Modes de défaillance dans les systèmes d'automatisation industrielle - Un scénario global
L'automatisation industrielle a transformé tous les niveaux de production en segments plus efficaces et précis. Cependant, l'automatisation, malgré ses avantages, n'est pas à l'abri de tout échec. Comprenez les types d'échecs fréquents et leurs principales causes pour faciliter la vie et réduire le risque.
Aperçu de l'automatisation industrielle
Les systèmes d'automatisation industrielle sont conçus pour faciliter les processus de production, augmenter la fiabilité et garantir des opérations précises. Néanmoins, leur grande complexité et leur dépendance à divers facteurs les rendent susceptibles à certains types de pannes qui ont un impact considérable sur la production. Connaître les types de pannes les plus importants est crucial, car des mesures de base pour prévenir de tels cas doivent être envisagées pour garantir la fiabilité du système.
Erreur humaine : la cause première des échecs d’automatisation
L’erreur humaine continue de figurer en tête de liste des principales causes de défaillance des systèmes d’automatisation. Un certain nombre de responsabilités d'un opérateur comprennent l'interface homme-machine HMI, le contrôle de supervision et l'acquisition de données SCADA et la gestion des performances du système ; par conséquent, les opérateurs pourraient commettre des erreurs dans un environnement très stressant et sous pression en raison de la fatigue ou du manque de formation. Les facteurs contributifs courants sont le stress dû aux quarts de travail prolongés, un personnel peu ou mal formé manipulant un système sophistiqué, une IHM non conviviale, donc très déroutante.
- Manque de procédures opérationnelles standard
Erreurs de programmation : une menace silencieuse pour l'intégrité du système
Les erreurs de programmation peuvent avoir des conséquences considérables sur les systèmes d'automatisation. Une simple erreur dans la programmation d'un automate, d'un SCADA ou d'une IHM peut entraîner des incohérences ou des bogues dans les opérations qui ne sont découverts que lorsqu'ils perturbent le système. Cela entraîne une gestion incorrecte des données, un dysfonctionnement de la logique du processus ou même des arrêts du système.
Voici des exemples de problèmes liés à la programmation :
- Limites de compteur mal définies qui provoquent le gel des compteurs
- Mauvaise planification à long terme lorsque l'expansion future du système dépasse les limites de conception initiales
Pannes matérielles : la vulnérabilité physique
Les composants matériels tels que les automates, les IHM et les VFD sont essentiels au fonctionnement des systèmes d'automatisation. Au fil du temps, l'exposition à des environnements difficiles, des surtensions et des dommages physiques peuvent entraîner une panne matérielle. Une maintenance et un stockage appropriés des pièces de rechange sont essentiels pour éviter les temps d'arrêt prolongés en cas de panne matérielle.
Les causes courantes de pannes matérielles comprennent :
- Exposition environnementale à la chaleur, à l'humidité ou à la poussière
- Surtensions ou courts-circuits
- Dommages physiques lors de la manipulation ou dus à des impacts extérieurs
Pannes de réseau : l'épine dorsale des systèmes d'automatisation
La plupart des systèmes d'automatisation industrielle dépendent d'une infrastructure réseau solide pour la communication entre dispositifs. La défaillance du réseau due à des connexions rompues, une mauvaise qualité de signal, ou même des cyberattaques entraîne des pertes de données et des perturbations dans la performance du système. Une mauvaise sécurité du réseau expose également le système au risque de cyberattaques.
Les facteurs contribuant à la défaillance du réseau comprennent :
- Perte de puissance des routeurs et des commutateurs réseau
- Câbles de communication de mauvaise qualité ou anciens
- Manque de mesures de cybersécurité
Pannes d’instruments de terrain : les capteurs de première ligne
Les instruments de terrain comprennent toutes les vannes, capteurs et actionneurs qui jouent un rôle indispensable dans la collecte de données et le contrôle des processus. Leur dysfonctionnement dû à l'usure, à des facteurs environnementaux ou à un mauvais calibrage entraîne des lectures incorrectes de la sortie, d'où un dysfonctionnement du système et une mauvaise qualité de production.
Certaines causes courantes de pannes d’instruments de terrain sont les suivantes :
- Usure au fil du temps
- Erreurs d'étalonnage ou dérive de la précision du capteur
- Dommages physiques dus à des facteurs externes
Pannes du panneau API : la panne du centre de contrôle
Le panneau API, abritant tous les composants électriques et électroniques, est au cœur du fonctionnement du système. Les pannes du panneau dues à une tension inappropriée, à des pointes électriques ou à des dommages physiques peuvent interrompre le fonctionnement du système, nécessitant des services de réparation spécialisés. De telles pannes entraînent souvent des temps d'arrêt coûteux.
Les causes courantes de pannes du panneau API incluent :
- Tension d'alimentation incorrecte
- Pointes électriques ou interférences sonores
- Exposition environnementale ou dommages physiques
Échecs liés à l’âge : la détérioration silencieuse du système
À mesure que les systèmes d'automatisation industrielle vieillissent, leurs composants se détériorent et peuvent échouer. Des programmes de maintenance inadéquats et l'indisponibilité de pièces de rechange pour les composants plus anciens peuvent encore accélérer l'usure liée à l'âge. Ce type de défaillance peut ne pas être critique à l'instant, mais peut entraîner des pannes inattendues si négligé.
Les causes courantes d’échec lié à l’âge comprennent :
- Usure mécanique des pièces mobiles
- Détérioration des composants électroniques due à l'âge
- Manque de maintenance proactive
Pannes graphiques : conséquences sur l'interface utilisateur et les opérations
Les opérateurs s'appuient beaucoup sur les graphiques et les interfaces utilisateur des IHM ou des systèmes SCADA. Une défaillance de ces systèmes, telle qu'un écran tactile qui ne répond pas ou un affichage scintillant, peut sérieusement entraver la capacité d'un opérateur à contrôler ou à surveiller le système. Cela entraîne des opérations inefficaces et des risques pour la sécurité.
Les problèmes courants liés aux graphiques sont :
- Écrans tactiles qui ne répondent pas ou perte de fonctionnalité tactile
- Affichages scintillants ou déformés
- Dysfonctionnements d’affichage affectant les points de contrôle critiques
Conclusion : remédier aux échecs de l'automatisation industrielle
Bien que les pannes dans les systèmes d'automatisation industrielle soient inévitables, comprendre leurs causes et s'y préparer peut minimiser leur impact. Un entretien régulier, la formation des employés et les mises à niveau des systèmes sont essentiels pour garantir que le système d'automatisation fonctionne de manière fluide et efficace.
