Informatique industrielle : l`ISA-95 facilite les échanges

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INFO R M A T I Q U E I N D U S T R I E L L E
L’ISA-95 facilite
les échanges entre
l’ERP et la production

L’installation d’un ERP dans un grand groupe industriel n’est jamais chose aisée.
Pour assurer la remontée des informations de production, Chevron Oronite SA,
qui fabrique des additifs pour lubrifiants et carburants, a choisi la Wonderware
System Platform. Les critères de choix : la simplicité de configuration, le concept
de programmation objet, la possibilité de connecter des clients légers, et surtout
la compatibilité avec le standard ISA-95.
C
hevron Corporation, deuxième
groupe pétrolier au niveau mondial, a entrepris un vaste programme de déploiement du
logiciel ERP (Enterprise Resource Planning)
de SAP pour uniformiser les échanges d’informations entre toutes
ses filiales. Pour
L’essentiel
Chevron Oronite SA, la
 Chevron Oronite France,
filiale basée à
fabricant d’additifs pour
Gonfreville l’Orcher,
carburants et huiles moteur,
près du Havre, la mia déployé un logiciel ERP
gration vers SAP a
et installé une nouvelle ligne
commencé il y a deux
de fabrication.
ans. Dans cette usine
 Le fabricant a fait le choix
où sont produits des
de Wonderware System
additifs pour les huiles
Platform pour prendre
moteur et les carbuen charge les liaisons entre
rants, l’installation
l’atelier et l’ERP.
d’un logiciel du mar Il a fallu uniformiser toutes
ché représentait un
les données de l’entreprise
changement historipour les mettre en conforque. En effet, dans ce
mité avec le standard ISA-95.
métier où la préserva La plate-forme a été utilisée
tion du savoir-faire est
pour créer la supervision
toujours mise au prede la nouvelle ligne
de fabrication.
mier plan, tous les logiciels étaient jus-
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qu’alors développés en interne. Mais
concevoir un logiciel de gestion d’entreprise
ne s’improvise pas. Les informaticiens du site
français s’y étaient essayés (avant le choix de
SAP) mais sans réel succès. « Nous savions pertinemment que développer son propre ERP posait des
problèmes en termes de maintenance, mais aussi en
termes d’évolution. En effet, le site de Gonfreville
l’Orcher est tellement vaste (pas moins de cinquante hectares) qu’on y trouve en permanence des modifications à apporter ; néanmoins, cette expérience
a été profitable et nous a permis de ne pas reproduire
nos erreurs sur le projet SAP » explique Serge
Talleux, responsable informatique industrielle chez Chevron Oronite SA.
Le choix de Wonderware System
Platform
Après avoir installé et configuré le logiciel
SAP, restait à le connecter aux différents systèmes de l’entreprise. Pour cela, les responsables du site ont fait le choix d’utiliser xMII,
une plate-forme fournie par SAP. Cette dernière fait l’interface entre l’ERP et des outils
tels que la gestion financière, la gestion de
stocks ou la gestion des expéditions (ponts
à bascule, bordereaux d’expédition, etc.). Il
s’agit de liaisons point-à-point avec chacun
de ces différents systèmes. Pour les liaisons
avec l’atelier, en revanche, la résolution temporelle de la plate-forme xMII ne permettait
pas de réaliser les communications avec les
automates et la supervision utilisée dans les
ateliers. Afin de remplir cette fonction particulière, les responsables de Chevron Oronite SA
ont donc étudié les différentes solutions
alors disponibles sur le marché.
« Nous avons évalué toutes sortes de logiciels, et cela
sans aucun a priori, se souvient Serge Talleux
(Chevron Oronite SA). En effet, nous avons rencontré des éditeurs venus du monde des interfaces opérateurs, d’autres spécialisés dans la gestion d’entreprise (avec notamment la dernière version de xMII)
ainsi que des fabricants de systèmes de contrôle de
process.Très vite, nous nous sommes rendus compte
(avec les conseils avisés de M. JeanVieille, consultant
chez Control Chain Group) que pour des besoins de
communication entre systèmes d’entreprise et systèmes d’atelier, l’utilisation du standard ISA-95 se
révélait indispensable. Et en termes de compatibilité
vis-à-vis de l’ISA-95, la société Wonderware
était à l’époque la plus avancée. » Cette dernière,
qui figurait déjà parmi les fournisseurs du
site pour avoir vendu à Chevron Oronite SA
quelques supervisions Intouch, propose
l’outil Wonderware System Platform (WSP)
qui répond aux attentes de l’industriel.
