Nouvelles

May 26, 2023

Siemens

Lorsque VMware a développé une machine virtuelle (VM) efficace pour l'exploitation des ordinateurs

Lorsque VMware a développé une machine virtuelle (VM) efficace pour les systèmes d'exploitation informatiques, elle a transformé l'informatique et a finalement ouvert la voie au cloud et aux services informatiques modernes. Aujourd'hui, Siemens ouvre la voie à une machine virtuelle pour le cerveau des équipements industriels appelée automate programmable industriel (PLC).

Ce n'est pas le premier PLC virtuel (vPLC), mais il vient de Siemens, qui fournit le cerveau d'environ un tiers des PLC actuellement dans les usines, les centrales électriques, les installations de traitement de l'eau et d'autres industries. Ils viennent de présenter le premier travaillant dans les équipements de production et ont montré comment il pourrait être intégré dans l'écosystème de cloud industriel de Siemens qu'il appelle le portefeuille Xcelerator.

Cela ouvrira la voie à l'introduction de la technologie opérationnelle (OT) dans le cloud et à sa connexion aux systèmes informatiques. De plus, cela aidera à apporter les types de processus de développement logiciel agiles lancés dans le cloud aux équipements industriels.

Attention, les gens n'exploiteront pas directement l'équipement de l'usine à partir du cloud. Les équipements critiques et coûteux en matière de sécurité ne peuvent pas tolérer le type de retards que nous sommes prêts à subir pour accéder à Slack ou Zoom. Siemens développe plutôt une stratégie consistant à exécuter des vPLC sur un cloud privé fonctionnant dans des usines et des installations situées à côté ou directement connectées à des équipements industriels via des réseaux à faible latence et résilients.

Un deuxième avantage de cette approche est qu'elle étend l'utilité et la testabilité des jumeaux numériques pour les équipements. En plus de pouvoir concevoir les appareils physiques, les testeurs pourront exécuter différentes configurations de vPLC sur l'appareil pour identifier et résoudre les problèmes plus tôt dans le cycle de développement. Ils pourraient également explorer virtuellement l'impact de différents algorithmes de contrôle pour améliorer la qualité ou le rendement du produit et prolonger la durée de vie de l'équipement sous-jacent.

CODESYS propose des VLC indépendants du matériel depuis plus de 20 ans, promettant des économies de coûts dans l'acquisition de matériel, une flexibilité accrue et des mises à jour de sécurité améliorées. La société promet de permettre aux entreprises de transformer n'importe quel système moderne en un contrôle industriel prenant en charge les ordinateurs Windows, Linux et ARM.

L'année dernière, Software Defined Automation a annoncé un partenariat avec VMware pour exécuter des API virtuels sur n'importe quel serveur x86 avec un temps de cycle inférieur à 10 millisecondes. SDA a développé un flux de travail DevOps pour la technologie opérationnelle prenant en charge la gestion basée sur le cloud des automates existants, un outil de gestion des versions et de collaboration basé sur Git et un serveur de périphérie pour l'exécution des automates.

En raison de l'intégration plus étroite avec son propre écosystème industriel, Siemens a pu réduire le temps de cycle à 1 milliseconde, étendant encore les cas d'utilisation. Les nouveaux vPLC s'exécutent sur des périphériques de périphérie virtuels, qui peuvent s'exécuter sur des machines virtuelles telles que le serveur EXSI et vSphere. À l'avenir, ils pourront également fonctionner sur Kubernetes.

Bernd Raithel, directeur de la gestion des produits et du marketing au sein de l'unité commerciale Factory Automation de Siemens Digital Industries, déclare :

Il existait auparavant des SoftPLC, c'est-à-dire des automates fonctionnant sur un IPC, mais jusqu'à présent, il n'était pas possible d'exécuter des automates dans un environnement virtuel en raison du manque de fonctionnalités en temps réel pour garantir un temps de réponse suffisant. Au cours des dernières années, les fonctionnalités temps réel des processeurs et des environnements de virtualisation se sont améliorées au point qu'il est désormais possible d'exécuter un automate dans des environnements virtualisés avec des temps de réponse de 1 ms. Avec l'augmentation des charges de travail dans les processus de fabrication pour le contrôle qualité, le suivi et la traçabilité et la maintenance prédictive, le contrôle PLC n'est qu'une des nombreuses applications exécutées pendant la fabrication. L'exécution de tous ces processus dans des environnements virtualisés permet de gérer et de déployer ces applications de manière centralisée, augmentant ainsi la flexibilité nécessaire pour modifier la fabrication selon les besoins.

