{"id":381,"date":"2018-01-12T00:23:04","date_gmt":"2018-01-11T23:23:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.igatamus.com\/bgc\/?p=381"},"modified":"2018-01-12T00:24:26","modified_gmt":"2018-01-11T23:24:26","slug":"opc-ua-la-norme-dinter-operabilite-pour-lindustrie-du-futur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.igatamus.com\/bgc\/2018\/01\/12\/opc-ua-la-norme-dinter-operabilite-pour-lindustrie-du-futur\/","title":{"rendered":"OPC UA : LA NORME D\u2019INTER-OP\u00c9RABILIT\u00c9 POUR L\u2019INDUSTRIE DU FUTUR"},"content":{"rendered":"
Source : http:\/\/www.smart-industries.fr\/fr\/mag\/11-novembre-2016\/opc-ua-la-norme-inter-operabilite-pour-industrie-du-futur<\/pre>\n
OPC UA est une norme d\u2019interop\u00e9rabilit\u00e9 (IEC62541) d\u00e9velopp\u00e9e par la Fondation OPC qui sp\u00e9cifie l’\u00e9change d’informations pour les communications industrielles… Explications.<\/p>\n
L\u2019un des principaux objectifs de l\u2019Industrie de Futur est de moderniser l\u2019outil industriel gr\u00e2ce aux technologies num\u00e9riques. Les technologies d\u2019automatisation jouent un r\u00f4le cl\u00e9 dans la mise en place d\u2019usines dites \u00ab\u00a0intelligentes\u00a0\u00bb pour rendre la production plus flexible. Cette nouvelle flexibilit\u00e9 implique une totale interop\u00e9rabilit\u00e9 au sein de l\u2019usine, et donc une communication homog\u00e8ne pour le syst\u00e8me d\u2019information et l\u2019outil de production.<\/p>\n
\"\"OPC UA est une norme d\u2019interop\u00e9rabilit\u00e9 (IEC62541) d\u00e9velopp\u00e9e par la Fondation OPC qui sp\u00e9cifie l’\u00e9change d’informations pour les communications industrielles. OPC UA permet le transport s\u00e9curis\u00e9 de donn\u00e9es simples ou complexes depuis des capteurs jusqu\u2019aux syst\u00e8mes de contr\u00f4le avanc\u00e9s, qu\u2019ils soient locaux ou d\u00e9port\u00e9s.<\/p>\n
Totalement ouvert, OPC UA est ind\u00e9pendant des fabricants de composants, du langage de programmation ou du syst\u00e8me d\u2019exploitation, et peut \u00eatre utilis\u00e9 sur toute les plateformes mat\u00e9rielles. OPC UA int\u00e8gre de base des m\u00e9canismes de s\u00e9curit\u00e9 comme le contr\u00f4le d\u2019acc\u00e8s, l’authentification et le cryptage.<\/p>\n
Avec OPC UA, toutes les donn\u00e9es du processus de production sont \u00e9chang\u00e9es de mani\u00e8re uniforme, aussi bien \u00e0 l’int\u00e9rieur d’une machine qu’entre machines, ou encore entre une machine et une application sur le cloud. OPC UA \u00e9tablit un pont entre le monde de l’IT et celui de la production.<\/p>\n
Flexible et compl\u00e8tement ind\u00e9pendant, OPC UA est consid\u00e9r\u00e9 comme la norme d\u2019interop\u00e9rabilit\u00e9 id\u00e9ale pour la mise en \u0153uvre de l’Industrie 4.0 et de l\u2019Internet des objets industriels (IIoT).<\/p>\n
Une relation client\/serveur contractualis\u00e9e<\/strong><\/p>\n
La relation entre client OPC UA et serveur OPC UA correspond \u00e0 un contrat de service pass\u00e9 entre des composants logiciels. Ce contrat de service est d\u00e9fini par la fondation OPC. Il est l\u2019objet de la sp\u00e9cification OPC UA : IEC62541, et le garant de l\u2019interop\u00e9rabilit\u00e9.<\/p>\n
La \u00ab plomberie \u00bb<\/p>\n
La \u00ab\u00a0plomberie\u00a0\u00bb permet de distribuer un flux d\u2019informations depuis un serveur vers un client. Ce dernier peut contacter simultan\u00e9ment plusieurs serveurs et un serveur peut \u00eatre contact\u00e9 par plusieurs clients en parall\u00e8le. La technologie OPC fonctionne par invocation de services. Le client invoque les services qui sont mis \u00e0 sa disposition par le serveur. La sp\u00e9cification OPC UA d\u00e9finit une liste de 37 services. Ces services seront impl\u00e9ment\u00e9s selon le profil du serveur OPC UA et du client OPC UA. Les services de base correspondent au profil \u00ab\u00a0core\u00a0\u00bb que doivent impl\u00e9menter tous les serveurs OPC UA. Autour du profil de base \u00ab\u00a0core\u00a0\u00bb\u00a0 sont construits par agr\u00e9gation des profils fonctionnels plus complexes (\u00ab nano \u00bb, \u00ab micro \u00bb, \u00ab embedded \u00bb, \u00ab standard \u00bb, etc), chaque profil englobant int\u00e9gralement le pr\u00e9c\u00e9dent.<\/p>\n