Principal avantage, selon les responsables
informatiques de Chevron Oronite SA : une
couche logicielle unique et évolutive offrant
un haut niveau de granularité, qui permet
d’aller très loin dans l’interfaçage des différents systèmes et dans la création de fonctions “métier”.
ISA-95 (anciennement appelée ISA S95) est
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L’usine de Chevron Oronite SA
est si vaste qu’on peut
la comparer au Vatican :
650 employés sont répartis
sur une superficie de près
de 50 hectares, contre
800 habitants sur 48 hectares
pour la province italienne.
Avec une production
de 300 000 tonnes d’additifs
par an, l’usine de Gonfreville
l’Orcher en Seine Maritime
est l’une des plus grosses
unités industrielles du groupe
Chevron Corporation. Elle
alimente à elle seule l’Europe,
l’Afrique et le Moyen-Orient.
une norme d’origine américaine aujourd’hui
largement répandue dans l’industrie. Elle
propose une formalisation des échanges
entre les systèmes de production et l’ERP.
Mais pour que les différents logiciels puissent communiquer entre eux, il faut d’abord
que les données soient compatibles d’un
système à l’autre. C’est pourquoi, avant
d’installer la WSP, les responsables de Chevron
Oronite SA ont commencé par uniformiser
toutes les données de l’entreprise. Cela a démarré par une période d’information et de
formation. « Se plonger dans une norme est vraiment difficile lorsque l’on n’en a pas l’habitude, et
le seul fait que la norme ISA-95 fasse plus de 400
pages est suffisant pour rebuter l’industriel le plus
motivé, raconte Serge Talleux (Chevron Oronite
SA). Nous avons donc fait appel à une société de
consultants afin de nous former, et après deux jours
de formation, ils nous ont aidés à mettre en place
les procédures les plus adaptées à notre métier. »
Grâce à Jean Vieille, ils mettent à plat toutes
les gammes, nomenclatures et autres procédures de l’entreprise. Le spécialiste de la
norme ISA-95 leur en explique le principe :
afin de faciliter les échanges d’informations,
la norme décompose un système de production en deux parties. D’un côté les aspects
structurels (les produits, les matières premières, les installations de production, la
main-d’œuvre, etc.) et de l’autre les aspects
opérationnels, c’est-à-dire la capabilité d’une
machine ou d’une chaîne de fabrication,
leurs cadences et leurs taux de rendement
synthétique (TRS).
Chacun de ces aspects est associé à des modèles, avec une terminologie qui leur est
propre. La norme définit également les attri-
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buts et structures des données à échanger et
les modèles de gestion des opérations de
production, ceci afin de formaliser les transactions entre l’ERP et l’atelier.
Revoir toutes les nomenclatures des produits
et des recettes de fabrication représentait une
importante masse de travail. La trentaine de
produits de base fabriqués par Chevron Oronite
SA se décline en effet en plus de six cents produits finis différents. Et comme c’est souvent
le cas dans les sites industriels, pour des raisons historiques, plusieurs désignations et
plusieurs références peuvent correspondre
au même produit. Un paramètre peut être
mesuré en utilisant des unités différentes
selon les ateliers, par exemple.
Homogénéiser toutes ces données fut donc
un travail de longue haleine. D’autant plus
qu’en parallèle, il a fallu créer des routines ➜
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les systèmes de contrôle-commande développés en interne au fil des années en évitant
au maximum les modifications.
Dans l’architecture actuelle, toutes les informations de production sont stockées dans la
WSP. Cette dernière les formate conformément au standard ISA-95, puis les met à disposition de l’ERP. Et cela sans impact sur les
habitudes de travail des opérateurs. « Depuis
leurs pupitres de commande, les techniciens qui pilotent les lignes de fabrication, ont accès au logiciel
de supervision et à l’interface xMII, explique
Serge Talleux (Chevron Oronite SA). Pour eux, le
fait d’avoir ajouté une plate-forme intermédiaire est
absolument transparent. » En effet, chez Chevron
Oronite SA, la production est planifiée depuis
l’ERP. La WSP aurait certes pu s’en charger,
mais une décision prise au niveau du groupe
imposait l’emploi de SAP et de xMII.
