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Les capteurs vont définir l'avenir de la production et de la technologie

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L'année dernière, il a été difficile d'ouvrir un magazine d'ingénierie sans y lire des articles sur l'internet des objets (IoT), l'industrie 4.0 ou les communications entre machines (M2MC)

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Mais tout le battage médiatique et les prédictions ne serviront à rien si les fabricants de capteurs ne relèvent pas les défis qui se présentent à eux, déclare Tony Ingham de Sensor Technology Ltd dans l'Oxfordshire.

L'idée de l'industrie 4.0 a attiré l'attention du grand public il y a seulement deux ans, lorsqu'elle était le thème de l'immense foire de Hanovre en Allemagne. Les experts et les "futurologues" vous diront que l'industrie 4.0 est différente de l'IdO et de M2MC, mais pour ceux d'entre nous qui ont une compréhension plus terre à terre, il s'agit en fait de la même chose : des moyens d'augmenter de manière significative la quantité de données collectées à partir des machines de production et de les traiter en temps réel pour produire de meilleures informations, ce qui conduit à une augmentation de la productivité.

En fait, il est assez évident que la quantité de données produites augmente depuis de nombreuses années et que cela conduit généralement à une meilleure prise de décision. Cependant, il existe une surcharge d'informations, c'est-à-dire que les gens ne sont pas en mesure de sélectionner les informations importantes dans un océan de données et ne peuvent donc pas prendre les décisions appropriées. Mais il s'agit d'une condition humaine et elle peut être traitée en utilisant un ordinateur pour classer automatiquement toutes les données par importance et les afficher de manière appropriée (avec des alarmes d'urgence si nécessaire).

Cette gestion en temps réel de grandes quantités de données est une discipline bien développée et est connue sous le nom de "big data". Elle a probablement commencé dans les systèmes de contrôle qui aident à faire fonctionner les raffineries pétrochimiques, s'est étendue à d'autres applications à forte intensité de données et a évolué depuis. Il est désormais largement utilisé dans des secteurs très divers, de la récupération du pétrole et du gaz à la gestion de la vente au détail, des prévisions météorologiques aux études géologiques, de l'agriculture au contrôle des infections, de la gestion des champs de bataille aux opérations des réseaux de télécommunications.

La fabrication des données

Jusqu'à présent, nous avons parlé de l'utilisation des données, mais en pratique, avant de pouvoir le faire, nous devons produire les données. C'est là que les capteurs entrent en jeu et nous pouvons rapidement nous rendre compte qu'ils sont, par essence, les éléments constitutifs de l'industrie 4.0, etc. Il existe déjà de nombreux types de capteurs, depuis les simples interrupteurs et compteurs marche/arrêt jusqu'aux capteurs sophistiqués comme le TorqSense de ma société, qui mesure en continu le couple généré par un arbre en rotation.

Il semble donc inévitable que la technologie des capteurs se développe rapidement au cours des prochaines années. Nous disposons déjà de capteurs pour mesurer à peu près tous les paramètres utiles, notamment la température, la vitesse, le taux de production, la couleur, la viscosité, le poids, la pression et le couple, de sorte que de nouveaux types de capteurs ne sont pas nécessaires. Les développements à venir nous mèneront dans de nouvelles directions.

Une exigence évidente concerne les "capteurs intelligents", c'est-à-dire les capteurs dotés de capacités de traitement des données embarquées (ou au moins locales). Au lieu d'envoyer des données brutes au système de contrôle central pour traitement, ces capteurs effectuent tout ou partie du traitement sur le terrain. Ils produisent ainsi des informations raffinées, qui peuvent être dans un certain nombre de formats différents, chacun convenant à un type d'utilisateur différent.

Sensor Technology a été le pionnier de ce type d'intelligence distribuée il y a quelques années et fournit depuis longtemps des capteurs intelligents pour des applications très diverses. À l'heure actuelle, tous les utilisateurs ne souhaitent pas bénéficier de cette capacité, mais ceux qui le font en retirent des avantages pratiques considérables et créent essentiellement leur propre Intranet des objets sur mesure

Il est probable que la demande de capteurs intelligents connaisse une croissance exponentielle avec l'adoption de l'IdO et de concepts similaires. Avec le travail de base et les développements fondamentaux déjà mis en place par les entreprises à la pointe de la technologie, la tendance est libre de se développer sans entrave.

Des îlots de contrôle

L'évolution logique du capteur intelligent est le réseau local de capteurs (LAN) ou le cluster de capteurs. Dans ce cas, un certain nombre de capteurs transmettent des données brutes ou des informations traitées à un contrôleur proche pour un traitement ultérieur. On obtient ainsi une architecture de systèmes de contrôle hautement distribuée, dotée d'attributs tels que la robustesse, la rapidité, l'agilité et la flexibilité pour le changement et le développement

Il est à noter qu'un réseau local de capteurs sera libre d'inclure différents types de capteurs et pourra donc mesurer de nombreuses variables diverses. Il pourrait également surveiller, par exemple, la température en de multiples endroits distincts et/ou le couple dans un certain nombre d'arbres d'entraînement différents. Par conséquent, le niveau d'information qu'il pourrait produire et transmettre à différents utilisateurs pourrait être très développé.

Parmi les autres tendances que l'on peut s'attendre à voir dans le développement des capteurs, citons la réduction des coûts, la miniaturisation et la normalisation des protocoles de communication, le plug-and-play, les capacités d'intégration et les améliorations de la qualité du signal. Les capteurs devront peut-être aussi développer la capacité de contourner le système de contrôle central et de fournir des informations directement au cloud ou à une archive de données distante. Peut-être, par-dessus tout, les capteurs devront-ils être extrêmement flexibles, faciles à installer et à retirer, faciles à connecter à un réseau de contrôle et faciles à reconfigurer pour de nouvelles tâches.

Auparavant, les capteurs étaient un peu le sujet de Cendrillon pour les ingénieurs en systèmes de contrôle, une sorte de réflexion après coup et certainement pas passionnante. Cependant, ils prennent aujourd'hui une telle importance qu'ils pourraient changer le concept même de l'ingénierie de contrôle.