Dans les usines pharmaceutiques modernes, le cœur de la production est assuré par des robots. Ils opèrent dans des zones stériles à l’atmosphère contrôlée, où la moindre contamination microbienne fait peser un risque critique sur la qualité du produit. Alors que se passe-t-il en cas de problème technique ou de besoin de maintenance sur ces machines ? Jusqu’à présent, cela nécessite une intervention humaine dans la salle blanche, suivant un processus long et complexe, obligeant à un arrêt souvent dommageable de la production. A l’occasion des Orange Open Tech Days, une équipe d’Orange Belgique démontre comment alléger cette complexité. Cas d’étude présenté : le jumeau numérique, couplé à la 5G Stand Alone, d’un robot manipulant des éprouvettes.
Le réseau qui va du casque de l’opérateur au robot doit bénéficier d’une bande passante élevée pour gérer un volume considérable de données et une latence basse pour une synchronisation parfaite
Un jumeau numérique parfaitement synchronisé avec l’original
Imaginez la salle de contrôle d’une usine pharmaceutique 4.0. Equipé d’un casque de réalité augmentée Hololens 2 (Microsoft), un opérateur visualise en temps réel le double virtuel en 3D du robot. Il peut vérifier des paramètres collectés en temps réel par des capteurs situés sur le vrai robot : température, tension d’une courroie, niveau d’huile, messages d’erreur, etc. L’opérateur peut ainsi réaliser un diagnostic complet de l’état de fonctionnement de la machine. Il peut également consulter l’historique des manipulations, interagir avec le robot, lancer une mise à jour ou application de maintenance prédictive, sans avoir besoin de se rendre dans la salle blanche. Résultat : des gains de temps significatifs, des arrêts de production réduits au minimum, et aucun risque de contamination externe lors de ces opérations.
Des prérequis de bande passante, de latence et de qualité
Cette démonstration fait entrevoir de nombreux cas d’usages de cette technologie. Par exemple, des jumeaux numériques de villes entières pourraient permettre de gérer les flux de mobilité ou d’améliorer la performance énergétique des bâtiments. Des jumeaux numériques de tests pourraient avoir pour fonction de déterminer une procédure de production optimale, faire des approbations techniques, analyses systèmes et tests d’acceptance avant de déployer une nouvelle ligne de production industrielle.
« Ces cas d’usages posent des défis techniques et de sécurité importants, que nous avons pris en compte avec l’élaboration de ce pilote, explique Olivier Nerinckx, Product Manager Device Industry 4.0 chez Orange Belgique. Le réseau qui va du casque de l’opérateur au robot doit bénéficier d’une bande passante élevée pour gérer un volume considérable de données, le double 3D du robot étant stocké dans le cloud, puis transmis au casque. Les données des capteurs en temps réel du robot sont également transmises en continu et en temps réel à l’opérateur. De même, nous devons disposer d’une faible latence entre le robot et le casque pour avoir un double parfaitement synchrone avec le vrai robot et interagir en temps réel. Enfin, la garantie de disponibilité du réseau est évidemment essentielle ! »
La solution 5G Stand Alone
C’est donc grâce à la mise en place d’un réseau 5G SA qu’Orange et ses partenaires – Mr Watts (développeur du jumeau numérique), Staùbli (concepteur du bras robot) et Cilyx (créateur et intégrateur de l’environnement de production) – ont pu mener à bien le projet de démonstrateur. Celui-ci intègre de façon native les enjeux de protection des données, avec l’utilisation d’une tranche réservée de ce réseau privé mais aussi l’hébergement dans un cloud privé. « Le projet s’est monté en mode test and learn, notamment avec la plateforme Microsoft Azur IoT hub. »
Une inspiration pour les entreprises qui se transforment
En optant pour ce type d’approche, les entreprises en pleine transformation digitale peuvent imaginer toutes sortes de cas d’usages et de déploiements spécifiques. Pour encore plus de cybersécurité par exemple, elles peuvent, grâce au Edge Cloud computing, développer leur jumeau numérique en conservant leurs données critiques et confidentielles au plus près de leur chaîne de production. L’industrie 4.0 profitera d’autres applications du couple 5G / jumeau numérique dont Orange Belgique fait la démonstration.
