Alerts utilise l'apprentissage automatique pour aider les clients à mieux gérer les ressources stratégiques. L'application se forme aux différents facteurs d'influence de l'usine et de ses principales ressources pour pouvoir limiter les distractions provoquées par les fausses alertes et la surcharge d'informations. Les équipes en charge des utilités peuvent ainsi se consacrer à des tâches plus productives. Intelligent Alerts identifie également les circuits importants et fournit des recommandations pour accélérer et améliorer les mesures correctives.
www.abb.com
SOLUTION NUMÉRIQUE POUR LA GESTION DE L'ÉNERGIE DANS LES USINES
Mitsubishi Heavy Industries (MHI) a lancé ENERGY CLOUD Factory, un ensemble de services qui tire parti des technologies d'IA et IoT. La solution s'adresse en particulier aux entreprises utilisant Energy Cloud, le service de solutions dédiées à l'énergie de MHI.
Grâce aux données acquises par Netmation eFinder, le système développé de manière indépendante par MHI pour recueillir des données sur les opérations des équipements, le système permet un suivi visuel des taux d'utilisation et de la consommation énergétique des équipements de production. De plus, les performances globales d'une usine peuvent être évaluées selon des paramètres permettant d'établir le score ENERGY CLOUD, un indicateur de performances clés récent qui intègre des indices de mesure de la productivité et de la consommation d'énergie des procédés. Une technologie d'IA exclusive permet également d'obtenir des prévisions sur les futures performances de l'usine.
www.mhi.com
SYSTÈME DE SURVEILLANCE DE CHARGE À COMMUNICATION IO-LINK
Weidmüller a lancé son système de surveillance de charge topGUARD à interface de communication IO-Link. Celui-ci fournit aux utilisateurs des options de commande à distance des opérations, des données d'exploitation permettant d'optimiser la surveillance d'état, et un suivi et une protection fiables des tensions systèmes 24 V. Cette mise en réseau intelligente des machines, armoires électriques et systèmes informatiques permet de créer des solutions de commande, de suivi et d'analyse totalement inédites.
IO-Link est considérée comme l'une des technologies essentielles à la mise en œuvre des concepts d'Industrie 4.0 et d'IoT. Avec le système de surveillance de charge topGUARD de Weidmüller, qui protège de manière intelligente les charges CC et communique via IO-Link, les utilisateurs ont la possibilité de mettre en œuvre des communications continues, de l'atelier jusqu'au cloud.
Il suffit de connecter le module IO-Link et d'intégrer un fichier IODD pour procéder au paramétrage et à la commande, et ainsi fournir à l'utilisateur toutes les données d'exploitation nécessaires.
www.weidmueller.com
Auteur : Bruno FORGUE
