Automatisation : une maturité à reconquérir Journée d’étude Club Automation Jean Vieille - Expert en systèmes industriels www.syntropicfactory.com j.vieille@syntropicfactory.com Associé Control Chain Group www.controlchaingroup.com Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Automatique, Automatisme, Automation et Automatisation ■ Automatique = « régulation » ■ Automatisme = « logique combinatoire et séquentielle » ■ Automation ?  Ensemble des dispositifs qui assurent le fonctionnement efficace d’un système industriel en :  en limitant la variété de ses comportements  en optimisant l’utilisation des ressources mises en œuvre,  en facilitant ses interactions avec l’homme et les autres parties du système industriel = Automatique + Automatisme +… ■ Automatisation = la mise en œuvre de l’automation  L’ingénierie de l’automation  Evolution : Limiter la variété des comportements ■ - ? siècles : Dispositifs autocontrôlées et instrumentation  sensorielle  Interactions directes, énergie d’actionnement prélevée sur le système contrôlé ou fournie par l’homme  Automates divers, machine à vapeur, chasse d’eau, détendeurs, thermomètres, manomètres (l’humain assure la lecture, l’interaction) ■ - 60 ans : Instruments transmetteurs et contrôleurs  Dispositifs génériques d’asservissement des équipements Régulateurs et automates indépendants de la machine ■ - 40 ans : Séquencement des procédures  Démarrage / arrêt de l’installation  Déroulement des procédés par lots « Batch » ■ -40 ans : Contrôle optimal du processus physique  « Régulation avancée » Evolution : Optimiser les ressources du système industriel ■ - ? siècles : réduire l’effort humain  Utiliser l’énergie non biologique pour amplifier et remplacer la force humaine / animale  Le contrôle de l’énergie est mécanique : une chute d’eau, des poulies, des machines ■ -70 ans : maximiser la production : Les Temps Modernes  Ordonnancer et enchainer les opérations de fabrication ■ -40 ans : Remplacer la contribution humaine  Par le contrôle à distance, les asservissements et le séquencement automatique ■ -20 ans : réduire les pertes matière et énergie  Ordonnancement optimisé, contrôle optimal,  Indicateurs de performance  MES Evolution: faciliter les interactions ■ -50 ans : supervision et conduite à « courte » distance  Salles de contrôle  Utilisation d’un media informationnel : air comprimé, électricité ■ -35 ans : arrivée des technologies « digitales »  D’abord simple remplacement des câbles et tubes. Seul l’intérieur de l’armoire est « virtualisé » : automates programmables, contrôleurs  Les écrans remplacent les panneaux synoptiques appareillés  Progressivement, la totalité des flux d’information se digitalise ■ -10 ans : les contraintes interactionnelles s’estompent  Fin du confinement informationnel de l’atelier  Communication sans fil  IHM de tous types, fixes et itinérants  ERP, MES, SCADA, SNCC, GMAO, LIMS, PLM… l’offre applicative se déchaine ! L’automation aujourd’hui ■ Un large domaine fonctionnel   Automatisme et régulation  Supervision du procédé : conduite en temps réel de l’installation  Supervision de l’exploitation : ordonnancement, gestion locale des ressources et des méthodes, rapports d’exécution, traçabilité, indicateurs de performance  Prise en compte des domaines opérationnels Production / Maintenance, Qualité, Stocks et logistique ■ De multiples aspects et technologies  Instrumentation,  Réseaux (de terrain, LAN, WAN..), filaire, fibreux, sans fil/fibre  Communication (protocoles, média, linguistique)  Informatique (embarquée, de process, industrielle, de gestion),  Sécurité – fonctionnelle, informationnelle Outils et méthodes de conception ■ Autrefois : technologies « tangibles »  Outil de conception :  la planche à dessin et la machine à écrire – totalement polyvalent quelle que soit la technologie – puis logiciels DAO et traitement de texte  Méthodes :  Ingénierie traditionnelle : Etude détaillée avant construction - mises au point sur site sont limitées ! ■ Aujourd’hui : technologies de + en + virtuelles, toutes informatiques  Outils :  Logiciels de programmation propres à chaque application / élément technologique  Méthodes :  Le plus souvent non formalisées – personnelles – ou « absente » - on peut développer au cours de démarrage !  Celles de l’informatique ? UML, Merise… Questions ■ Automaticiens et informaticiens  Quelle différence ? L’automaticien est entre autres informaticien ■ Les écoles enseignent-elle l’automatisation?  