La réalité augmentée des interfaces hommes-machine améliore la gestion des sites industriels

Des informations en temps réel, consultables en un clin d'œil, responsabilisent les employés, ce qui accroît l’efficacité, la productivité et la sécurité, souligne Giuseppe Bettini, de la société Emerson.

  • 8 avril 2022
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Les processus de fabrication ont été améliorés, grâce à l’automatisation, durant des décennies. Cependant les gains progressifs ont diminué. Si les responsables de site souhaitent plus de productivité, d’efficacité et de sécurité, il leur faut désormais se tourner vers le numérique pour doter leur main-d’œuvre d’une plus grande autonomie. Des outils peuvent en effet simplifier les tâches ordinaires, réduire la complexité, faciliter la prise de décision, et fournir un accès plus rapide aux connaissances et à l’expérience. En outre, ils permettent un accès sécurisé, sur demande, aux informations et à l'expertise, indépendamment du lieu.

Bien que bon nombre de ces facteurs ne soient pas nouveaux, l’émergence de réseaux d’usines sans fil et de technologies IIoT accompagnant la transformation numérique des opérations contribue à apporter des améliorations progressives. Un aspect essentiel de ce changement consiste à permettre une plus grande mobilité des travailleurs avec un accès à des données exploitables qui dynamisent et accélèrent la productivité, une meilleure prise de décision et une résolution plus rapide des problèmes, contribuant ainsi à une augmentation de l’efficacité opérationnelle globale.

 

Une interface homme-machine pour les opérateurs itinérants

 

Généralement, le contrôle et la surveillance des informations sur les installations, les équipements et les processus incombent à des employés dans des salles de contrôle sur des interfaces homme-machine (IHM) à partir de PC fixes. Ces écrans sont souvent complétés par des IHM sur le site de l’usine, près d’une machine ou d’un équipement spécifique, même si ces derniers ont généralement une fonctionnalité limitée. Une approche plus moderne consiste à apporter une plus grande mobilité aux employés grâce à des technologies IHM portables, mobiles, performantes et durables. Ces dispositifs mobiles confèrent au personnel des moyens d’action supplémentaires : ils le détachent de la salle de contrôle et lui permettent à la fois de poursuivre ses activités et de résoudre les problèmes sur le terrain ou sur le site. Pour certaines applications, une IHM fixe peut encore être nécessaire, mais nombre d’entre elles peuvent bénéficier de l’introduction d’IHM mobiles. Un exemple serait le réglage d’une valeur de consigne et la mesure de son effet. Si un employé nécessite l’assistance du personnel de maintenance, celui-ci peut être contacté via l’IHM mobile et contribuer à distance à la résolution du problème.

Au fur et à mesure que la technologie évolue, le concept d’IHM également. Ainsi cette dernière est redéfinie au travers de la réalité augmentée (RA). L’introduction de la technologie de RA enrichit le monde réel de l’utilisateur avec du contenu généré par ordinateur. Grâce à la RA, on peut ajouter des informations en temps réel au contexte immédiat, ce qui peut se révéler très utile pour évaluer la situation actuelle et ainsi améliorer la prise de décision. Des dispositifs informatiques ou électroniques fournissent ces informations audiovisuelles complémentaires.

La RA convient aussi bien au secteur de la fabrication qu’à celui de la transformation. Elle permet aux intervenants d’utiliser une technologie intégrée aux outils de visualisation standards de l’IHM pour effectuer les actions nécessaires aux différentes étapes de la transformation, ce qui améliore la rentabilité de production, réduit les risques d’erreurs et les temps d’arrêt de production et de maintenance. Grâce à la RA, les intervenants sont immédiatement informés d’un problème ou d’un besoin sur le site. Ils peuvent se rendre sur place, recevoir les informations pertinentes en temps réel et effectuer des opérations et des réglages guidés, étape par étape, directement sur place.