La nouvelle technologie virtuelle viendra compléter plutôt que remplacer les automates matériels existants, tout comme les VM n'ont pas remplacé le besoin de serveurs bare metal pour les applications les plus performantes. Les contrôleurs matériels sont extrêmement robustes, fiables et utilisés depuis de nombreuses années. Les nouveaux vPLC offriront initialement le plus de valeur aux entreprises qui recherchent une production plus flexible. Ils faciliteront la mise à l'échelle et le réglage fin des applications d'automatisation sans dépendre d'un matériel spécifique.

Ils faciliteront également le transfert du contrôle vers une sauvegarde en cas de problème avec le contrôleur principal. Alors que les équipements industriels les plus critiques pour la sécurité aujourd'hui peuvent avoir besoin d'une sauvegarde parallèle, cela permettra aux équipes d'assurer la résilience avec le même type d'approche utilisée dans le RAID aujourd'hui, où un système peut fournir une tolérance aux pannes à plusieurs systèmes principaux au lieu d'un seul.

Cela pourrait également étendre le rôle des magasins d'applications dans l'alimentation des équipements industriels à l'avenir. Par exemple, des experts dans différents types de processus de fabrication pourraient coder leur expertise de domaine en images dorées approuvées, comme c'est le cas avec l'informatique aujourd'hui. Les entreprises peuvent les télécharger pour un processus spécifique, les versionner, puis les déployer sur une ou plusieurs machines. Si des problèmes sont découverts, ils pourraient revenir à la dernière version de travail. Raithel dit :

Les applications virtualisées (vPLC et autres) permettent aux entreprises de réagir plus rapidement aux conditions changeantes du marché et aux exigences de production. Comme sur un smartphone, les opérateurs peuvent ajouter et supprimer des applications en fonction du besoin actuel de leur production. Le fait que tout soit virtualisé rapproche également les mondes réel et numérique. Les entreprises peuvent exécuter leur API (vPLC) et leurs jumeaux numériques sur la même plate-forme et utiliser des jumeaux numériques pendant la production en tant que xDT (jumeaux numériques exécutables) et fournir une entrée supplémentaire à l'API pour contrôler le processus de production.

Un autre gros avantage est qu'il améliorera la capacité de collecter des données à partir de l'équipement pour améliorer la maintenance prédictive et les performances opérationnelles. Raithel explique :

Ces nouvelles offres permettent aux clients de collecter davantage de données à partir de leurs équipements d'automatisation (c'est-à-dire les nouveaux variateurs SINAMICS) et de mieux les améliorer avec l'ERP et d'autres données informatiques sur un dispositif vPLC/Virtual Edge afin de créer des algorithmes plus sophistiqués pour la maintenance prédictive, ce qui aidera les clients à réduire les temps d'arrêt et à orienter précisément la maintenance vers les besoins de la machine. Plus de données conduiront également à plus d'informations sur les processus de production, qui peuvent être réinjectées dans les jumeaux numériques de la machine et du processus de production, ce qui contribuera à améliorer les opérations de l'usine. Les charges de travail virtuelles sont gérées de manière centralisée, ce qui augmente la vitesse de réaction aux exigences de production changeantes et réduit le besoin de techniciens PLC sur chaque site, ce qui sera utile en raison des changements démographiques de la main-d'œuvre.

L'innovation dans le déploiement et la gestion des machines virtuelles a sous-tendu toutes les innovations majeures en informatique au cours des deux dernières décennies. Ces nouveaux travaux de virtualisation des automates pourraient également impacter les équipements industriels.

Un domaine où cela pourrait devenir critique est la sécurité. Les systèmes de contrôle industriels ont traditionnellement été protégés par l'obscurité, car les pirates familiarisés avec les équipements informatiques peuvent ne pas être familiarisés avec les subtilités des systèmes OT. L'impact de Stuxnet sur la destruction des réacteurs iraniens en 2010 a été un signal d'alarme pour l'impact dévastateur d'une cyberattaque sur l'infrastructure physique. L'évolution des vPLC robustes facilitera l'identification et la correction de telles vulnérabilités.

Le développement des vPLC facilitera également la virtualisation d'une plus grande partie de l'infrastructure pour faire évoluer les processus plus rapidement et avec une fiabilité accrue sur une ou plusieurs installations. Combiné à de meilleurs jumeaux numériques pour représenter l'équipement physique, il étendra également le concept d'infrastructure en tant que code à l'automatisation industrielle.

Image credit - Pixabay