Ou seulement ses disciplines individuelles sans vision globale de l’ensemble que constitue la réalité d’un projet? ■ Performance des projets d’automatisation  Devrait-on être plus efficace aujourd’hui qu’hier?  L’est-on vraiment? ■ Qu’attend l’industriel de l’automation ?  Tout (et seulement) ce qu’il a écrit dans le cahier des charges ?  Un système industriel efficace, souple, adaptatif, « intelligent » collaborant avec le reste de l’entreprise ?  capable d’accompagner sa stratégie en induisant un minimum de contraintes Eléments de réflexion et d’action 3 thèmes : 1. Conception fonctionnelle 2. Contribution au développement intellectuel 3. Gestion de la transformation Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Cadre de conception et modélisation - Objectifs ■ Etablir un langage (moyen de représentation) du système industriel  Ingénierie basée sur les modèles  Distribuer les responsabilités entre exploitation / ingénierie / méthodes / développement  Pré-requis de l’intelligence, de l’interopérabilité sémantique ■ Utilisable de l’expression des besoins à l’exploitation  Organiser les exigences, spécifications fonctionnelles, ressources ■ Gérer le cycle de vie et la généricité des objets fonctionnels  Faciliter la réalisation, réduire le coût et la durée des projets  Permettre l’évolution ultérieure - fonctionnelle et technologique - du système industriel  Assurer l’agilité, la flexibilité, la portabilité, la sécurité ■ Gérer la connaissance et la documentation,  Développer et valoriser la connaissance et les compétences Documentation fonctionnelle Connaissance Entreprise (privée) ■ Connaissance  Sources diverses  Privée, publique, externe  Implicite, explicite (formelle) ■ Documentation =   connaissance explicite, transmissible  Appliquée aux différentes phase du cycle de vie des dispositifs ■ Supportée par les outils de  conception et de  documentation Ingénierie Maintenance Publique R&D Exploitation Intégrateur Documentation Utilisation Tests Fournisseurs Exigences Conceptio n Réalisation Conception fonctionnelle – « Aspects de Maturité » ■ Règles de modélisation (implicites ou explicites) déterminées  Par l’individu, le prestataire, le projet, l’usine, l’entreprise, le secteur industriel, des standards ■ Utilisation de la modélisation  Pour les exigences/support, la conception fonctionnelle, la réalisation, les tests, l’exploitation,  Pour la collaboration entre équipes du projet  Pour la collaboration entre domaines fonctionnels de l’entreprise  Pour l’interopérabilité inter-application Modélisation : Ontologie supérieure Perception spatio-temporelle Espace Temps Représentation du système Matière Energie Elementary entities Information Observateur Modélisation : représentation du système industriel Information Information Action Energie, Matière Espace (Structure , Potentialité) Energie, Matière Temps (cinétique, Fonctionnement) Modélisation : Exemples de référentiels Physical Process Control ISA­106 Physical Process Management ISA­88 ISA­95 Operations Process Management Equipment Control Nbx autres stds: • ISO19440 • Zachmann • TOGAFF • SCOR • … Resources  People, Equipment, Material, … Processus Operations orders, Segments, Procedures, Recipes… Espace Resources People, Equipment, Material, … Processus Operations definition, Segments, Procedures, Recipes… Temps Equipment Control PLC, SCADA, DCS Physical Process Control MES Physical Process Management Operations Process Management ERP Exemple de cadre d’urbanisation Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Intelligence d’un système et contribution de l’automation ■ Le système industriel est « complexe »  Nombreuses interactions entre hommes, machines, matière, énergie ■ L’intelligence est une notion subjective  Point de vue des parties prenantes du système ■ L’intelligence est un précurseur de la performance ■ L’intelligence, propriété « émergente » des systèmes complexes  Est fonction (mais différente) de l’intelligence et de l’efficacité de ses constituants,  Nait de leurs interactions ■ L’automation contribue sous les 2 aspects  Comportement efficace et intelligent des sous-ensembles  Interopérabilité avec les autres systèmes, Interaction entre l’homme et la machine Développement intellectuel – « Aspects de la maturité » ■ L’automation supporte depuis longtemps l’efficacité et l’intelligence des  composants du système industriel ■ Le levier intellectuel de l’interopérabilité est-il utilisé ?  