Aujourd’hui, les plannings de production
sont édités par le module APO (Advanced
Planner and Optimizer) de SAP. APO se
charge également de lancer les lots de fabrication (ici les lots correspondent à des productions de 8 à 12 heures). Pour cela, les
opérateurs accèdent à l’interface xMII et récupèrent les lots à fabriquer. Ils réservent les
stocks de matières premières nécessaires et
envoient ces lots au système de contrôlecommande. C’est là qu’intervient la WSP : la
production de lots s’exécute automatiquement, la plate-forme récupère toutes les valeurs concernant la production et les stocke
dans sa base de données. Puis, à la fin de la
fabrication d’un lot, l’opérateur ouvre une
fenêtre xMII, affiche le bilan de production,
contrôle les informations à remonter (il peut
rajouter des commentaires si besoin) avant
d’envoyer ce bilan validé à l’ERP.
Le standard ISA-95
Le standard ISA-95 traite de l’intégration des systèmes d’entreprise avec les systèmes de contrôle.
Il définit un certain nombre de modèles et de terminologies et les organise sous forme de modèles
graphiques UML (Unified Modeling Langage). L’objectif est de savoir quelles informations doivent
être échangées avec quels systèmes (logiciels financiers, logistique, gestion de production,
maintenance, qualité, etc.).
L’intérêt d’un standard tel que l’ISA-95 est d’apporter une uniformisation entre les services
d’une entreprise et même au-delà des frontières de l’entreprise. Car on sait pertinemment
que les personnes qui travaillent dans l’atelier n’utilisent pas les mêmes termes techniques
que les responsables informatiques, encore moins que les directeurs financiers. De la même
manière, là où dans une entreprise on va parler de “lots”, dans une autre on va parler d’“OF”
(ordres de fabrication), dans une autre encore de “batches”… Ces différences de vocabulaire
peuvent se retrouver entre différents sites d’un même groupe, ce qui pose de nombreux problèmes.
Pour y remédier, le standard ISA-95 propose une terminologie unique et des relations claires
entre les systèmes.
Le standard est organisé en cinq parties. La première partie regroupe la terminologie à utiliser
ainsi que les modèles d’objets de base pour les échanges. La deuxième partie décrit tous
les attributs de ces objets, tandis que la troisième se focalise sur les fonctions et les activités à
regrouper sur la couche production/MES de l’entreprise. Les parties 4 et 5 (“Objects models and
Attributes of Manufacturing Operations Management” et “Business to manufacturing transactions”)
sont encore en cours de développement par les différents comités de l’ISA-95, comités qui sont
composés de fournisseurs, d’utilisateurs et d’intégrateurs systèmes.
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Une trentaine de produits de base entrent dans la composition d’environ 600 additifs différents.
déjà disponibles et on aura déjà accumulé un an
d’historique de production. »
Le passage à l’ERP s’est effectué en même
temps que l’installation d’une nouvelle ligne
de fabrication (un nouveau “réacteur”). Les
responsables informatiques ont choisi de
mettre en place une supervision Intouch de
Wonderware plutôt que d’employer les mêmes
superviseurs que sur les autres lignes (il
s’agit de superviseurs CPI de la société MCII,
aujourd’hui intégrée au groupe Actémium).
La plate-forme Wonderware est compatible avec les standards ISA-88 et 95. Mais les responsables
de Chevron Oronite SA ont préféré harmoniser toutes les nomenclatures avec l’ISA-95. Ainsi, opérateurs,
chefs d’ateliers, services méthodes et responsables d’exploitation parlent tous le même langage.
L’intérêt de déployer Intouch est son intégration à la plate-forme WSP : l’architecture
est simplifiée et les échanges de données
sont optimisés. Pour les développeurs de
supervision, l’arrivée d’Intouch va être vécue
comme une révolution.
« Depuis quelque temps déjà, nous savions que la
programmation orientée objet était une technique
d’avenir, mais nous n’y avions pas eu encore recours,
relate Olivier Godard, membre de l’équipe
informatique industrielle de Chevron Oronite
SA chargé des applications de supervision.
WSP nous a permis de franchir ce cap. Et comme
pour le passage à la norme ISA-95, cela a remis en
cause pas mal de choses car le concept objet induit
de profonds changements dans les habitudes. » Pour
mémoire, la programmation objet consiste
à concevoir des objets de base puis à les décliner en autant d’“instances” que nécessaire.
Cela évite d’avoir à recréer plusieurs fois le
même objet, et donc de gagner du temps en
programmation. Mais comme toute nou- ➜
Supervision et programmation
d’objet
➜ afin de fournir des données utiles à l’ERP.
Un exemple : pour chaque valeur de consommation à remonter, il a fallu déterminer
la fréquence des mesures en programmant
des compteurs.
