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Découvrez comment l'Internet industriel des objets (IoT) favorise la fabrication intelligente en reliant les appareils, en permettant l'échange de données en temps réel et en soutenant l'automatisation.
Une seule usine intelligente peut générer des volumes de données comparables à ceux d'une petite ville. Ce flux d'informations est alimenté par l'IdO industriel. IIoT signifie Internet industriel des objets, qui connecte les machines, les capteurs et les personnes en un système intelligent et réactif.
Contrairement aux configurations traditionnelles où les données peuvent être collectées mais laissées inutilisées, l'IIoT peut transformer ces données en idées percutantes et en actions éclairées. Les solutions IIoT permettent de collecter des données en temps réel, de les analyser et de réagir. Cela aide les industries à stimuler la productivité, à minimiser les temps d'arrêt et à prendre des décisions plus intelligentes et plus rapides.
En fait, de nombreuses industries majeures adoptent rapidement l'IdO industriel dans leurs installations. De l'utilisation de l'IdO dans les usines de fabrication et les plates-formes pétrolières aux hôpitaux et aux exploitations agricoles, ils sont à l'origine d'une nouvelle vague d'innovation. Les machines intégrées à l'IIoT peuvent penser, s'adapter et communiquer les problèmes en temps réel.
Dans cet article, nous allons explorer ce qu'est l'IdO industriel et son impact dans diverses industries. Nous examinerons également de plus près le rôle de la vision par ordinateur dans les solutions IoT industrielles. La vision par ordinateur est un sous-domaine de l'intelligence artificielle (IA) qui permet aux machines d'interpréter et de comprendre les données visuelles. C'est parti !
Qu'est-ce que l'IdO industriel (IIoT) ?
L'internet industriel des objets est un cadre qui permet de rendre les machines plus intelligentes en les connectant à des capteurs, à des dispositifs périphériques et à des systèmes de traitement des données en temps réel. C'est comme si l'on donnait un cerveau à l'équipement de l'usine, ce qui lui permet de collecter, de partager et de répondre aux données automatiquement.
Les solutions IIoT, telles que les capteurs, les étiquettes RFID et les actionneurs, sont connectées par un réseau qui permet aux machines de partager des données entre elles. Les entreprises peuvent ainsi améliorer l'efficacité, la sécurité et la fiabilité de leurs opérations.
Prenons l'exemple de l'IdO dans la fabrication. Les capteurs IIoT jouent un rôle clé dans l'automatisation des convoyeurs en surveillant en permanence la production des machines. Si le rendement tombe en dessous des niveaux attendus, le système peut détecter le ralentissement et alerter automatiquement les équipes de maintenance pour qu'elles étudient et résolvent le problème.
Outre la fabrication, l'IIoT est également utilisé dans des industries telles que l'énergie, les services publics et le secteur pétrolier et gazier. Plutôt que de s'appuyer sur d'anciennes machines qui fonctionnaient de manière isolée, l'IIoT débloque les données cachées que ces systèmes ont toujours générées et les transforme en informations précieuses grâce à l'analyse en temps réel.
Comment fonctionne l'IIoT ?
L'automatisation industrielle et l'IdO fonctionnent grâce à un réseau d'appareils et de capteurs intelligents qui communiquent en permanence entre eux et partagent des données en temps réel. Ces dispositifs peuvent être attachés à des machines, des véhicules ou des équipements dans des usines, des entrepôts intelligents et d'autres environnements industriels.
Les données collectées sont transmises à un système central, qu'il soit basé sur l'informatique en nuage ou sur site via l'informatique en périphérie. Elles y sont analysées afin d'identifier des modèles et de générer des informations. Ces informations permettent de prendre de meilleures décisions. Par exemple, elles peuvent être utilisées pour détecter rapidement les problèmes de performance, prévoir quand les machines ont besoin d'être entretenues, automatiser les tâches de routine et améliorer la sécurité sur le lieu de travail.