Les \u00e9l\u00e9ments constitutifs d\u2019une relation OPC UA<\/strong><\/p>\n
La connexion entre un client et un serveur n\u2019est pas directe. Elle s\u2019\u00e9tablit au travers d\u2019un \u00e9l\u00e9ment logiciel appel\u00e9 stack OPC UA. Nous dirons que 3\u00a0composants sont mis en \u0153uvre lors d\u2019une connexion OPC UA\u00a0: un client, un serveur et une stack. Le client invoque un service OPC UA, la stack transforme cet appel en une s\u00e9quence d\u2019octets\u00a0 conformes au protocole OPC UA (on parle d\u2019encodage), et le serveur ex\u00e9cute le service demand\u00e9 par le client.<\/p>\n
La mod\u00e9lisation<\/p>\n
OPC UA est une technologie orient\u00e9e objet bas\u00e9e sur des mod\u00e8les. Un mod\u00e8le de mod\u00e8le ou m\u00e9ta-mod\u00e8le est utilis\u00e9 pour repr\u00e9senter les objets OPC UA. Le m\u00e9ta-mod\u00e8le OPC UA est d\u00e9crit dans la partie 3 de la sp\u00e9cification OPC UA (IEC 62541). On y retrouve des r\u00e8gles s\u00e9mantiques et des objets permettant de fabriquer de nouveaux mod\u00e8les. La mod\u00e9lisation consiste donc \u00e0 utiliser le m\u00e9ta-mod\u00e8le OPC UA pour cr\u00e9er des mod\u00e8les.<\/p>\n
Les sp\u00e9cifications compl\u00e9mentaires<\/strong><\/p>\n
Les mod\u00e8les font l\u2019objet de sp\u00e9cifications applicatives. Elles sont aussi appel\u00e9es sp\u00e9cifications compl\u00e9mentaires ou \u00ab Companion Specification \u00bb. Elles permettent de repr\u00e9senter un savoir-faire m\u00e9tier en utilisant le m\u00e9ta-mod\u00e8le OPC UA. Les mod\u00e8les sont cr\u00e9\u00e9s par les experts m\u00e9tier et non pas directement par la Fondation OPC.<\/p>\n
Les sp\u00e9cifications compl\u00e9mentaires les plus c\u00e9l\u00e8bres sont les premi\u00e8res \u00e0 avoir \u00e9t\u00e9 publi\u00e9es et normalis\u00e9es par l\u2019IEC. Il s\u2019agit des parties 8 (Data Access), 9 (Alarm & Condition), 10 (Program) et 11 (Historical Access), con\u00e7ues pour les syst\u00e8mes automatis\u00e9s.<\/p>\n
D\u2019autres sp\u00e9cifications compl\u00e9mentaires plus sp\u00e9cialis\u00e9es ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9es lors de collaborations avec des organisations de standardisation internationales. En font partie ADI (Analyzer Device Integration), le mod\u00e8le d\u2019information pour les spectrom\u00e8tres, PLCOpen (IEC61131-3), la norme relative \u00e0 la programmation des automatismes, ISA S95 (IEC 62264), la norme d\u00e9finissant un mod\u00e8le abstrait de l\u2019entreprise, AutomationML, le mod\u00e8le bas\u00e9 sur XML de repr\u00e9sentation des donn\u00e9es des proc\u00e9d\u00e9s de fabrication,\u00a0 AutoID, la m\u00e9thode d\u2019identification automatique des objets. D\u2019autres sp\u00e9cifications en lien avec BACnet (B\u00e2timent intelligent), IEC61850 et IEC 61970 (SmartGrid) sont en cours de
\nd\u00e9finition.<\/p>\n
D\u00e9multiplication de l\u2019expertise de l\u2019entreprise<\/strong><\/p>\n
Mais les possibilit\u00e9s de mod\u00e9lisation ne s\u2019arr\u00eatent pas aux normes. Elles s\u2019adressent aussi aux mod\u00e8les propri\u00e9taires r\u00e9alis\u00e9s pour un secteur d\u2019activit\u00e9 tr\u00e8s vertical. Il est ainsi possible de reprendre tous les mod\u00e8les existants au sein d\u2019une entreprise, sachant que ces mod\u00e8les refl\u00e8tent son savoir-faire et sont souvent le r\u00e9sultat de plusieurs dizaines d\u2019ann\u00e9es exp\u00e9rience.<\/p>\n
Un ma\u00eetre mot dans la Fondation OPC : Collaboration<\/p>\n
La collaboration avec les experts d\u2019autres organisations est la cl\u00e9 du succ\u00e8s d\u2019OPC UA. Cette collaboration permet d\u2019\u00e9tablir des ponts avec d\u2019autres secteurs d\u2019activit\u00e9s en apportant toute la puissante, la flexibilit\u00e9, la s\u00e9curit\u00e9 et la robustesse d\u2019OPC UA.<\/p>\n