Existence d’un langage d’entreprise, pré-requis de l’intelligence  Support de la connaissance  Respect de la diversité idiomatique (entre services, usines, partenaires)  Appui des standards  Utilisation formelle pour  La modélisation, la définition des concepts  Les données de référence, L’interopérabilité  Interopérabilité du système industriel  Niveau d’importance : « Système nerveux de l’entreprise » ou tâche triviale d’intégration?  Atténuation/amplification de la variété dans les message en adéquation avec l’organisation? Information Potentielle et Cinétique et leur relations Information potentielle Mesure Choses & Faits Donn ées Sens Connaissance Conscience Information cinétique Sagesse Intelligence Traitement Communication Interactions Action ement Démarche du développement intellectuel du système industriel ■ Définir l’intelligence dans le continuum de l’information potentielle et cinétique ■ Rechercher les facteurs d’intelligence opportunistes et déterministes ■ Représenter la matrice des flux et observateurs du système industriel ■ Définir les critères intellectuels liés à la compétition, l’environnement, la société, les employés, les clients, les fournisseurs.. ■ Lier ces critères aux indicateurs de performance ■ Mesurer l’intelligence, Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Gestion de la transformation ■ Transformation  Evolution continue (mode « structure ») ou rupture (mode projet)  Planifiée, demandée, subie ■ La transformation d’un système complexe est synonyme de sa  vitalité  Le cycle de vie n’aboutit à son démantèlement qu’au constat de son inutilité ou des exigences inappropriées de son fonctionnement ■ 3 aspects de la transformation sont abordés ici  La transformation du système lui-même, sous l’aspect fonctionnel de l’automation  Les aspects technologiques de la transformation des moyens de l’automation  L’organisation en charge de la transformation de l’automation Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Objectifs de la planification de l’automation ■ Gérer les exigences métier pour l’automation :  valorisation, priorisation,  Consolidation en projets / interventions  Suivi de la réponse et association aux éléments de mise en oeuvre, ■ Gérer les ressources techniques et fonctionnelles  Gérer la standardisation et l'innovation ■ Planifier les projets et interventions  Asservir le portefeuille de projets et les interventions (arbitrage entre les 2) aux exigences métier  Ajuster le cadre de collaboration avec les acteurs de la transformation  Définir les objectifs de retours sur investissement (RSI) ■ Gérer la performance transformationnelle  Service global, réponse aux exigences, mesure RSI Planification - « aspects de la Maturité » ■ Exigences  Prise en compte ad hoc, gestion de la demande, intégration dans le modèle SI, suivi complet et global ■ Ressources techniques et fonctionnelles  Gestion au projet, standardisation unidirectionnelle (top-down), standardisation/enrichissement itératif (bottom-up) ■ Planification  Portfolio : Ad hoc, cadrage formel par les exigences, gestion des temps de réponse / arbitrage projet - structure  Projet : Maitrise d’œuvre dirigiste, autonomie des tâches (utilisation modèles, règle) ■ Mesure de la performance  RSI avant/après projet, évaluation de la contribution par acteur  Mesure de la performance globale du service rendu Exemple de processus de planification Gérer Stratégie Planification Exécuter Modèle du SI Besoins métier Construction Déploiement Support et Maintenance Automation Utiliser Exploitation Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Objectif de la transformation technologique ■ Sous-ensemble de la transformation de l’automation ■ Découpler le cycle de vie des plateformes et du service fonctionnel  Chaque sous-ensemble peut disposer de ses propres applications et infrastructures  L’évolution technologique est nécessairement asynchrone  Idéalement, elle ne devrait pas être perçue en tant que telle par le métier  Bien que certaines fonctions ou niveaux de performance puissent en dépendre ■ Rationaliser l’évolution des plateformes  Obsolescence, partenariats, homogénéisation, mutualisation  Rarement suscitée par le besoin métier ■ Ouvrir toutes les options  Grâce à la maitrise de la conception fonctionnelle Transformation technologique - « aspects de la Maturité » ■ Gestion de l'obsolescence  Inventaire