 a fusion nucléaire n'est pas une technologie que l'on s'attend à voir adopter par le secteur industriel dans un proche avenir. Mais deux progiciels développés initialement comme outils de recherche nucléaire par l'Institut des systèmes, de l'informatique et de la sécurité (ISIS) du CCR ont récemment été adaptés de façon à pouvoir être utilisés dans une variété de secteurs industriels.
Bénéficiant d'un soutien du programme Innovation, ces deux nouveaux produits ont été introduits par ISIS l'année passée, dans le cadre d'accords de licence avec des distributeurs spécialisés. Le premier, Generis, est un puissant système indépendant de contrôle de robots industriels. Le second, Astra, est un ensemble d'outils avancés permettant d'analyser la fiabilité de systèmes complexes. Dans les deux cas, le transfert de la technologie du CCR dans le secteur industriel promet de contribuer à la compétitivité européenne.
Robuste et puissant
Les robots industriels sont utilisés dans des processus toujours plus nombreux: du soudage à la peinture en passant par la découpe ou la gestion des commandes. Mais Emilio Ruiz, collaborateur de l'institut ISIS, estime que la conception brevetée des systèmes de contrôle actuels étouffe l'innovation dans la mesure où elle gonfle les coûts d'automatisation.
"Les systèmes fermés constituent un véritable obstacle pour les petits producteurs d'équipements industriels qui veulent incorporer de l'intelligence à leurs produits", explique-t-il. "Les systèmes de contrôle eux-mêmes sont coûteux, et chaque système est relié à une plate-forme matérielle spécifique, qui n'est pas toujours la plus rentable. Peu de systèmes offrent un environnement de développement moderne, si bien que même la programmation d'un produit simple peut nécessiter le travail de cinq années/homme. Sans compter que pour ajouter de nouvelles fonctions il faut acheter des modules logiciels complémentaires. En fin de compte, tous ces coûts se répercutent sur l'industrie, et de nombreux fabricants de taille plus modeste sont découragés d'adopter l'automatisation".
En revanche, le progiciel Generis est ouvert, convivial et indépendant du matériel. Sa conception raccourcit considérablement le cycle de développement et permet aux producteurs d'utiliser le meilleur matériel disponible. Par ailleurs, lors des essais de palettisation, de coupe et de soudage, il s'est révélé d'une robustesse étonnante.
Mais la véritable puissance du système réside dans sa polyvalence, qui permet à M. Ruiz et son équipe de développer actuellement une cellule de soudage au laser très complexe. "En tournant sur un processeur unique, Generis contrôlera un convoyeur, deux grands manipulateurs équipés de nombreux capteurs, et un système sophistiqué de transmission du faisceau laser", précise-t-il.
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Connectée au système de contrôle numérique via TCP/IP, l'interface homme-machine Windows95/NT de Generis permet à un opérateur de surveiller l'état des appareils connectés et de les contrôler manuellement à l'aide d'une manette logicielle. |
Une solution ouverte
Generis est composé d'une interface homme-machine Windows ou NT et d'un système de contrôle numérique, qui transmet les commandes au moment adéquat vers les modules mécaniques. Les interfaces et les protocoles de communication industriels standards sont utilisés pour assurer la modularité; on peut ajouter aisément et à tout moment de nouvelles fonctions et de nouveaux modules.
L'architecture révolutionnaire du système est le fruit des recherches effectuées par le CCR dans le domaine de la fusion nucléaire. "Nos expériences avec Robertino, un grand robot destiné à manipuler du matériel de grande taille(1), exigeaient de la flexibilité", explique M. Ruiz. "Nous avons dû ajouter de nouveaux capteurs, modifier les algorithmes de contrôle et tester de nouveaux procédés. Aucun système commercial n'offrait l'ouverture requise; nous avons donc développé notre propre solution générique, à partir de zéro."
Le produit Generis abouti est le fruit de deux années de développement supplémentaires qu'ISIS a entrepris en partenariat avec Erxa, une société italienne d'ingénierie en automatisation industrielle. "Nous voulions offrir les avantages de coût réduit et de flexibilité aux petits producteurs d'équipements, explique M. Ruiz. Generis est agréable à utiliser. Si un client a besoin d'une capacité spécifique, il suffit de sélectionner la fonction appropriée dans une bibliothèque. En outre, lorsqu'un processeur plus puissant devient disponible, il peut être utilisé directement, sans aucune modification".
