Introduction à la Supervision

1. L. Macaire DESS GI Introduction à la Supervision

3. Aide à la production • Alarmes : • afficher et/ou enregistrer des alarmes • prévenir de la levée d'une ou plusieurs alarmes sur un des équipements supervisés. • analyse des alarmes enregistrées (Pareto nombre, durée). • Synoptique: • Représentation synthétique et instantanée de l'ensemble du moyen de production.

4. Aide à la production • Changement de série • enregistrement des caractéristiques d'une production donnée: • lorsqu'un poste détecte un changement de série la supervision envoie les caractéristiques attendues à ce poste pour cette référence. • rajout de nouveaux paramètres, et adaptation à différents modes de production ( changement de série par campagne, par pièce, …).

5. Aide à la production • Maîtrise statistique du procédé (MSP): • Des cartes de contrôle statistique ( MSP / SPC) automatiques vont permettre de détecter toute anomalie SPC (statistical Process Control) . • Les cartes de contrôle sont connectées au processus à surveiller. Les mesures sont contrôlées. • Déclenchement de certains traitements sur détection d'anomalies.

6. Aide à la production • Système temps réel : • Le système doit être capable de calculer en temps réel des indicateurs de productivité et de déclencher certains traitements sur résultats anormaux. • Le système doit être suffisamment flexible pour pouvoir prendre en compte des standards spécifiques à chaque entreprise

7. Enregistrement et analyse • Le système va permettre d'enregistrer tout ce qui passe sur la ligne, afin de pouvoir a posteriori analyser la production • Suivi de production : • Enregistrement de la date et l'heure de fabrication de chaque produit, • Evaluer par tranche de temps le nombre de produits fabriqués, rebutés et acceptés. • Identifier les pertes de production liées à des anomalies identifiées dans le journal des alarmes. On va alors pouvoir faire des statistiques, réévaluer des indicateurs (TRS).

8. Enregistrement et analyse • Traçabilité : • enregistrer toute information caractéristique des produits avec pour objectif de pouvoir identifier le plus petit ensemble de produits susceptibles d'avoir le même défaut qu'un produit donné. • la traçabilité produit : chaque produit est identifié • la traçabilité lot : chaque ensemble homogène de produit est identifié. • Identification des éléments tracés est impératif (code à barre, tatouage, puce électronique,…).

9. Enregistrement et analyse • Suivi du procédé : • Enregistrement des modes de marche de chaque équipement, afin d'identifier les menants (goulot d'étranglement), la fiabilité des équipements, … • Maintenance des équipements : • Enregistrement de nombre de cycles ou la durée de fonctionnement d'éléments critiques (moteurs, pompes, lampes). • Maintenance préventive de ces éléments

10. Enregistrement et analyse • Suivi des équipes : • Identification des lots de fabrication, des arrêts et des causes de pertes de production, le système va permettre d'identifier les causes récurrentes de perte de production. • L'expertise des responsables d'équipe est un atout essentiel dans l'amélioration de la production et dans la motivation des collaborateurs,

11. Quand une supervision • 1. A la conception d'un nouveau moyen de production, un fort investissement est décidé, l'ajout d'une supervision n'a qu'un impact mineur • 2. Lorsqu'il est nécessaire d'améliorer l'efficacité d'un moyen de production existant. L'équipement est en place, il fonctionne (on ne peut pas l'arrêter), la documentation et les concepteurs ont parfois disparu, le risque paraît plus élevé.

12. Retour sur investissement • une ligne qui fabrique qui fabrique 10000 produits par jour vendus à 2 euros, et une supervision qui apporte un gain de 3 points de productivité de la ligne.

13. Définition • Outil de visualisation en temps réel de l’état et de l’évolution d’une installation automatisée • afin que l’opérateur puisse prendre le plus vite possible des décisions. • Aide pour l’atteinte d’objectifs de production (cadences sécurité qualité)

14. Introduction générale - Notions de superviseur

15. Fonctions du superviseur • centralisation d’informations. • nécessite le prétraitement de ces informations pour le niveau gestion et de leur visualisation. • Service à la maintenance des équipements et des installations.

16. Organisation fonctionnelle d’un superviseur Gestion de production maintenance Conduite de processus superviseur Autres applicatifs traitements Unités de production

17. Choix d’un superviseur • Accès du superviseur à l’ensemble des données (compatibilité avec le matériel existant - nécessité de drivers) • adaptation au domaine d’application.

