M 2 M Les Machines parlent aux Machines

M 2 M : 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

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

La trilogie Energie – Matière – Information u it q Energie (1 )P s l e Adapté de Tom Stonier as é n ag m a m rt o ec l é ia d a s n tio R ) (3 Information Energie organisée de p ar ti Matière chaude Matière organisée (2) Cristal à 0°K cu l es fo nd am en ta le s Matière 3

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

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

Complexité = niveau informationnel Energie Sy st si èm m e pl e Système complexe Information Matière 6

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

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

Interactions: la clé de la complexité ■ Sans interactions, la notion de système se réduit à ses parties Ø Un service commercial indépendant reçoit les commandes, l’atelier fabrique ce qu’il veut Ø 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 Ø Hiérarchiques : un composant « maitre » - de niveau supérieur - pilote des composants « esclaves » - de niveau inférieur § Ø 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 Ø Synchrones : influe le comportement actuel d’un composant Ø Asynchrones : influe le comportement futur d’un composant 9

Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine Ø Matière-énergie-information Ø Complexité Ø Interactions ■ M 2 M Ø Définition Ø Applications Ø Technologies ■ Travaux ISA et OMAC Ø Orchestration et Chorégraphie Ø Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 10

Définition M 2 M ■ Un domaine de l’interopérabilité Ø B 2 B, C 2 C, B 2 M, … ■ Objectif : permettre aux « machines » d’interagir directement Ø Au-delà de la seule supervision d’un contrôleur central § Interactions hiérarchiques déterministes Favoriser les interactions transversales complexifiantes ■ Intérêt Ø Décentralisation des traitements (automatisation modulaire) Ø Faciliter l’intégration des machines Ø Fiabiliser les interactions avec l’environnement Ø Favoriser l’adaptabilité et la flexibilité ■ Attention Ø Le concept est récupéré par les acteurs des télécoms dans un sens beaucoup plus large (télésurveillance en particulier) Ø 11

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

Technologies industrielles ■ Détection, identification Ø RFID ■ Traitements Ø Blocs fonctionnels IEC 61499 Ø Contrôle procédural ISA-88 Ø Agents Ø Automates d’états ISA 88, Pack. ML Ø MEMS (Microsystèmes Electro. Mécaniques. S ■ Communications Ø Support du transport de l’information : ISA 100 (technologies sans fil industrielles) Ø Format de transport de l’information : XML Ø Expression canonique des messages : ISA 95 Ø Définition sémantique des données : IEC 11179 13

Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine Ø Matière-énergie-information Ø Complexité Ø Interactions ■ M 2 M Ø Définition Ø Applications Ø Technologies ■ Travaux ISA et OMAC Ø Orchestration et Chorégraphie Ø Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 14

ISA et OMAC: 2 associations professionnelles ■ ISA: The International Society of Automation Ø www. isa. org Ø Tous les secteurs du contrôle industriel § Publications, expositions Sections locales www. isa-france. org Ø Développement de normes ANSI www. standards-isa. fr Ø § ISA 88 www. isa 88. org ■ OMAC: Organization for Machine Automation and Control Ø www. omac. org Ø Membre de l’Automation Federation supervisée par l’ISA Ø Processus discrets et machines Ø Principalement packaging Make 2 Pack => ISA 88 § Pack. ML => ISA–TR 88. 00. 02 § 15

Orchestration / Chorégraphie ■ Métaphores musicale des Web Services Fonction N 1. 1 Fonction N 2. 3 Fonction N 3. 1 Orchestration Interactions hiérarchiques Chorégraphie Interactions transversales 16

Pilotage de machines Remplisseuse Encapsuleuse Etiqueteuse 17

Orchestration + Choregraphie Remplisseuse Encapsuleuse Etiqueteuse 18

Orchestration: hiérarchie physique ISA 88 Source : ISA–TR 88. 00. 02 19

Automate d’états : Première condition d’interopérabilité IDLE (Auto) Start M 1 M 9 Interruption • End • Operator • External M 2 M 10 TERMINATING H 2 M 3 H 1 M 4 RUNNING M 8 • Operator • Trip M 5 H 10 H 9 M 6 H 4 HOLDING H 8 M 7 H 3 H 5 H 6 H 7 Restart 20

Automates d’états ■ Connaitre l’état ■ Commander Remplisseuse Encapsuleuse Etiqueteuse 21

ISA–TR 88. 00. 02 - OMAC Pack. ML state diagram 22

TR 02/Pack. ML taxonomie Unit. Name Comma nd Unit. Mode. Change. Req uest Mach. Speed Material. Interlocks Cntrl. Cmd. Change. Request Remote. Interface[#] Unit. Name. Command PACKMLv 30 PMLc Unit. Name. Command. Unit. Mode. Change. Request Int(32 bit) Bool Unit. Name. Command. Mach. Speed Real Unit. Name. Command. Material. Interlocks Bool Unit. Name. Command. Cntrl. Cmd Int(32 bit) Unit. Name. Command. Cmd. Change. Request Bool Unit. Name. Command. Remote. Interface[#] Interface Number Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Number Int(32 bit) Control. Cmd. Num Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Control. C Int(32 bit) ber md. Number Cmd. Value Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Cmd. Valu Int(32 bit) e Parameter[#] Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Paramet Descriptor er[#] ID Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Paramet Int(32 bit) er[#]. ID Nam Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Paramet String e er[#]. Name Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Paramet String er[#]. Unit 23 Valu Unit. Name. Command. Remote. Interface[#]. Paramet Real

Agenda ■ Du Big-Bang à la Machine Ø Matière-énergie-information Ø Complexité Ø Interactions ■ M 2 M Ø Définition Ø Applications Ø Technologies ■ Travaux ISA et OMAC Ø Orchestration et Chorégraphie Ø Automates d’état ISA / OMAC ■ Conclusion 24

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 Ø L’acronyme M 2 M prend ici tout son sens Ø Des verrouillages simples ont toujours existé ■ Premier pas : standardisation des commandes/états machine Ø L’ISA et l’OMAC ont publié Pack. ML Ø Dédié au conditionnement ■ D’autres travaux à venir ou à suivre: Ø Organisation du contrôle des équipements : future ISA-88 partie 5 Ø Blocs fonctionnels : IEC 61499 Ø Approche sémantique extensible et répertoires taxonomiques élargis: ISO 15926 et ISO/IEC 11179 25

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