Les solutions IIoT utilisent aussi généralement des boucles de rétroaction pour effectuer des ajustements en temps réel. En fonction des données reçues, les machines peuvent modifier automatiquement des paramètres tels que la vitesse ou la température. Ces boucles peuvent également déclencher des alertes pour les opérateurs ou lancer des actions automatisées lorsque quelque chose ne fonctionne pas comme prévu. Cela permet de maintenir l'efficacité des opérations et de minimiser les temps d'arrêt.
Les technologies de l'IIoT au service de l'innovation
Maintenant que nous comprenons mieux ce qu'est l'internet industriel des objets et comment il fonctionne, examinons de plus près les technologies IdO utilisées dans l'automatisation industrielle.
Voici un aperçu rapide des principaux composants :
Informatique périphérique : L'informatique en périphérie peut traiter des données proches de leur source, telles que des capteurs ou des passerelles locales, afin de réduire le temps de latence et de permettre des réponses immédiates. Par exemple, il peut déclencher l'arrêt d'une machine en surchauffe avant qu'elle ne soit endommagée.
Les plateformes en nuage : Elles fournissent un stockage centralisé, prennent en charge les analyses à grande échelle et permettent l'accès à distance. Elles peuvent également regrouper des données provenant de plusieurs sites afin d'identifier les tendances, d'optimiser les performances et de soutenir les décisions stratégiques.
Connectivité 5G : la technologie 5G peut assurer une communication à grande vitesse et à faible latence pour des milliers d'appareils connectés. Elle ouvre la voie à l'automatisation réactive, à la robotique mobile et au contrôle de la qualité en temps réel.
Capteurs et actionneurs : Les capteurs recueillent des données essentielles telles que la température, la pression et les vibrations. Les actionneurs utilisent ces données pour effectuer des ajustements physiques. En travaillant ensemble, ils assurent une surveillance continue et des réponses automatisées en temps réel.
l'IA et l'apprentissage machine (ML): Ces technologies de pointe peuvent analyser les données pour détecter des modèles, prédire les défaillances et optimiser les processus. Au fil du temps, elles améliorent la prise de décision, réduisent les temps d'arrêt et renforcent l'efficacité globale.
Les avantages de l'IIoT dans tous les secteurs d'activité
Passons maintenant en revue quelques-uns des principaux avantages de l'IIoT et voyons comment ils redéfinissent les opérations dans toute une série d'industries majeures.
De nombreuses entreprises utilisent déjà des solutions IoT industrielles. En fait, le nombre d'appareils IoT connectés dans le monde devrait dépasser les 31 milliards d'ici 2030. Si elles sont si largement acceptées et adoptées, c'est que l'IIoT offre une valeur claire et mesurable.
L'un des aspects les plus importants des solutions IIoT est leur lien étroit avec la visibilité en temps réel. En collectant et en analysant des données en continu, ces systèmes donnent aux organisations un aperçu instantané de leurs opérations.
Un autre avantage essentiel de l'IIoT est qu'il permet une gestion plus fluide des opérations. En utilisant des données en temps réel, les machines et les processus peuvent être ajustés sur place, ce qui permet de réduire les retards et de maintenir l'efficacité. Cela permet également de réduire les coûts de maintenance, car les problèmes peuvent être détectés à temps et traités rapidement.
Au-delà, les solutions IIoT améliorent l'efficacité énergétique, réduisent les déchets et diminuent le besoin de travail manuel. Elles renforcent la sécurité sur le lieu de travail en détectant rapidement les conditions dangereuses et en prenant des mesures automatiques pour éviter les accidents.
Cas d'utilisation courants de l'IIoT
L'IIoT réimagine activement la façon dont les industries fonctionnent aujourd'hui. Des soins de santé à la logistique en passant par la construction et l'agriculture, les organisations adoptent les technologies IIoT pour obtenir des résultats plus intelligents, plus rapides et plus fiables.
Production d'énergie à l'aide de l'IdO industriel
L'industrie de l'énergie est généralement associée à des équipements lourds et à grande échelle, tels que les machines de forage, les raffineries et les plateformes offshore. Alors que ces systèmes alimentent l'industrie depuis des décennies, l'Internet industriel des objets (IIoT) modifie leur fonctionnement en coulisses.