« Nous savions que ce travail sur les nomenclatures
prendrait du temps, mais pas à ce point-là, commente Guillaume Labadie, membre de
l’équipe informatique industrielle chargé
des liaisons avec l’ERP. Tout de même, cela valait
la peine car désormais, l’ERP et la WSP partagent
la même structure de données. Les échanges entre les
deux sont devenus très rapides. De plus, une fois ce
travail effectué, plus rien ne sera remis en cause : si
par la suite nous voulons ajouter un nouveau modèle
ou un nouveau paramètre, ce sera immédiat. » C’est
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là tout l’intérêt d’une plate-forme compatible ISA-95 : l’uniformisation est établie une
fois pour toutes et fera gagner du temps à
l’avenir.
« Rajouter une nouvelle ligne
se fait en quelques heures »
D’après Grégory Guilhéneuf, responsable
marketing chez Wonderware France, « c’est aussi
sa simplicité de configuration qui a joué en faveur
de cette plate-forme. En effet, toutes les fonctions
sont standard, implémentées dans le logiciel de manière native. Du coup, comme il n’y a rien à programmer ou presque, l’application a été mise en
place uniquement par paramétrage. » C’était l’une
des exigences de Chevron : se connecter à tous
La WSP ne sert pas uniquement d’intermédiaire entre la supervision et l’ERP. En stockant toutes les informations de production,
elle constitue une base de données utile à
l’entreprise. Ces données, qui jusqu’alors
étaient perdues une fois le lot terminé, pourront être exploitées pour toutes sortes de
chantiers d’optimisation et serviront à assurer une traçabilité fine de toute la production. « Pour sa part, l’ERP disposait déjà de toutes
les informations dont il avait besoin, poursuit
Serge Talleux (Chevron Oronite SA). Mais rien
ne garantissait que de nouveaux besoins n’allaient
pas apparaître. Grâce à la WSP, si l’année prochaine
on souhaite avoir plus de détails concernant les expéditions ou si l’on souhaite améliorer la qualité sur
une ligne, cela sera facile car toutes les données seront
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Pilotage de production : PLC ou DCS ?
Avec des lots produits en 8 à 12 heures, l’activité de Chevron Oronite France est
à mi-chemin entre une industrie manufacturière discrète et une usine à procédé
continu. Aussi, à chaque installation d’une ligne de production, la question du mode
de pilotage se pose : automates (PLC, pour Programmable Logic Controller)
ou système de contrôle de process (DCS, pour Distributed Control System) ?
Le site de Gonfreville a une culture “automate” forte. Des automates Modicon
(aujourd’hui Schneider Electric) associés à des superviseurs CPI (de MCII, aujourd’hui
Actemium) y sont notamment exploités. Cette solution technique, qui remonte
à l’époque où la société appartenait au groupe Rhône-Poulenc, n’avait pas été remise
en cause lors du rachat par Chevron, ni au cours des nombreuses remises à niveau
des installations. Aujourd’hui, les différentes lignes de production sont pilotées
par une soixantaine d’automates, qui sont reliés à environ 15 000 entrées/sorties.
Toutefois, avec l’implantation d’un nouveau réacteur, la question du choix entre
automate ou DCS s’est posée à nouveau. D’autant plus que Chevron Oronite Asie vient
d’installer une nouvelle ligne pilotée par un système de contrôle de process
de Honeywell. Mais finalement, après avoir envisagé les deux options, les responsables de Chevron Oronite France ont préféré poursuivre avec des automates à logique
programmable. Après avoir mis en concurrence les principaux fournisseurs, leur choix
s’est porté sur des équipements Rockwell Automation.
➜ velle méthode de programmation, elle
peut paraître déroutante de prime abord. En
effet, Serge Talleux (Chevron Oronite SA) se
souvient : « habituellement, quand nous développions des applications de supervision, nous pouvions
disposer très rapidement des premières vues. Pour un
chef de service, cela présente un aspect rassurant car
on voit que le travail avance. Avec le concept objet, il
vaut mieux ne pas y penser lors de la première application. On trépigne pendant des mois sans voir
Chevron Oronite
France
Bien que Chevron Oronite tire
son nom de la traduction espagnole
pour “or noir”, cette filiale du groupe
Chevron n’a pas d’activité dans
l’exploitation pétrolière. Son métier
s’approche plus de celui de l’industrie chimique. Chevron Oronite est
spécialisée dans la fabrication
d’additifs pour les huiles moteur
et les carburants (essence, diesel
et biocarburants). Elle compte
trois sites de production dans
le monde : aux Etats-Unis, en Asie et
en Europe, avec le site de Gonfreville
l’Orcher, près du Havre. Ces
trois sites sont répartis de telle sorte
à pouvoir répondre aux besoins
en additifs sur leurs zones géographiques respectives. Pour sa part,
le site français produit environ
300 000 tonnes d’additifs par an.