18. Spécification du système • Par diagramme de contexte • Représente les entités de l’environnement ainsi que les données qui circulent entre ces entités et le système. • Définition des communications fonctionnelles et des communications vers les autres produits.

19. Quel est le matériel connectable? • Quand les installations existent ou pour des travaux neufs, le choix de l’automate n’est pas forcément libre. (attention à l’homogénéité du parc de matériel pour la maintenance). • Recensement des unités de traitement connectables dans les différentes marques. • Matériel Connectable = existence de l’ensemble des logiciels de description de la configuration mémoire de l’unité de traitement et de configuration.

20. L’utilisateur peut accèder par le superviseur aux informations issues des différents matériels en utilisant la terminologie du constructeur. • Outils concernés: • Automates programmables. • Régulateurs • chaîne d’acquisition de données et de traitement de données • ordinateur de conduite de processus • gestion de production

21. Outils concernés: • les directeurs de commande (baie de commande des robots) • les cartes d’entrées-sorties • les systèmes d’identification (lecteurs de codes barre, étiquettes électroniques) • les terminaux de saisie directe d’information sur le processus • les cartes de vision • les variateurs de vitesse • les commandes de moteurs

22. Environnement nécessaire à la mise en oeuvre • Puissance d’un superviseur dépend de • le calculateur • le système d’exploitation • la taille mémoire utilisée • la communication • les cartes graphiques • les terminaux et périphèriques • nombre de postes de supervision

23. Le calculateur • PC : solution pas chère • station de travail HP, VAX, SUN (attention • prix élevé, peu d’outils) • taille mémoire requise souvent importante pour suivre l’évolution du logiciel

24. Le système d’exploitation • Nécessité d’un système multi-tâches: • fonctions assurées par un superviseur: • mise à jour de bases de données • traitements • affichage des synoptiques • communications avec matériel • édition d’historiques

25. Système d’exploitation • Si système mono-tache ; exécution des différentes tâches dans un ordre prédéfini et fixe. • Impossible de garantir la périodicité des tâches • d’où nécessité de système multitache avec prise en compte d’événements, de priorités entre les taches

26. La communication • Types et nombres de cartes de communication utilisables simultanément en standard • cartes de communication avec microprocesseur car déchargement de travail de l’unité centrale

27. Le graphisme et les terminaux • Carte graphique - contrôleur d’écran - qualité d’écran • terminaux utilisables - les imprimantes • protocoles de connection ( HPGL, Postscript). • Moyens de saisie: souris, boule, levier, crayon optique • DOIT ETRE ADAPTE A L’ENVIRONNEMENT

28. Nombre de postes de supervision • Solution 1 Chaque poste dédié à certaines fonction => postes autonomes en réseau • Solution 2: plusieurs opérateurs en différents points du processeur dans lequel chaque poste doit avoir accès à toutes les fonctions => terminaux d’un système multi-utilisateurs.

29. Architecture du réseau • Maître-esclave: • terminaux (esclaves) ne peuvent pas exécuter des traitements. Permet une sécurité, une confidentialité et d’intégrité des données. • Lourds à maintenir - temps de connections

30. Architecture du réseau • Client- serveur: • l’application est divisée en deux parties distinctes. • Le poste client prend en charge le dialogue avec l’utilisateur, les premiers contrôles de requêtes et le routage vers le serveur • le poste serveur reçoit les demandes et les exécute.

31. Base de données • Contient des informations issues du processus et relatives aux divers automatismes. • Nombre de variables disponibles. • L’ensemble des données peuvent être manipulées par différents utilisateurs ayant des vues différentes de ces données. • 2 types: relationnelles et orientées objet

32. Base de données relationnelles • Gestionnaire de données informatiques permettant de stocker des ensembles d’informations, sans redondance, reliés de manière univoque. • Organisation

33. Base de données orientées objet • Gestionnaire de données permettant de stocker des informations sous forme naturelle en utilisant certaines propriétés des langages orientés objets, en particulier les mécanismes d’héritage et les classes d’objets.