Les entreprises du secteur de l'énergie utilisent l'IIoT pour améliorer leur efficacité et étendre leurs activités. Il permet aux fournisseurs d'énergie de mieux contrôler en offrant une vue en temps réel de ce qui se passe sur le terrain.
Comme il n'est pas toujours pratique de remplacer des réseaux électriques entiers par des systèmes intelligents, l'IIoT permet de mettre à niveau l'infrastructure existante sans changements majeurs. Cela facilite également la surveillance des équipements distants, tels que les pompes ou les éoliennes, afin que les exploitants de centrales puissent assurer le bon fonctionnement de l'ensemble et produire de l'électricité plus longtemps.
Fig 1. Exemples de différents types de capteurs IoT qui permettent de collecter des données.(Source)
Un excellent exemple de l'IIoT dans la production d'énergie est son application à la surveillance des pompes électriques submersibles (ESP). Ces pompes sont placées à l'intérieur des puits de pétrole pour aider à déplacer les fluides vers la surface et sont essentielles à l'extraction du pétrole. Cependant, elles peuvent parfois tomber en panne sans prévenir, ce qui entraîne des retards et des réparations coûteuses.
Pour éviter cela, un groupe de chercheurs a créé un système appelé I²OT-EC framework. Il combine l'IdO industriel et l'informatique périphérique. Le système peut suivre des facteurs tels que la température et la pression en temps réel. Il est ainsi plus facile de repérer les problèmes à temps, de programmer la maintenance avant que les pannes ne se produisent et de maintenir le bon fonctionnement des pompes.
Comment les solutions IIoT remodèlent les soins de santé modernes
L'IIoT dans l'industrie de la santé, également connu sous le nom d'IoT médical, contribue à rendre les systèmes de santé plus efficaces et moins stressants pour les professionnels de la santé. En connectant les dispositifs médicaux à des systèmes d'intelligence artificielle, l'IIoT favorise une meilleure prise de décision, réduit le risque d'erreur humaine, améliore les résultats pour les patients et aide les hôpitaux et les cliniques à fonctionner plus harmonieusement.
Par exemple, les patients peuvent être surveillés en permanence à l'aide de dispositifs portables tels que des moniteurs de fréquence cardiaque et de glucose. Ces appareils peuvent détecter les signes précoces de problèmes de santé et même envoyer des alertes d'urgence aux médecins en temps réel. À mesure que ces technologies continuent d'évoluer, des solutions IIoT plus spécialisées sont développées pour cibler des besoins médicaux spécifiques.
Un exemple intéressant d'un tel dispositif de santé alimenté par l'IIoT est Impedimed. Il s'agit d'un appareil capable de détecter le risque de lymphœdème, qui est un effet secondaire courant du traitement du cancer du sein et qui provoque un gonflement des bras ou des jambes.
Ce dispositif IoT ressemble à une balance. Les patients peuvent s'y tenir pieds nus et poser leurs bras sur une plateforme. Il envoie un léger courant électrique à travers le corps pour mesurer les niveaux de liquide et la composition corporelle. Les résultats sont traités en moins d'une minute à l'aide d'un logiciel en nuage, puis partagés via un portail web et ajoutés au dossier médical électronique du patient pour que les médecins puissent facilement les consulter.
Fig 2. Dispositif de soins de santé basé sur l'IIoT(Source)
Une agriculture plus intelligente grâce aux solutions IoT industrielles
De même, l'IdO dans l'agriculture peut aider les agriculteurs. Grâce aux outils de l'IdO, les agriculteurs peuvent mieux gérer leurs cultures et leur bétail en bénéficiant d'informations en temps réel et d'une plus grande précision. Les dispositifs IdO peuvent être placés dans le sol, attachés aux machines ou même portés par les animaux pour surveiller des conditions telles que la température, l'humidité, l'humidité du sol, les niveaux de nutriments et le comportement des animaux.
