Siemens et IoT: l'intégration transparente des mondes physique et virtuel

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Remarque TN: Cet article provient de la page officielle du site Web de Siemens intitulée «Images du futur». Siemens est un conglomérat basé en Allemagne et l'un des plus grands acteurs de la technologie de la technocratie. Il mène dans le Smart Grid, les éoliennes, l'automatisation d'usine et surtout, dans la création de l'Internet des objets (IoT), où les appareils se parlent et interagissent de manière autonome. 

Que ce soit dans les usines, les systèmes de gestion du trafic ferroviaire ou du trafic ou les systèmes de distribution d’énergie décentralisés, la tendance est à la mise en réseau de périphériques individuels avec des systèmes complets - un processus basé sur l’intégration du monde physique au monde virtuel des données. Le résultat est ce que Siemens appelle le Web des systèmes. À mesure que ce processus évoluera, il permettra à Siemens d’aider ses clients à enrichir leurs équipements existants grâce aux avantages de l’univers numérique, sans mettre en danger ni sacrifier la protection des données ou la propriété intellectuelle.

Notre vie quotidienne est remplie par de plus en plus de dispositifs permettant aux utilisateurs de connaître le statut d'un objet via Internet ou le Cloud. Parmi les exemples de cette tendance, citons les brassards de suivi de la condition physique, les capteurs qui surveillent le niveau d'humidité des plantes et les maisons qui apprennent à régler leur chaleur et leur éclairage en fonction du mode de vie de leurs résidents. Au fur et à mesure que ce processus évolue, il est réaliste de s’attendre à ce que chaque "chose" soit équipée d’une adresse Internet, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités d’interaction avec ces "choses".

Ce paradigme de l’Internet des objets (IoT) ouvre d’immenses possibilités à Siemens. Après tout, Siemens est un acteur majeur dans la combinaison de matériel et de logiciels, par exemple dans les solutions d’automatisation pour la production, dans les systèmes de gestion du trafic ferroviaire et du trafic et dans la fourniture décentralisée de l’énergie électrique.

Quoi qu'il en soit, les usines, les réseaux de transport et les réseaux de distribution sont beaucoup plus complexes que les smartphones et les brassards de suivi. Tous sont des exemples de systèmes réels et virtuels qui ont été mêlés et qui impliquent même souvent des infrastructures critiques. Les clients de ces zones critiques ont des attentes totalement différentes en matière de sécurité, de fiabilité et de durabilité que ceux qui achètent un thermostat intelligent ou un système de suivi de l'humidité de l'usine. De plus, ces clients souhaitent enrichir leurs équipements existants grâce aux avantages de l'univers numérique en évolution, sans mettre en danger ni sacrifier la protection des données ou la propriété intellectuelle. C'est pourquoi Siemens a élargi le concept de l'Internet des objets pour les applications industrielles afin de créer le Web des systèmes, ce qui signifie que les systèmes sont numériques, communiquent entre eux et peuvent agir de manière autonome. La vision de Siemens est que, à mesure que cet écosystème se dessine, ses éléments seront gérés via les futures technologies Web qui utilisent des protocoles et des langages normalisés du type de ceux utilisés actuellement sur Internet.

Cette mise en relation du monde réel et du monde virtuel des données offre de nombreux avantages aux clients de Siemens. Cela leur permet de capturer et d'analyser en détail l'état actuel d'un système et de ses composants à tout moment. Ceci, à son tour, offre d’immenses possibilités d’économies grâce à la maintenance prédictive, ainsi qu’un potentiel important d’optimisation des systèmes. En utilisant les technologies actuelles de l'environnement World Wide Web, les systèmes peuvent souvent être mis en œuvre et mis en service plus rapidement et de manière plus économique. L'intelligence d'un système peut être répartie selon les besoins entre des composants réels et des systèmes virtuels dans le Cloud, ce qui renforce la robustesse et la protection des données client. Enfin, à mesure que le paysage numérique évoluera dans cette direction, il deviendra plus facile de mettre à jour les systèmes avec de nouvelles fonctions ou de mettre à jour les logiciels système à la volée, de la même manière que les smartphones et autres appareils sont mis à jour via des applications.

Pourquoi les réseaux intelligents ont besoin de transformateurs de distribution

Parmi les nombreux exemples où notre Web of Systems offre des avantages, les réseaux intelligents. Il y a encore quelques années, les réseaux électriques étaient organisés selon une hiérarchie stricte. Mais aujourd'hui, ils sont devenus des systèmes décentralisés. Les installations photovoltaïques et autres sources d’énergie renouvelables alimentent le réseau en électricité sur une base non régulée et fluctuante, à des niveaux de tension qui ne s’appliquaient qu’aux consommateurs et non aux générateurs. Dans le pire des cas, cela peut rendre une grille instable.

Il faut donc donner aux réseaux la capacité de lutter contre cet environnement en mutation. Les transformateurs de distribution peuvent être ajustés indépendamment et en coopération pour atténuer les fluctuations de tension dans leurs zones locales. Mais pour cela, ils ont besoin de leur propre intelligence et de leurs capacités de communication - en d’autres termes, ils doivent être «intelligents» et en réseau. Et c'est là qu'intervient une différence importante par rapport au scénario typique de l'Internet des objets. L'Internet des objets est connecté au nuage et le nuage est l'endroit où les données - provenant par exemple des capteurs de l'équipement - sont principalement traitées. Les temps de réponse et la fiabilité sont souvent une priorité secondaire. Mais dans un Web de systèmes, les choses elles-mêmes ont une intelligence. Ils peuvent réagir localement, rapidement et de manière fiable, tout en faisant appel à la puissance du Cloud pour une optimisation optimale.