 

L’intervenant peut garder les mains libres

 

Au début, les applications de RA étaient surtout utilisées sur les smartphones ou les tablettes, où les images prises par la caméra intégrée pouvaient être enrichies d’informations à partir de besoins spécifiques et d’une géolocalisation. L’introduction de dispositifs portatifs et de réalité mixte a augmenté l'étendue des applications et créé de nouvelles capacités pratiques. Le fait de porter le casque ou les lunettes (IHM) tout en travaillant sur le terrain ou sur le site permet à l’intervenant d’avoir les mains libres pour réaliser des tâches comme la maintenance manuelle, pour assurer une maîtrise constante des processus, et pour agir immédiatement et avec précision suivant l’état de la production.

Via le Wi-Fi, un dispositif de RA est connecté au PC qui gère le système de pilotage auquel sont connectés les appareils de terrain. Les dispositifs sont généralement fournis sous forme de kit, comprenant des lunettes ou des casques équipés d’écrans, de caméras, d’équipement audio, de connectivité wifi et de batteries pour une plus grande flexibilité. Sur le moniteur portable, ces systèmes peuvent afficher des informations dynamiques en temps réel qui correspondent à la tâche, ainsi que des données de processus, l’état des systèmes, des informations liées aux alertes, des actions requises et d’autres renseignements utiles. Les intervenants peuvent interpréter les actions requises, telles que le démarrage, l’arrêt, la modification d'une valeur de consigne et les demandes d’instructions en fonction des alertes.

Pour les activités de maintenance, les systèmes de RA permettent d’afficher de la documentation sur écran, comme les manuels des pièces à entretenir. Ils permettent également de communiquer en mode mains libres avec le centre d’exploitation via la connexion sans fil. Par conséquent, la visibilité immédiate de données pertinentes réduit énormément le risque d’erreur humaine lors de l’exécution d’une procédure. Un intervenant qui s’adresse directement à une machine, pour demander des informations, répondre à une demande d'action ou interagir directement avec le système par des mouvements de la main pour lancer ou ajuster un processus : ce scénario ne relève plus de la science-fiction. De plus, la machine peut elle aussi demander à l’intervenant de réaliser des actions requises ou des opérations manuelles selon la situation. Elle peut le guider dans ses actions et éviter des erreurs ou des manques d’efficacité.

Même si les systèmes de RA seront plutôt des solutions complémentaires et ne remplaceront pas complètement les postes de travail chargés des processus classiques, l’aspect « mains libres » de ces dispositifs permet de réaliser ces phases de fonctionnement avec plus de flexibilité et de rapidité qu’un système d’interface IHM standard. Les systèmes portables de RA et de réalité mixte prennent en charge et simplifient les activités d’exploitation. Ils offrent une solution qui s’intègre parfaitement aux technologies de supervision et d’IHM couramment utilisées pour gérer les systèmes d’automatisation et les activités de maintenance.

 

IHM avec réalité augmentée

 

Emerson est l’une des premières entreprises à proposer des solutions de RA pour le SCADA/IHM, qui fournissent aux opérateurs un accès immédiat à une multitude de données. Grâce à des dispositifs portables de RA et de réalité mixte, les intervenants profitent d’une gestion simplifiée des processus et d’informations en temps réel relatives à l’équipement ou le processus sur lequel ils travaillent. La RA est intégrée à la plateforme SCADA/IHM de Movicon.NExT d’Emerson, qui se traduit par une mise en œuvre plus facile et moins onéreuse, et un retour sur investissement plus rapide.

Des applications sont fournies qui prennent en charge les dispositifs de lunettes connectées Android et HoloLens basés sur Windows 10. Ces dispositifs peuvent afficher toutes sortes de données ou d'informations, historiques ou temps réel, y compris sur le réglage, l’entretien, les conseils, les codes-barres et d’autres fonctions. De plus, les intervenants peuvent maintenant communiquer verbalement avec une machine pour demander des informations, donner des ordres ou interagir directement avec le système à l’aide de gestes manuels pour contrôler et définir des processus. La machine peut même demander à l’intervenant de réaliser les actions nécessaires et fournir des instructions étape par étape afin d’exécuter des opérations manuelles sur place, selon les besoins, ce qui permet de gagner du temps et d’éviter des erreurs.

Journaliste business, technologies de l'information, usine 4.0, véhicules autonomes, santé connectée

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