Les données collectées peuvent être analysées pour aider les agriculteurs à prendre des décisions fondées sur des données concernant l'arrosage, la fertilisation, la lutte contre les parasites et la gestion globale de l'exploitation. Ces informations en temps réel leur permettent d'utiliser les engrais plus efficacement, de réduire les déchets et de planifier de meilleurs itinéraires pour les véhicules agricoles. Cela permet d'économiser du temps et des ressources tout en augmentant la productivité.
Fig 3. Une sonde de sol industrielle basée sur l'IdO qui peut être utilisée dans les exploitations agricoles(Source).
L'IIoT dans l'industrie manufacturière : Une production plus intelligente à grande échelle
L'IdO industriel dans la fabrication implique l'utilisation d'appareils et de capteurs intelligents et connectés pour collecter des données en temps réel à partir des machines et des lignes de production. Ces données sont ensuite traitées et analysées pour obtenir des informations qui aident les usines à fonctionner plus efficacement.
Grâce aux solutions IIoT, les fabricants peuvent détecter et résoudre les problèmes à un stade précoce, réduire les temps d'arrêt grâce à la maintenance prédictive et gérer les stocks plus efficacement à l'aide de capteurs de bord. Dans l'ensemble, il en résulte une meilleure qualité des produits, une réponse plus rapide à tout problème et une réduction des coûts opérationnels.
De même, l'IdO dans l'industrie 4.0 favorise une plus grande flexibilité dans la production, ce qui permet aux fabricants de passer plus facilement d'un type de produit à l'autre ou de personnaliser les commandes. Il rend également la production de biens et de matériaux plus agile, plus précise et plus rentable. L'utilisation de l'IdO pour la fabrication peut également garantir la sécurité et la fiabilité des équipements.
Par exemple, il est essentiel de garantir la sécurité et la fiabilité des équipements de fabrication de produits chimiques, en particulier lorsqu'il s'agit de manipuler des produits chimiques toxiques ou inflammables. Les méthodes de maintenance traditionnelles sont souvent insuffisantes pour fournir des informations en temps réel. L'utilisation de l'IIoT dans la fabrication de produits chimiques peut contribuer à résoudre ce problème.
Il est intéressant de noter que certains fabricants utilisent désormais l'IIoT en même temps que la réalité augmentée (RA) pour la maintenance des équipements. La réalité augmentée est une technologie qui affiche des informations numériques, telles que des images, des données ou des instructions, sur une vue du monde réel, généralement au moyen de lunettes ou de casques intelligents.
Dans cette configuration, les capteurs sans fil et l'informatique de pointe surveillent l'équipement en temps réel et envoient les données directement aux casques AR portés par les équipes de maintenance. Les techniciens peuvent ainsi voir les données de performance ou les alertes en direct devant eux, ce qui les aide à identifier rapidement les problèmes, à réduire les coûts de maintenance et à prendre des décisions plus rapides et plus éclairées.
Fig 4. Les équipes de maintenance peuvent consulter les données de l'IdO industriel à l'aide de leur casque AR(source).
Le rôle de la vision par ordinateur dans l'IdO industriel
La vision par ordinateur est une autre technologie de pointe qui fait la différence dans les solutions IdO. La vision par ordinateur est une branche de l'intelligence artificielle qui traite et analyse les données visuelles.
En particulier, les modèles de vision artificielle comme Ultralytics YOLO11 prennent en charge diverses tâches telles que la détection d'objets (identification et localisation d'objets dans une image) et l'estimation de la pose (détermination de la position et de l'orientation d'une personne ou d'un objet).
Grâce à ces capacités, les systèmes IdO peuvent reconnaître les informations visuelles et y répondre en temps réel. Cela est particulièrement utile dans des applications telles que le contrôle de la qualité dans la fabrication.
Par exemple, dans une usine de fabrication, l'IIoT peut envoyer des données visuelles de la chaîne de production à un système Vision AI. Un modèle de vision par ordinateur, tel que YOLO11, analyse alors les images pour détecter les défauts des produits. Si le modèle identifie des problèmes, ils peuvent être rapidement signalés et résolus sans délai.