Comment garder un secret

Afin de réaliser la vision d'un Web de systèmes, un logiciel associé doit être capable de comprendre les données pour en tirer des conclusions intelligentes. Et ce n'est possible que si des informations décrivant la signification des données sont déjà présentes ou fournies en parallèle. Les experts humains peuvent répondre à ce type de défi car ils comprennent le contexte dans lequel les données sont incorporées. Mais il faut expliquer explicitement le logiciel au contexte. Pourtant, ce contexte inclut des informations importantes sur le système en question et ses processus associés, qui constituent souvent de précieux secrets d’affaires qu’un opérateur serait très réticent à transmettre sans filtrage dans le Cloud. De ce fait, il est préférable que les machines puissent tirer leurs propres conclusions, localement, afin que le contexte reste protégé. En ce qui concerne les transformateurs de distribution, par exemple, ils peuvent déterminer de manière indépendante s’ils doivent lisser un état critique du réseau ou s’ils ont besoin d’une aide supérieure, garantissant ainsi un niveau élevé de protection des données en limitant les secrets aux systèmes locaux.

Bien que localisées, ces informations peuvent néanmoins être utilisées pour générer de la valeur, par exemple en utilisant la maintenance prédictive ou en développant de nouveaux services. Siemens utilise Sinalytics pour exploiter ces données et d'autres données provenant de systèmes industriels, de trains ou de turbines à gaz. Il s’agit d’une nouvelle plateforme d’analyse de données industrielles permettant d’offrir de nouveaux services numériques à chaque client. Sinalytics traite les données de nombreux systèmes distribués et de leurs capteurs en temps réel et prend également en charge le traitement des données locales directement dans les appareils.

La voie vers des grilles auto-stabilisantes

L'approche Web of Systems présente un autre avantage: elle ouvre la voie à une approche de plate-forme dans laquelle les fonctions peuvent être distribuées et installées comme des applications et s'exécutent pratiquement de la même manière. Par exemple, des services peuvent facilement être distribués, ce qui rend l’environnement système plus attrayant non seulement pour Siemens, mais également pour ses clients et même pour leurs propres clients. Dans un tel environnement, un transformateur de distribution pourrait, par exemple, gérer des applications de gestion écoénergétique de l'éclairage public de quartier. Lorsqu'une mise à jour est requise ou qu'une nouvelle fonction est nécessaire, le logiciel peut être téléchargé à distance.

Le transformateur de distribution intelligent - un nouveau développement de Siemens - est déjà utilisé dans la pratique pour la régulation de la tension dans le réseau basse tension. Il constitue donc un élément clé d'un futur système appelé nœud de sous-station secondaire intelligent (ISSN). Grâce à sa puissance de calcul et à sa connexion de communication optionnelle, le réseau iSSN offrira la possibilité bien plus que de fournir la bonne tension aux ménages. Cela permettra au réseau électrique de faire face à de nouvelles charges ou charges sans nécessiter d'expansion massive de l'infrastructure.

Cet iSSN est en cours de développement dans le cadre du projet Web of Systems. Sa connexion Web, par exemple, facilitera considérablement sa mise en service, sa maintenance et sa mise à jour. Et chacune de ces sous-stations fournira une mine de données qui permettront d'identifier les conditions de réseau potentiellement déstabilisantes, fournissant ainsi un outil supplémentaire important pour la planification prédictive du réseau électrique.

Mais un transformateur de distribution ne constitue pas à lui seul un Web de systèmes. Les autres composants du réseau électrique - compteurs, systèmes de distribution des bâtiments, systèmes photovoltaïques, voitures électriques - doivent également être équipés de capteurs, d'intelligence locale et de capacité à communiquer. Cela devient déjà le cas. Pour Siemens, cela signifie de nouvelles opportunités dans pratiquement tous les secteurs dans lesquels il exerce ses activités.

Sites Web de systèmes déjà opérationnels

Siemens utilise déjà Webs of Systems pour mettre en œuvre des solutions qui impliquaient auparavant de nombreux travaux d’ingénierie ou d’installation. Le système de charge de bus électrique installé par Siemens dans plusieurs villes européennes en est un exemple. Ici, tout, des stations électroniques de bus aux stations de charge rapide en passant par les systèmes de gestion, communique via le Web pour coordonner et optimiser le processus de charge. Un autre exemple est l'optimisation des réseaux de distribution d'eau avec un réseau de capteurs qui détecte les fuites et minimise la consommation d'énergie des pompes. Un point important ici est que l'intégration des données se déroule dans le contexte des systèmes de contrôle existants. Siemens étudie des situations similaires dans de nombreuses autres installations existantes. La raison en est claire: les clients veulent la fiabilité et la flexibilité qui caractérisent les systèmes numériques avancés. Le Web des systèmes peut être la clé essentielle pour ouvrir ces avantages.

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