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une seule vue ! Par contre, une fois que les objets de
base (vannes, régulateurs, afficheurs, pompes, etc.)
ont été développés, tout va très vite ». Et les gains
de temps s’inscrivent dans la durée. Il est très
facile de modifier un objet de base, tant pour
l’affichage que pour ses attributs (variables),
et les modifications sont instantanément reportées sur toutes les vues où l’objet en
question est concerné. Le développement
des vues de supervision est presque devenu
un jeu d’enfant. Le meilleur exemple, pour
Olivier Godard (Chevron Oronite SA), reste
celui de ce lycéen de passage pour un stage
de découverte en entreprise qui a proposé
des synoptiques dès son premier jour !
Une offre adaptée aux clients légers
Autre atout d’Intouch : l’aspect des fenêtres
de supervision est plus moderne. Pour plus
de clarté, les concepteurs de Chevron n’ont
pas poussé sur la couleur : sur les vues
d’écrans, les couleurs neutres dominent.
Seules les informations importantes sont
présentées avec des couleurs vives pour
mieux les mettre en évidence. Un gros travail
a également été réalisé sur la présentation
des alarmes. Finis les habituels bandeaux
avec leurs listes interminables d’alarmes :
seules les alarmes vraiment utiles pour l’opérateur apparaissent sur l’écran.
La simplicité de connexion avec SAP et la
programmation orientée objet n’ont pas été
les seuls critères de choix pour la plate-forme
Wonderware. La possibilité de travailler depuis
des clients légers a eu également son importance. « Sur l’ensemble du site de Gonfreville l’Or-
cher, l’interfaçage est assuré par des clients légers, et
cela depuis des années, explique Serge Talleux
(Chevron Oronite SA). En effet, compte tenu de la
taille de l’entreprise, la sensibilité des données échangées et la politique de confidentialité mise en place
par le groupe, nous ne pouvions nous permettre
d’utiliser des PC isolés pour les applications de supervision. Nous utilisons des terminaux qui ne contiennent qu’un navigateur Internet. De ce fait, les
opérations de maintenance sont très faciles : si un
écran tombe en panne, on le remplace par un autre,
sans se soucier des éventuels problèmes de compatibilité. De plus, nous devons appliquer des règles de
sécurité strictes, et celles-ci seraient beaucoup plus
difficiles à respecter avec des PC munis (entre
autres) d’un disque dur ou d’un port USB. Enfin,
toutes les opérations de mises à jour ou de déploiement de patches s’effectuent instantanément et avec
l’assurance qu’aucun poste n’a été oublié. Un aspect
d’autant plus important que le site ne compte pas
moins de soixante postes de supervision répartis dans
cinq salles de contrôle. »
Bien entendu, cette stratégie devait être appliquée au pilotage du nouveau réacteur. Le
choix s’est naturellement porté sur les terminaux clients légers de Wonderware.
Un bouleversement qui prépare
les changements à venir
En choisissant la WSP, les responsables de
Chevron Oronite SA ont donc fait d’une pierre
deux coups. Ils cherchaient à la fois à faciliter
les échanges entre l’atelier et l’ERP, et à installer une solution de supervision utilisant
des technologies informatiques modernes
pour leur nouveau réacteur. « La solution proposée par Wonderware répond parfaitement à nos
attentes, conclut Serge Talleux (Chevron Oronite
SA), avec en plus l’avantage de pouvoir continuer à
utiliser des clients légers pour la supervision.
Toutefois, il faut bien se rendre compte que le passage
à la norme ISA-95 et à la programmation objet n’a
pas été anodin. Il s’agit de chantiers d’envergure qui
ont entièrement bouleversé nos habitudes de travail.
L’installation de la plate-forme en elle-même n’est
rien : le gros du travail fut de motiver nos équipes
pour arriver à cette standardisation. Cela a nécessité
une importante synergie entre tous les membres de
l’équipe d’informatique industrielle et les services
Opérations et IT, entre autres, ainsi que l’indispensable soutien de la direction, car il s’agit bien d’un
projet d’entreprise. Et pour l’ISA-95 comme pour
la programmation objet, nous avons dû passer de
nombreuses heures en formation. Mais cela en valait
la peine : aujourd’hui, nos gammes et nos nomenclatures sont entièrement uniformisées, les échanges
entre les logiciels sont optimisés et, surtout, on dispose partout des mêmes écrans et des mêmes moyens
de pilotage des processus de fabrication. »
Frédéric Parisot
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