Séparation des fonctions : vers une automatisation industrielle plus agile

Alors que la transformation numérique accroît la demande de données issues des systèmes d’automatisation — sous l’effet de nouvelles innovations telles que l’analytique avancée, l’intelligence artificielle et l’extension de la connectivité — le maintien de l’intégrité des systèmes devient un défi majeur. Luis Duran, d’ABB Automation, explique comment le concept de « séparation des fonctions » permet de protéger le cœur du système d’automatisation de manière cyber-sécurisée tout en créant de nouvelles sources de valeur numérique, sans compromettre les performances opérationnelles.

L’un des principaux défis auxquels sont confrontées les industries aujourd’hui consiste à intégrer les innovations numériques dans les systèmes de contrôle distribués (DCS) traditionnels, sans perturber les processus de production sensibles et de manière à la fois agile et économiquement viable. Dans une architecture classique, les fonctions de contrôle essentielles et les capacités numériques telles que la gestion des actifs ou l’optimisation sont souvent étroitement imbriquées. Cette conception a longtemps permis de garantir un comportement déterministe, une grande fiabilité et des opérations sûres.

À mesure que l’innovation numérique s’accélère, l’introduction de nouvelles fonctionnalités dans la couche numérique exige une attention particulière, car chaque modification doit être validée afin de s’assurer qu’elle ne risque pas d’affecter les opérations de contrôle. Pour les exploitants d’installations fonctionnant en continu, apporter des modifications ou expérimenter de nouvelles solutions sur des systèmes en production est une démarche qui ne peut être prise à la légère. Si un changement dans une zone entraîne des effets indésirables ailleurs, il peut provoquer des arrêts de production et affecter la résilience de l’ensemble du site. La validation de chaque ajustement peut alors mobiliser des ressources importantes en temps et en coûts.

C’est pourquoi l’attention se porte de plus en plus sur le concept de « séparation des fonctions » (« separation of concerns »). Bien connu dans les domaines de l’informatique, des télécommunications ou encore de la finance, ce principe reste relativement peu évoqué dans le secteur de l’automatisation industrielle. Il consiste à diviser un système en environnements distincts, chacun étant optimisé pour une fonction ou une préoccupation spécifique. Plutôt que de modifier l’environnement de contrôle éprouvé, les tâches critiques de contrôle, les applications numériques et les fonctions d’optimisation peuvent fonctionner dans des domaines distincts mais connectés au sein du même écosystème d’automatisation.

Un système d’automatisation moderne conçu selon ce principe permet de disposer d’un environnement numérique dans lequel l’optimisation et les ajustements peuvent être réalisés plus facilement, sans accroître les risques pour les opérations essentielles. Les bénéfices sont multiples : cycles d’innovation plus rapides, sécurité et cybersécurité renforcées, plus grande flexibilité et davantage de possibilités d’optimisation, tout en préservant la robustesse et la fiabilité qui caractérisent les architectures DCS traditionnelles.

Rendre les systèmes d’automatisation modernes plus faciles à gérer

Les architectures d’automatisation traditionnelles ont généralement été conçues pour fonctionner dans un environnement opérationnel clairement défini, où les fonctions de contrôle, les outils d’ingénierie, les applications d’optimisation et les services numériques étaient étroitement intégrés au sein d’un système unique. Cette approche a démontré son efficacité pour garantir robustesse, fiabilité et performances déterministes dans les environnements industriels exigeants.
Cependant, à mesure que les installations évoluent et que de nouvelles capacités numériques sont introduites, de nouvelles exigences et dépendances apparaissent naturellement dans ces systèmes déjà complexes. L’ajout d’applications numériques, le déploiement de mises à jour logicielles ou encore l’installation de correctifs de cybersécurité peuvent avoir des répercussions sur d’autres parties du système. Une validation approfondie devient alors nécessaire afin de préserver l’intégrité opérationnelle.
Cette situation est renforcée par le fait que de nombreux sites industriels fonctionnent en continu, 24 heures sur 24 et 365 jours par an. Les interruptions en dehors des périodes d’arrêt planifiées ne sont généralement pas envisageables. Dans le même temps, les applications numériques évoluent constamment et nécessitent des mises à jour de plus en plus fréquentes. Considérer l’environnement de contrôle et la couche numérique comme un seul et même ensemble peut ralentir l’innovation, les exploitants cherchant naturellement à limiter tout risque de perturbation involontaire.
La séparation des fonctions s’appuie sur les points forts des architectures d’automatisation traditionnelles en préservant leur cœur intégré et robuste, tout en étendant l’architecture afin de mieux accueillir les capacités numériques qui évoluent plus rapidement. En créant une distinction plus nette entre l’environnement de contrôle et l’environnement numérique, cette approche contribue à maîtriser la complexité et à améliorer la maintenabilité grâce au découplage des fonctions de surveillance et d’optimisation du système central.
Cette approche favorise une modernisation progressive permettant d’accélérer les initiatives de transformation numérique, de tirer parti des systèmes ouverts et de préparer les opérations aux besoins futurs, tout en maintenant la continuité opérationnelle des fonctions de contrôle critiques.
Les mises à jour des applications numériques, qui nécessitent généralement des interventions plus fréquentes, peuvent ainsi être gérées dans leur propre environnement sécurisé, réduisant le risque d’impact sur les systèmes de contrôle. Bien que séparés sur le plan fonctionnel, les deux environnements restent étroitement connectés afin que les innovations et les connaissances développées dans l’environnement numérique puissent être facilement transférées et mises en œuvre dans l’environnement de contrôle.

