De l'ad hoc à la proactivité: un nouveau regard sur le rétrofit

Le rétrofit intelligent a de l'avenir

Le rétrofit est un moyen efficace et rentable de moderniser les systèmes existants, d'améliorer leurs performances et de les rendre pérennes par rapport aux réglementations, à la sécurité et à la durabilité. Les réticences initiales dues aux risques organisationnels, techniques et financiers ont cédé la place à une adoption bienveillante, en particulier au cours des cinq dernières années: le rétrofit est de plus en plus considéré comme un choix stratégique proactif.

Parcours de mise à niveau

À une époque où le développement technologique se fait à un rythme rapide et où les installations de production doivent répondre à des exigences de plus en plus élevées, le rétrofit - l'une des quatre stratégies de modernisation les plus courantes (voir encadré) - offre une alternative intéressante au remplacement complet.

Dans le domaine du contrôle de mouvement, ce terme désigne un processus de modernisation qui consiste à remplacer des systèmes d'entraînement et/ou de commande obsolètes par des composants modernes ou à les compléter par de tels composants. Les exemples incluent l'incorporation de codeurs plus avancés pour un retour d'information précis sur la position et l'intégration de régulateurs de fréquence modernes pour une commande de moteur économe en énergie.

Stratégies de modernisation
Outre le rétrofit, il existe trois autres options de modernisation:
- Re-engineering
Reconception d'un système, d'un processus ou d'un composant existant en fonction de nouvelles idées, technologies ou exigences (précède souvent le rétrofit ou le remanufacturing).
- Remanufacturing
Le démontage complet, l'inspection et la reconstruction d'un produit/système afin qu'il réponde à nouveau aux spécifications d'origine et, si possible, à des spécifications améliorées, ce qui lui permet d'obtenir un statut 'comme neuf'.
- Revamping
Modernisation ou restructuration à grande échelle d'une usine ou d'une chaîne de production complète, c'est-à-dire comprenant les aspects mécaniques, électriques et de processus. Cette mise à niveau du système (souvent dans le cadre d'un projet) vise à augmenter la capacité, à changer l'agencement ou à modifier le processus.

De nombreux avantages

À l'origine, le rétrofit était principalement utilisé dans l'ingénierie mécanique et la construction de machines, par exemple dans les machines à commande numérique où l'électronique et les commandes étaient mises à niveau tout en conservant les composants mécaniques existants. Progressivement, il est devenu un élément presque naturel de la maintenance industrielle et de la numérisation, et ce à juste titre, car les avantages sont nombreux.

Le rétrofit améliore les caractéristiques des processus telles que la précision, la stabilité, l'efficacité et la fiabilité, et favorise l'intégration avec les systèmes d'automatisation modernes (PLC, SCADA, HMI et MES). Il contribue également à prolonger la durée de vie de l'installation dans son ensemble, car les composants essentiels sont mis à niveau pour répondre à nouveau pendant longtemps aux exigences techniques applicables.

Réticences

Néanmoins, le rétrofit a longtemps fait l'objet d'une certaine réticence. Il y a plusieurs raisons à cela.

Inertie organisationnelle

Cela signifie qu'une organisation a du mal à changer ou à s'adapter, même lorsque les conditions (du marché) l'exigent. Les causes peuvent être les suivantes:

• la lenteur et/ou la complexité de la prise de décision, par exemple en raison de la bureaucratie et/ou d'un cramponnement aux habitudes et aux routines;
• des intérêts internes: certains départements ou individus craignent pour leur position;
• la crainte d'une perturbation de l'activité sur le plan pratique et/ou opérationnel.

La 'lourdeur' qui en découle a incité de nombreuses entreprises à renoncer au rétrofit.

Incertitudes techniques

Les complications techniques constituaient un risque réel pour le rétrofit, non seulement parce que le processus à suivre nécessite une expertise interdisciplinaire, mais aussi parce que le personnel n'était souvent pas formé pour travailler avec des systèmes hybrides.

Dépendance à l'égard des solutions personnalisées
Dans le domaine du contrôle des mouvements, le rétrofit nécessite généralement une ingénierie spécifique au client. Les anciens systèmes étaient - et sont toujours - rarement préparés à des mises à niveau modulaires, et les nouveaux composants tels que les servomoteurs, les codeurs et les contrôleurs de mouvement ne peuvent donc pas être intégrés 'tels quels'. En raison de l'absence d'interfaces standardisées ou de solutions 'plug-and-play', ces modifications devaient être effectuées manuellement, ce qui entraînait des coûts supplémentaires.

Le remplacement d'un seul composant peut déjà affecter de manière significative le comportement dynamique d'un système

Compatibilité
Les systèmes informatiques, les applications logicielles ou les technologies obsolètes (systèmes legacy) utilisent souvent des protocoles dépassés, alors que la technologie moderne de contrôle de mouvement utilise principalement EtherCAT, Profinet ou des codeurs numériques. Pour permettre à ces systèmes/composants incompatibles de communiquer entre eux, des solutions d'adaptation étaient - et sont parfois encore - nécessaires: du matériel ou des logiciels capables de combler les différences de protocoles, d'interfaces ou de formats de données.