34. Rafraichissement des BDD • Cyclique: l’ensemble de la base est mis à jour périodiquement • cyclique paramétrable: la base est partagée en plusieurs blocs selon la fréquence de mise à jour • sélectif: associé à une vue affichée à l’écran et représentant le processus, mise à jour des variables attachées à cette vue quand demande de rafraichissement de la visualisation

35. Rafraichissement des BDD • Mode flash: une partie de la base est mise à jour seulement au moment de l’affichage d’une nouvelle image à l’écran et n’est plus mise à jour périodiquement • sur exception: mise à jour des variables qui ont changé d’état ou qui ont varié d’une valeur plus grande qu’un seuil déterminé

36. vitesse d’exécution importante de la mise à jour des bdd • Définition d’une référence pour comparer la vitesse d’exécution de différentes bases. • Exemple: mise à jour de 64 mots qui transitent par le même canal et qui sont stockés dans une même page de la base. • Somme des mises à jour doit être < à la fréquence des mises à jour, sinon risque d’incohérence, de perte d’informations.

37. Communications • Liste des protocoles supportés donne une idée de l’ouverture du superviseur • attention au fonctionnement simultané, dans une même application de protocoles différents, les installations à superviser étant souvent hétérogènes • informations communiquées sont destinées à des bdd. • Ces voies de communication sont souvent des réseaux multiples, et différentes en termes d’architecture, de protocole, de vitesse

38. Communications • Problème de cohérence des informations: est-on sur que les informations rapatriées sur la bdd correspondent au même instant d’échantillonnage ou au même intervalle de tps? • Solution: un système de datation pour chaque API, à chaque donnée est associée sa date d’échantillonnage

39. Les traitements effectués sur les données de la base de données sont destinés à mettre en forme les informations pour leur présentation à l’utilisateur Traitements des données

40. Représentation graphique • Les données peuvent être rassemblées sous la forme: • de courbes de conduite. Elles sont présentées à l’écran dans des zones réservées et visualisées en permanence. • D’historiques qui peuvent apparaître en incrustation sur la vue présente à l’écran.

41. Représentation graphique • Courbe de conduite (évolution d’une variable pendant un intervalle de temps glissant) • visualisation graphique d’une évolution de longue durée d’une ou plusieurs variables.

42. Traitements des alarmes et des défauts • Suivre l’évolution d’une variable permet de vérifier qu’elle reste conforme aux objectifs de production, et en cas de divergence, la détecter pour prévenir un défaut. • Prévenir l’opérateur quand une alarme survient : plusieurs stratégies selon le classement des alarmes

43. La hiérarchie et les propriétés des alarmes • 2 alarmes sont détectées au même instant . Faut -il les émettre ou ne signaler que la plus prioritaire afin de traiter le comportement en “emballement” du processus (éviter une avalanche d’alarmes). • Les priorités modifiables par calcul selon l’évolution du processus. • Vue des alarmes rassemblée dans un écran spécial

44. L’acquittement des alarmes • Par des postes multiples si le superviseur est relié à plusieurs postes de visualisation dans des endroits différents ou avec des opérateurs différents. • Souvent un seul opérateur a la responsabilité d’acquitter les alarmes d’une partie d’un processus.

45. archivage • Possibilité d’archiver des variables avec • filtrage, • redirection vers des périphériques • capacité en nombre de variables • Datation de l’archivage afin d’établir la chronologie des évènements issus du processus et du système de contrôle commande. • Obtenir une image à un instant du processus

46. Conduite du processus • Télécommander le processus à partir du superviseur par forçage de variables dans les API. • Produire des recettes de production totales ou partielles • disposer d’une validation des commandes de l’opérateur ( domaine de validité des valeurs, demande de confirmation)

47. Traduire en images appelées vues sur un écran toutes les informations dont l’opérateur a besoin pour conduire le processus: synoptique Synthèse d’image

48. synoptique • fond de plan fixe représentant la structure sur lequel viennent se placer des objets animés par l’état. • de certains éléments (vannes,pompes, vérins, contacts). • de certaines variables (niveaux, débits, intensité). • visibles sous formes alphanumériques, bargraphes, courbes.

49. autres vues • vues d’alarmes. • vues de régulation: structure des régulateurs utilisés - évolution des variables. • création des vues à la configuration du superviseur. • création des animations qui définissent comment les représentations évoluent en fonction des variables de la base de données.

50. éditeur graphique • éditeur semi-graphique: • pas grande finesse de représention • usage simple pour création d’objets • éditeur graphique vectoriel • accès aux pixels • diposer d’objets prédéfinis • disposer de fonctions permettant d’agir sur ces objets prédéfinis