Des environnements distincts mais connectés

C’est le principe appliqué dans l’approche Automation Extended d’ABB. La mise en place de deux environnements logiciels interconnectés — l’un dédié au contrôle, l’autre aux fonctions numériques — instaure une véritable séparation des fonctions tout en constituant un écosystème d’automatisation unique. Le domaine de contrôle demeure optimisé pour les performances, la résilience et la cybersécurité, tandis que le domaine numérique offre un espace plus flexible pour développer rapidement de nouvelles innovations et expérimentations.
Cette approche simplifie la gestion de la complexité et crée un environnement dans lequel les exploitants peuvent maintenir leurs opérations dans un état d’optimisation continue.
Dans l’architecture ABB, une application est divisée en services indépendants de petite taille, chacun étant responsable d’une fonction spécifique. En isolant les différentes fonctions, les modifications apportées à une partie du système sont moins susceptibles d’affecter les autres. Chaque composant devient plus simple à maintenir et à mettre à jour sans compromettre l’intégrité du contrôle central.
Les fonctions peuvent également être testées indépendamment, ce qui facilite l’identification et la correction des problèmes avant qu’ils n’affectent l’ensemble du système. De plus, les fonctions répondant à des besoins spécifiques peuvent être plus facilement réutilisées ou dupliquées dans d’autres applications.
Grâce à l’association d’une infrastructure OPC UA et d’une architecture cloud native basée sur des conteneurs, le système apporte de nouvelles capacités aux opérations industrielles. Il permet notamment de détecter et de corriger de manière proactive les anomalies de procédé, d’optimiser les stratégies de maintenance grâce à la surveillance continue de l’état des équipements critiques et de simplifier les activités d’ingénierie au moyen de solutions modulaires fonctionnant sur des plateformes matérielles variées.
Le résultat est une architecture évolutive et agile qui conserve des performances robustes et fiables.
L’environnement numérique permet l’introduction progressive de nouveaux outils et applications tels que l’intelligence artificielle, l’apprentissage automatique, l’intelligence en périphérie (edge intelligence), l’intégration IoT ou encore l’analytique avancée, à un rythme compatible avec les priorités métier et les objectifs stratégiques des exploitants.
L’architecture Automation Extended offre plusieurs avantages aux utilisateurs finaux. En séparant les différents éléments d’une application, les développeurs peuvent optimiser chaque composant individuellement, ce qui contribue à fluidifier et accélérer les cycles de développement. L’optimisation indépendante des différents modules peut également améliorer les performances globales de l’installation.
Les incidents affectant un module sont moins susceptibles de perturber le fonctionnement des autres, ce qui contribue à une meilleure stabilité opérationnelle. De même, les vulnérabilités de sécurité peuvent être plus facilement contenues.

Innover sans perturber les opérations

L’un des principaux avantages de cette approche réside dans le fait que l’indépendance fonctionnelle de l’environnement numérique préserve l’intégrité des procédés critiques et des structures de contrôle éprouvées. Dans cet espace numérique, de nouveaux outils peuvent être évalués, déployés ou mis à jour à tout moment sans mettre en péril la continuité des fonctions de contrôle.
Pour les industriels, il s’agit d’une évolution importante. La modularité seule ne suffit plus. La prochaine étape dans l’évolution des systèmes DCS repose sur une séparation intelligente des fonctions.
Automation Extended fournit ainsi un cadre permettant d’introduire progressivement les futures capacités d’automatisation tout en préservant les investissements existants. Cette approche apporte la flexibilité, l’évolutivité et l’efficacité nécessaires à la prochaine génération d’opérations industrielles.
En résumé, elle permet aux systèmes d’automatisation de devenir plus intelligents, plus rapides et plus résilients, sans remettre en cause ce qui fonctionne déjà.

À propos de l’auteur

Luis Duran est Industry Initiatives, Standards and Market Trends Manager au sein d’ABB Automation. Ingénieur en génie électrique (BSEE) et titulaire d’un MBA de l’Universidad Simón Bolívar de Caracas (Venezuela), il possède 36 ans d’expérience dans différents domaines de l’automatisation des procédés, notamment le contrôle-commande, les systèmes MES, les systèmes instrumentés de sécurité et les contrôles critiques. Il a également exercé plus de 22 ans dans des fonctions de gestion de produits, de marketing produit et de gestion de gammes. Représentant d’ABB au sein de l’Open Process Automation Forum, il participe également à plusieurs initiatives industrielles liées à l’automatisation modulaire et à l’initiative Margo, contribuant à sensibiliser l’industrie aux évolutions de l’automatisation industrielle et à la transformation des technologies opérationnelles (OT).