approximatif, véritable gestion des actifs  On y pense, études de coût, de risque, plan d’action permanent continu ■ Veille technologique  Ouverture des options technologiques, qualification temporelle ■ Urbanisation   Choix de l’application cible politique, technique, organisationnel ? ■ Sourcing plateforme Ressources physiques dédiées, virtualisation privée locale / globale, PAAS / Cloud… :  Une seule option « politique », veille et projection pour la mise en œuvre de nouveaux modèles Transformation technologique - « aspects de la Maturité » ■ Sourcing applicatif Logiciels commerciaux sur étagère, open-source, développement spécifique interne / externe… Une seule option « politique », veille et projection pour la mise en œuvre de nouveaux modèles ■ Evaluation économique  Argumentation basée sur l’impact sur les performances opérationnelles, transformationnelles ■ Plan de transformation technologique  Projet classique, appréciation du risque de la phase transitoire : résistance au changement, régression fonctionnelle, perturbations opérationnelles, courbe d'apprentissage  Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Objectifs de l’Organisation et de la Gouvernance ■ Répondre efficacement aux besoins métier liés à l’automation  Assurer le support et la continuité de service  Gérer transformation (continue et projets)  Intégrer la sécurité sous tous ses aspects ■ Gérer les ressources internes et externes ■ Gérer la connaissance et les compétences ■ S’assurer du support de la direction : moyens, engagement  Cohérence des activités avec la stratégie et les moyens de l’entreprise  Justification des investissements et des charges  Mesure de la performance ■ Gérer la transformation de l’organisation elle-même  Schéma directeur de l’évolution de l’organisation Organisation et gouvernance : « aspects de la Maturité » ■ Justification du modèle organisationnel  Verbal, articulation systémique avec les autres entités organisationnelles – exemple : Automation / informatique industrielle / informatique centrale / ingénierie ■ Justification de l’automation  « Simplement indispensable », argumentation précise de la contribution au succès de l’entreprise, générale, par projet ■ Définition des processus et fonctions  Vague, dirigiste, autonome Organisation et gouvernance : « aspects de la Maturité » ■ Gestion de la connaissance  Des mots, des moyens, des résultats ■ Gestion des compétences et des partenariats + RH/SRM  Sécurité, disponibilité, flexibilité, efficacité, motivation, dév. personnel ■ Transformation continue  Attente rupture, schéma directeurs périodiques, chantier permanent Hierarchies décisionnelle : ■ Du haut en bas de la hiérarchie  décisionnelle, la variété (nombre  d’états possibles) augmente. ■ Le « chef » ne perçoit qu’une  petite partie de la réalité du soussystème ■ Ses ordres simples sont  amplifiés en flux d’activités  complexes ■ L’organisation fonctionne si la  variété requise pour la réalisation  du travail est effective  L’autonomie du sous-système doit compenser l’insuffisance des directives N1 N2 N3 L’entreprise fractale Corporation Steering Transformation Contractor Steering Transformation Automation Steering Planning Transformation Production Steering Planning Coordination Operations Coordination Research Planning Operations Coordination Operations .. Planning Transformation Engineering Agenda ■ ■ ■ ■ AAAA 1 Conception fonctionnelle 2 Contribution au développement intellectuel 3 Gestion de la transformation  Planification  Transformation technologique  Organisation et gouvernance ■ Conclusion Conclusion ■ Les métiers de l’automation se multiplient  Variés, nouveaux, de haute technicité  => Spécialisation et collaboration ■ Les systèmes industriels continuent à évoluer  Optimisation des processus physiques => opérationnels  Externalisation des services ■ La technologie poursuit ses développements  Virtualisation, information, outils de conception, applications ■ L’automatisation doit rester (ou redevenir) « industrielle »  Une discipline d’ingénierie collaborative multi-métiers, souple, guidée par les modèles ■ Les réflexions proposées concernent tous les acteurs  Industriels, intégrateurs, fournisseurs, enseignants et chercheurs  Un fil conducteur pour des actions concrètes Discussion ? Jean Vieille - Expert en systèmes industriels www.syntropicfactory.com j.vieille@syntropicfactory.com Associé Control Chain Group www.controlchaingroup.com