L'Internet industriel de demain intégrera des technologies qui imitent les compétences cognitives humaines telles que la capacité de planifier, apprendre, et de percevoir notre environnement. Le pôle d'excellence Fraunhofer Technologies de l'Internet cognitif CCIT s'efforce de concrétiser la vision d'un Internet cognitif des objets.

La numérisation recèle un énorme potentiel pour l'industrie allemande, permettre aux entreprises d'automatiser les processus de fabrication, les rendre plus efficaces, adopter de nouveaux modèles économiques, et proposer des produits personnalisés. "Cela demande une productivité élevée, rentable, procédés de fabrication flexibles, basé sur des technologies IoT sécurisées, des infrastructures de données fiables et des méthodes d'apprentissage automatique fiables. Nous avons toute l'expertise nécessaire pour le faire chez Fraunhofer CCIT et recherchons des scénarios d'application spécifiques, " dit le professeur Claudia Eckert, porte-parole du directoire.

Intelligent, machines-outils interactives

Fraunhofer CCIT développe un composant pour un outil intelligent qui améliore la qualité et le rendement des processus de coupe. En intégrant des composants sans fil et une technologie de communication large bande pour mesurer les fréquences de résonance de l'outil, analyser les données en temps réel, et détecter les anomalies, il devient possible de capturer les données de processus au point d'action. "Cela nous indique immédiatement s'il y a un problème avec le processus d'usinage, par exemple un outil défectueux, " déclare Hendrik Rentzsch de l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technologie de formage IWU. Les protocoles de sécurité garantissent l'intégrité, confidentialité, disponibilité et authenticité de l'origine des données capturées. Le composant IoT fonctionne à la fois comme capteur et comme actionneur. En émettant des ondes ultrasonores, cela fait résonner l'outil. Les signaux de résonance sont amplifiés et peuvent être utilisés pour contrôler l'outil. Rentzsch :« De cette façon, il est possible de maintenir un niveau continu de qualité et de productivité même lorsque le processus de fabrication tourne à plein régime. La solution développée par Fraunhofer CCIT peut être intégrée à peu de frais dans n'importe quel outil, par exemple dans un outil de perçage du métal."

Partage sécurisé des données au sein d'un groupe d'utilisateurs contrôlé

Pour illustrer le concept de jumeau numérique partagé, Fraunhofer CCIT présentera sa solution pour un bureau d'opérations connecté qui permet aux entreprises de partager des données sensibles de leurs processus de fabrication avec – et uniquement avec – des partenaires et clients autorisés. Cette solution informatique se compose de trois composants :l'architecture IoT, le jumeau numérique, et les Espaces de données internationaux (IDS). L'architecture RIOTANA (Real-time IoT Analytics) récupère les données brutes du processus en cours d'exécution, telles que les vibrations, la température ou la friction et l'utilise pour générer des indicateurs significatifs en temps réel. Ces informations sont ensuite stockées dans un jumeau numérique sur les serveurs de l'entreprise. Ici, l'entreprise peut définir quelles données elle souhaite partager avec quels utilisateurs et dans quelles conditions. Les connecteurs IDS assurent la transmission sécurisée des données et le contrôle du traitement ultérieur des données par le destinataire. Notez que ce partage de données est bidirectionnel. Des informations peuvent également être ajoutées au jumeau numérique par des utilisateurs externes. "Notre technologie crée un pont entre l'architecture IoT et les solutions existantes pour l'échange sécurisé de données de processus industriels, tels que le shell d'administration des actifs de l'Industrie 4.0 ou l'architecture IDS. Il peut accueillir tout type de base de données ou d'application. Par exemple, il permet aux fabricants de machines et aux utilisateurs de partager des données de processus afin d'améliorer la surveillance de l'état des outils, " déclare Hendrik Haße de l'Institut Fraunhofer d'ingénierie des logiciels et des systèmes ISST.

Des résultats plus rapides grâce à l'IA

Mais la valeur ajoutée de ces technologies pour l'industrie va au-delà de la capacité de partager des données avec des partenaires extérieurs. Des technologies telles que l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle peuvent être appliquées aux données obtenues à partir des processus de fabrication en cours.

Pour s'assurer que les machines-outils produisent des résultats reproductibles, les signes d'usure doivent être détectés à temps. Jusqu'à maintenant, cela dépendait de l'expérience et des connaissances de l'opérateur de la machine et était principalement basé sur leurs capacités d'observation. Peu d'aides techniques étaient disponibles. Des chercheurs des instituts Fraunhofer pour la technologie de production IPT et pour les algorithmes et l'informatique scientifique SCAI ont développé un algorithme à cet effet, qu'ils ont formés à l'aide de méthodes d'apprentissage machine spécialement adaptées. L'IA est capable de déterminer l'état d'un outil en analysant son spectre sonore, ce qui lui permet à son tour d'identifier les moindres signes d'usure. "Les humains peuvent le faire aussi, " dit Sébastien Mayer, chercheur à Fraunhofer SCAI, "mais une IA peut le faire plus rapidement, et analyser beaucoup plus de spectres sonores en même temps, ainsi que d'apprendre à distinguer les signes d'usure à une échelle plus fine. L'algorithme aide l'opérateur humain à décider, par exemple, si un outil doit être remplacé ou non. "L'IA est réglée sur des fréquences différentes de celles de l'oreille humaine, et peut conseiller l'opérateur sur les fréquences qui doivent faire l'objet d'une attention particulière, " déclare Arno Schmetz, scientifique de Fraunhofer IPT.