Dynamique du système
Le remplacement d'un seul composant peut déjà affecter de manière significative le comportement dynamique d'un système. De plus, dans les installations plus anciennes, on disposait souvent d'informations insuffisantes - en raison d'une mauvaise documentation - sur les paramètres cruciaux du système tels que la masse, l'amortissement, les fréquences de résonance et les caractéristiques de contrôle. Il en résultait une incertitude quant aux caractéristiques de performance essentielles telles que la stabilité, la précision et la fiabilité.

Risques financiers

Les organisations considéraient souvent le rétrofit comme un investissement à risque dont le retour sur investissement est difficile à quantifier. Selon elles, le délai de retour sur investissement était trop long ou le bénéfice de la modernisation trop incertain. En outre, un rétrofit raté pouvait entraîner des temps d'arrêt non planifiés, affectant la production et les recettes. Les entreprises reportaient donc souvent le rétrofit ou préféraient un remplacement complet comme solution plus sûre, en dépit des coûts généralement plus élevés.

Perception

Au cours des cinq dernières années, la perception du rétrofit a évolué, principalement sous l'effet des développements technologiques, d'objectifs de durabilité plus stricts et de facteurs économiques. La perception est en train de passer d'une solution ad hoc pour des équipements obsolètes à un choix stratégique proactif où la numérisation, la rentabilité et la durabilité sont alignées à la fois sur le plan technologique et sur le plan fonctionnel.

Développements technologiques

L'impulsion donnée au rétrofit dans le domaine du contrôle du mouvement s'explique par une grande variété de développements technologiques. En voici un florilège.

Compatibilité ascendante
Cela signifie que les nouveaux composants - entraînements, contrôleurs de moteur ou logiciels - sont capables de fonctionner avec des systèmes existants plus anciens sans qu'il soit nécessaire de les remplacer complètement (réduction des coûts de modernisation et des temps d'arrêt).

Jumeaux numériques et simulation de mouvement
Grâce à la simulation des profils de mouvement et de la cinématique à l'aide d'un jumeau numérique, une copie virtuelle d'un moteur, d'un entraînement ou d'une machine, les modifications peuvent être testées à l'avance, ce qui rend le rétrofit plus efficace, plus sûr et plus précis.

Protocoles de communication industrielle
Des réseaux rapides et normalisés tels qu'EtherCAT et Profinet permettent aux anciens et aux nouveaux composants de communiquer. Cela permet ce que l'on appelle les rétrofits hybrides: d'anciens moteurs avec de nouveaux entraînements et de nouveaux moteurs avec des entraînements existants.

L'impulsion donnée au rétrofit dans le domaine du contrôle de mouvement s'explique par un large éventail de développements technologiques

Intégrations et plateformes de mouvement open source
Les écosystèmes ouverts pour le contrôle de mouvement, tels que ROS-Industrial et LinuxCNC, permettent de moderniser les anciennes machines à l'aide de logiciels puissants et configurables. Ces plateformes permettent aux utilisateurs de développer des solutions personnalisées sans dépendre de systèmes d'usine fermés.

Modules mécatroniques et kits de rétrofit prêts à l'emploi
Les fabricants proposent des solutions de rétrofit de mouvement clés en main pour les anciens systèmes tels que les broches, les tables X-Y et les élévateurs. Ces solutions permettent une installation rapide, souvent même sans nécessiter de modifications mécaniques.

La combinaison décrite ci-dessus, à savoir le remplacement d'anciens composants pour une fonctionnalité de base et l'introduction d'une technologie intelligente, est également appelée 'rétrofit intelligent' (voir le tableau).

Facteurs économiques

Jusqu'en 2020 environ, le rétrofit était principalement considéré comme une alternative économique au remplacement, c'est-à-dire qu'il permettait de maintenir les vieilles machines en état de marche. En raison de l'augmentation constante des prix des matières premières, des longs délais de livraison des nouvelles machines et des incertitudes géopolitiques (pensez aux récentes restrictions commerciales), le rétrofit est de plus en plus utilisé pour rendre les usines existantes plus durables et plus efficaces sur le plan énergétique.

L'un des moyens d'y parvenir est d'intégrer des entraînements à haut rendement énergétique, des alimentations électriques régénératives et d'améliorer la qualité du système de surveillance. L'effet secondaire agréable est la réduction substantielle du coût total de possession (TCO), du coût d'acquisition d'une installation ainsi que de tous les coûts pendant toute la durée de vie.

Des objectifs plus stricts en matière de développement durable

Au cours des cinq dernières années, l'impact environnemental a joué un rôle de plus en plus important. La circularité, la réduction des émissions de CO₂ et la législation européenne - notamment les réglementations Green Deal et Ecodesign - amènent les entreprises à recourir au rétrofit dans le cadre de leurs politiques de durabilité. Aujourd'hui, un rétrofit est généralement considéré comme plus respectueux de l'environnement qu'un remplacement complet.

Non seulement l'empreinte carbone d'une nouvelle production est souvent bien plus importante que celle d'un rétrofit numérique, mais le rétrofit contribue également à la réduction des déchets et s'inscrit dans le principe de conception pour la longévité, une méthode de conception où les produits, les systèmes ou les installations sont conçus pour durer, faciles à entretenir, à réparer et à mettre à niveau.

En collaboration avec Eurobotics, Fanuc et SEW-Eurodrive