M2M : Les Machines parlent aux Machines Vue d’ensemble Automates d’états ISA / OMAC Jean Vieille, Control Chain Group

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1 M2M : Les Machines parlent aux Machines Vue d’ensemble Automates d’états ISA / OMAC Jean Vieille, Control Chain Group j.vieille@.controlchaingroup.fr www.controlchaingroup.com IN MACHINE’ 2009 Paris - La Défense 26 novembre 2009 1

2 Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine  Matière-énergie-information  Complexité  Interactions ■ M2M  Définition  Applications  Technologies ■ Travaux ISA et OMAC  ISA et OMAC  Orchestration et Chorégraphie  Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 2

3 La trilogie Energie – Matière – Information 3 (2) Cristal à 0°K (3) Radiations électromagnétiques (1) Plasma de particules fondamentales Information Energie Matière Adapté de Tom Stonier Matière organisée Matière chaude Energie organisée

4 Action de l’in-formation d’un système physique 4 Information Processing Negentropy System Entropy Information Matter Energie Matière Energie

5 Complexité ■ Complication  Il faut du temps et du talent pour comprendre l'objet d'étude ■ Complexité  beaucoup d'intrications,  « tout est lié »  On ne peut étudier une petite partie du système de façon isolée  Mesure de la richesse structurelle – informationnelle  Mesure de l’Intelligence 5

6 Complexité = niveau informationnel Information Energie Matière Système complexe Système simple 6

7 Conséquences de la complexité : Intelligence ■ Propriété émergentes : 1+1 > 2  Le système assemblé fait plus que chacune de ses parties  Un ensemble de machines élabore un produit inconnu à partir de l’étude de l’une des machines ■ Chaoticité : Apparition de situations inattendues  Pannes, déviations, erreurs  Condition du progrès ■ Auto-organisation : Evolution en fonction du contexte  Flexibilité, adaptabilité ■ Auto-reproduction  Processus de maturation – limite asymptotique au progrès  Processus de vieillissement – Destinée entropique  L’organisme se reproduit – avec de nouveaux composant  L’organisme se multiplie – pour garantir sa survie 7

8 Conditions de la complexité ■ Interactions  De nombreux composants interagissent non linéairement ■ Plusieurs niveaux  Usine, Atelier, Unité, machine, actionneurs ■ Coopération/Compétition  Interne/Externe 8

9 Interactions: la clé de la complexité ■ Sans interactions, la notion de système se réduit à ses parties  Un service commercial indépendant reçoit les commandes, l’atelier fabrique ce qu’il veut  Une machine et son opérateur travaillent de leur propre chef sans tenir compte de la planification ni du reste de l’atelier ■ Types d’interactions  Hiérarchiques : un composant « maitre » - de niveau supérieur - pilote des composants « esclaves » - de niveau inférieur  Toujours Déterministe – ne favorise pas la complexité  Transversales : des composants – « agents » - de même niveau interagissent – se surveillent et se commandent mutuellement  Introduisent l’indétermination – source de la véritable complexité ■ Types d’interactions  Synchrones : influe le comportement actuel d’un composant  Asynchrones : influe le comportement futur d’un composant 9

10 Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine  Matière-énergie-information  Complexité  Interactions ■ M2M  Définition  Applications  Technologies ■ Travaux ISA et OMAC  ISA et OMAC  Orchestration et Chorégraphie  Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 10

11 Définition M2M ■ Un domaine de l’interopérabilité  B2B, C2C, B2C, B2M, … ■ Objectif : permettre aux « machines » d’interagir directement  Au-delà de la seule supervision d’un contrôleur central  Interactions hiérarchiques déterministes  Favoriser les interactions transversales complexifiantes ■ Intérêt  Décentralisation des traitements (automatisation modulaire)  Faciliter l’intégration des machines  Fiabiliser les interactions avec l’environnement  Favoriser l’adaptabilité et la flexibilité ■ Attention  Le concept est récupéré par les acteurs des télécoms dans un sens beaucoup plus large (télésurveillance en particulier) 11

12 Applications ■ Hors usine  Logistique  Traçabilité, Caddie électronique  Transport  Géolocalisation  Détection de radar, Anti-collision  Télépéage  Immotique / Domotique  Contrôle d’accès  Robots ménagers ■ Dans l’usine  Equipements mobiles  Conditionnement et manutention  Cellules auto-configurables, 12