Le CCR a accordé une licence à Erxa, qui dispose d'un réseau de vente agréé en Italie, pour distribuer le progiciel. Toutefois, cette licence n'est pas exclusive et M. Ruiz cherche des distributeurs dans d'autres pays européens. Les démonstrations effectuées lors des salons commerciaux ont déjà suscité un grand intérêt. "Mais, naturellement, les gens sont prudents face à un concept aussi novateur, admet M. Ruiz. Nous attendons le moment où le système pourra faire ses preuves dans une application industrielle".
Fiabilité garantie
Astra a suivi un parcours très semblable, commençant par une aide à la recherche de pointe pour aboutir à la commercialisation d'un produit.
Développé initialement pour des applications nucléaires à la fin des années 1970, le logiciel a été adapté par ISIS pour le secteur aérospatial et les industries de transformation. Il offre aux ingénieurs un ensemble complet d'outils pour optimiser la conception de systèmes complexes dans lesquels une défaillance constituerait une menace sérieuse pour l'environnement, les ouvriers ou les utilisateurs, ou pourrait nuire au brevet et à d'autres valeurs commerciales essentielles. Aujourd'hui, avec le lancement du progiciel Astra, cette technologie peut être adaptée à une plus large gamme d'applications.
"Les environnements industriels complexes, présentant de nombreux sous-systèmes interactifs, génèrent des problèmes très compliqués au niveau de la conception, explique Marc Wilikens, de ISIS. "Et plus la complexité des produits de consommation augmente, plus les concepteurs sont confrontés à des questions récurrentes. Astra permet aux ingénieurs d'identifier les éléments cruciaux d'un système et d'atteindre des niveaux déterminés de fiabilité ou de sécurité en augmentant la résistance de composants spécifiques ou en incorporant des systèmes contournant les défaillances".
Parmi les principales applications possibles, on peut citer les appareils médicaux et d'autres systèmes intégrés où la fiabilité des données importe autant que celle de l'équipement, de l'utilisateur et de l'environnement. Néanmoins, M. Wilikens pense que la première application d'Astra se fera dans l'industrie automobile.
"Trente pour cent des équipements automobiles reposent déjà sur des logiciels, déclare-t-il. "Les freins ABS, les coussins de sécurité autogonflables et le contrôle électronique du moteur sont aujourd'hui des caractéristiques standard. Bientôt apparaîtront les systèmes électroniques de conduite et les voitures devront de plus en plus interagir avec des systèmes extérieurs de navigation, de tarification routière et de diagnostic à distance.
L'intégration de ces fonctions complique le processus d'analyse. Il ne suffit plus d'assurer la fiabilité des composants individuels, mais il faut désormais garantir la fiabilité du système dans son ensemble".
Astra donne aux ingénieurs une perception exceptionnelle du fonctionnement des processus industriels et des systèmes intégrés, et permet d'intégrer les critères de fiabilité et de sécurité dès le début du processus de développement. |
Compromis optimal
Aucun outil d'aide à la conception de la génération actuelle ne peut gérer ce niveau de complexité, affirme M. Wilikens. Mais Astra est doté d'un algorithme très efficace d' "analyse en arbre des défaillances", qui représente toutes les séquences d'événements possibles pouvant se produire dans un système. Il permet également d'évaluer plusieurs "arbres de défaillances" simultanément, permettant ainsi de trouver le compromis optimal entre les différents objectifs de la conception".
L'amélioration de la sécurité ou de la fiabilité d'un système a toujours un prix, explique M. Wilikens. Astra permet aux concepteurs d'atteindre le plus haut niveau possible de fiabilité à un prix acceptable sur leur marché cible.
Tout comme Generis, Astra sera commercialisé sous licence par des spécialistes de la distribution et de la maintenance de logiciels capables d'offrir un service d'assistance et de fourniture d'accessoires aux utilisateurs finaux dans l'industrie. Un premier accord de ce type a été signé avec la société italienne Infocon. "D'autres entreprises ont exprimé un grand intérêt, mais nous souhaitons d'abord acquérir une expérience par le biais de notre collaboration avec Infocon", explique M. Wilikens.
(1) Voir " Un nouvel élan pour l'industrie lourde européenne ", numéro 1/97.
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Janvier 1999
TRANSFERT TECHNOLOGIQUE