Cela permet d'améliorer la qualité des produits, de réduire les erreurs et de rendre les opérations plus sûres et plus efficaces. Pour obtenir des résultats encore plus rapides, il est possible d'utiliser l'informatique en périphérie. Dans ce cas, les données sont traitées directement sur les appareils périphériques au point de saisie, ce qui permet de prendre des décisions en temps réel sans avoir à envoyer les informations dans le nuage et d'éviter les retards potentiels.
Fig. 5. Exemple d'utilisation de YOLO11 pour surveiller une chaîne de production.(Source)
Défis et considérations liés à l'IIoT
Maintenant que nous avons vu comment les solutions IdO industrielles peuvent profiter à différentes industries, il est également important d'examiner de plus près les défis qui peuvent accompagner la mise en œuvre de ces solutions. Il est essentiel de comprendre ces défis pour tirer le meilleur parti des solutions IIoT et garantir un déploiement réussi.
Voici quelques limitations à prendre en compte :
Intégrer des équipements plus anciens : De nombreuses usines s'appuient encore sur des machines plus anciennes qui n'ont jamais été conçues pour fonctionner avec des technologies basées sur l'IoT. L'intégration de fonctionnalités IoT industrielles intelligentes dans ces anciens systèmes peut s'avérer coûteuse. Elle nécessite souvent des adaptateurs ou des convertisseurs spéciaux pour permettre la communication entre les anciens et les nouveaux équipements.
Les défis de la cybersécurité : La connexion de machines anciennes à l'internet présente de nouveaux risques pour la sécurité. Comme ces machines n'ont pas été conçues à l'origine en tenant compte de la cybersécurité, elles sont plus vulnérables aux cyberattaques. Nombre d'entre elles ne disposent pas des protections de base telles que la protection par mot de passe ou le cryptage des données, ce qui en fait des cibles faciles pour les pirates informatiques.
Maintenance des appareils intelligents : Même si les systèmes IIoT peuvent faciliter les choses, les dispositifs intelligents nécessitent toujours un entretien régulier. Les capteurs et autres équipements doivent être vérifiés, mis à jour ou remplacés de temps à autre pour que tout fonctionne bien. S'ils ne sont pas correctement entretenus, les données risquent de ne plus être fiables et de poser des problèmes.
Des lacunes dans les compétences de la main-d'œuvre : L'IdO industriel réunit des équipements traditionnels et des technologies numériques avancées, ce qui nécessite une main-d'œuvre dotée d'un mélange de ces deux ensembles de compétences. Bien que certaines organisations puissent être confrontées à des lacunes dans ce domaine, cela représente également une grande opportunité de montée en compétences et de développement. Avec la formation et le soutien appropriés, les équipes peuvent s'adapter avec succès et tirer pleinement parti des avantages de l'IIoT.
L'avenir de l'IIoT : Vers une automatisation intelligente
Alors que l'industrie 4.0 continue de progresser, l'automatisation industrielle et l'IdO évoluent au-delà de la simple connexion de différents appareils. Ils aident les industries à devenir plus autonomes et automatisées, avec des méthodes telles que la maintenance prédictive. Une autre avancée majeure est l'utilisation de jumeaux numériques, qui sont des modèles virtuels de machines ou de systèmes entiers qui utilisent des données en temps réel pour prédire les problèmes et affiner les opérations.
Alors que nous nous dirigeons vers des usines entièrement numérisées, les technologies telles que l'IA périphérique et la vision par ordinateur deviennent encore plus importantes. L'IA périphérique apporte l'intelligence directement aux machines, ce qui permet une prise de décision plus rapide sur place sans dépendre d'un accès constant au cloud.
Combinées à la vision par ordinateur, les usines peuvent contrôler visuellement la production en temps réel, détecter immédiatement les défauts et réagir aux problèmes dès qu'ils surviennent. Ce niveau d'automatisation et de connaissance rapproche les industries d'opérations véritablement intelligentes et auto-optimisantes.
En termes simples, les secteurs industriels deviennent de plus en plus intelligents. Cette évolution permet à chaque partie du processus, de la maintenance au contrôle de la qualité, d'être guidée par des données et alimentée par des technologies intelligentes.
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