13 Technologies industrielles ■ Détection, identification  RFID ■ Traitements  Blocs fonctionnels IEC61499  Contrôle procédural ISA-88  Agents  Automates d’états ISA88, PackML  MEMS (Microsystèmes ElectroMécaniquesS ■ Communications  Support du transport de l’information : ISA100 (technologies sans fil industrielles)  Format de transport de l’information : XML  Expression canonique des messages : ISA95  Définition sémantique des données : IEC11179 13

14 Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine  Matière-énergie-information  Complexité  Interactions ■ M2M  Définition  Applications  Technologies ■ Travaux ISA et OMAC  ISA et OMAC  Orchestration et Chorégraphie  Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 14

15 ISA et OMAC: 2 associations professionnelles ■ ISA: The International Society of Automation  www.isa.org www.isa.org  Tous les secteurs du contrôle industriel  Publications, expositions  Sections locales www.isa-france.orgwww.isa-france.org  Développement de normes ANSI www.standards-isa.frwww.standards-isa.fr  ISA88 www.isa88.orgwww.isa88.org ■ OMAC: Organization for Machine Automation and Control  www.omac.orgwww.omac.org  Membre de l’Automation Federation supervisée par l’ISA  Processus discrets et machines  Principalement packaging  Make2Pack => ISA88  PackML => ISA–TR88.00.02 15

16 Orchestration / Chorégraphie ■ Métaphores musicale des Web Services Fonction N1.1 Fonction N3.1 Fonction N2.1Fonction N2.3 Fonction N1.1 Fonction N3.1 Fonction N2.1Fonction N2.3 Orchestration Interactions hiérarchiques Chorégraphie Interactions transversales 16

17 Pilotage de machines RemplisseuseEncapsuleuseEtiqueteuse 17

18 Orchestration + Choregraphie RemplisseuseEncapsuleuseEtiqueteuse 18

19 Orchestration: hiérarchie physique ISA88 Source : ISA–TR88.00.02 19

20 Automate d’états : Première condition d’interopérabilité RUNNING IDLE HOLDING TERMINATING (Auto) Start  Operator  Trip  End  Operator  External Restart Interruption H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 20

21 Automates d’états ■ Connaitre l’état ■ Commander RemplisseuseEncapsuleuseEtiqueteuse 21

22 ISA–TR88.00.02 - OMAC PackML state diagram 22

23 TR02/PackML taxonomie UnitName PACKMLv30 CommandUnitName.Command PMLc UnitModeUnitName.Command.UnitModeInt(32bit) UnitModeChangeReques t UnitName.Command.UnitModeChangeRequestBool MachSpeedUnitName.Command.MachSpeedReal MaterialInterlocksUnitName.Command.MaterialInterlocksBool CntrlCmdUnitName.Command.CntrlCmdInt(32bit) CmdChangeRequestUnitName.Command.CmdChangeRequestBool RemoteInterface[#]UnitName.Command.RemoteInterface[#] Interface NumberUnitName.Command.RemoteInterface[#].NumberInt(32bit) ControlCmdNumbe r UnitName.Command.RemoteInterface[#].ControlCmdNumb er Int(32bit) CmdValueUnitName.Command.RemoteInterface[#].CmdValueInt(32bit) Parameter[#]UnitName.Command.RemoteInterface[#].Parameter[#] Descriptor IDUnitName.Command.RemoteInterface[#].Parameter[#].IDInt(32bit) Name UnitName.Command.RemoteInterface[#].Parameter[#].Na me String UnitUnitName.Command.RemoteInterface[#].Parameter[#].UnitString Value UnitName.Command.RemoteInterface[#].Parameter[#].Valu e Real Parameter[#]UnitName.Command.Parameter[#] Descriptor Product[#] Status 23

24 Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine  Matière-énergie-information  Complexité  Interactions ■ M2M  Définition  Applications  Technologies ■ Travaux ISA et OMAC  ISA et OMAC  Orchestration et Chorégraphie  Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 24

25 Conclusion ■ L’interopérabilité à la base de l’intelligence des systèmes industriels ■ L’intégration hiérarchique verticale est bien maitrisée ■ L’intégration transversale entre machines est à ses débuts  L’acronyme M2M prend ici tout son sens  Des verrouillages simples ont toujours existé ■ Premier pas : standardisation des commandes/états machine  L’ISA et l’OMAC ont publié PackML  Dédié au conditionnement ■ D’autres travaux à venir ou à suivre:  Organisation du contrôle des équipements : future ISA-88 partie 5  Blocs fonctionnels : IEC61499  Approche sémantique extensible et répertoires taxonomiques élargis: ISO 15926 et ISO/IEC11179 25

26 MERCI Jean Vieille j.vieille@controlchaingroup.com www.controlchaingroup.fr 26