TSN : le turbo pour OPC UA ?<\/strong><\/p>\n
La complexit\u00e9 des t\u00e2ches d’automatisation industrielle ne cesse de cro\u00eetre, ce qui entra\u00eene le d\u00e9veloppement de concepts de contr\u00f4le distribu\u00e9. Connect\u00e9s via un r\u00e9seau Ethernet industriel, les \u00e9quipements p\u00e9riph\u00e9riques sont de plus en plus dot\u00e9s d’une intelligence propre. Les technologies d’automatisation gagnent ainsi en flexibilit\u00e9 et modularit\u00e9, d’o\u00f9 une meilleure ad\u00e9quation avec les besoins de l’utilisateur.<\/p>\n
Il n’est pas rare aujourd’hui que des modules de machine soient dot\u00e9s de leurs propres contr\u00f4leurs et assembl\u00e9s pour former une machine compl\u00e8te et unique. OPC UA assure que les contr\u00f4leurs provenant de diff\u00e9rents fabricants peuvent \u00eatre coordonn\u00e9es facilement au sein d’un seul et m\u00eame syst\u00e8me. N\u00e9anmoins, lorsqu’il s’agit de process complexes avec des exigences de temps r\u00e9el d\u00e9terministe, TCP\/IP atteint ses limites. OPC UA bas\u00e9 sur Time Sensitive Networking (TSN) pourrait bien changer la donne\u2026 En effet, de nombreux fabricants d’automatismes et de robots ont uni leurs forces pour doter OPC UA de capacit\u00e9s temps r\u00e9el d\u00e9terministe avec TSN(1)<\/sup>.<\/p>\n
OPC UA TSN est la solution parfaite pour toutes les applications d’automatisation au niveau de l’usine, autrement dit au-dessus du niveau des machines et avec des exigences de temps r\u00e9el moins strictes. En font partie la synchronisation de ligne, les t\u00e2ches de contr\u00f4le simples, ou encore le pilotage de convoyeurs. Toutes ces t\u00e2ches requi\u00e8rent des temps de cycle de 2 \u00e0 10 millisecondes et une gigue de quelques centaines de microsecondes. Le temps r\u00e9el dur, qui concerne principalement les servo-variateurs et les connexions capteurs inf\u00e9rieures \u00e0 la milliseconde, restera le domaine r\u00e9serv\u00e9 des protocoles Ethernet industriels temps r\u00e9el d\u00e9terministes comme Powerlink ou Profinet-irt.<\/p>\n
Dans les ann\u00e9es \u00e0 venir, l’extension d’OPC UA \u00e0 l’automatisation des lignes aura de profondes r\u00e9percussions sur la structure des machines et des installations industrielles.<\/p>\n
Pub\/Sub<\/strong><\/p>\n
Avec le mod\u00e8le client\/serveur, une architecture comportant un grand nombre de n\u0153uds g\u00e9n\u00e8re un trafic important, ce qui peut avoir une incidence sur les performances du syst\u00e8me. Le mod\u00e8le Publish\/Subscribe, en revanche, permet les communications \u00ab\u00a0one-to-many\u00a0\u00bb et \u00ab\u00a0many-to-many\u00a0\u00bb en optimisant les performances et le flux de communication. Un serveur envoie ses donn\u00e9es au r\u00e9seau (publish) et chaque client peut recevoir ces donn\u00e9es (subscribe). Ceci \u00e9limine le besoin de maintenir une connexion permanente, fortement consommatrice en ressources, entre client et serveur.<\/p>\n
Le mod\u00e8le de communication Pub\/Sub est particuli\u00e8rement adapt\u00e9 \u00e0 l\u2019Internet Industriel des Objets (IIoT). Dans ce type d\u2019architecture, des producteurs de donn\u00e9es, les Publishers, vont pousser de l\u2019information vers un syst\u00e8me interm\u00e9diaire appel\u00e9 \u00ab\u00a0broker\u00a0\u00bb.\u00a0 A son tour le broker redistribuera l\u2019information aux syst\u00e8mes qui\u00a0 ont besoin de la consommer, les Subscribers. L\u2019int\u00e9r\u00eat majeur du \u00ab\u00a0broker\u00a0\u00bb repose sur la notification en temps r\u00e9el de la publication de nouvelles donn\u00e9es, sans devoir constamment interroger un serveur.<\/p>\n
La fondation OPC a retenu deux technologies Pub\/Sub\u00a0 mettant en \u0153uvre un broker : AMQP, int\u00e9gr\u00e9 au\u00a0 cloud Azure de Microsoft\u00a0 et \u00e0 OpenStack, et MQTT, utilis\u00e9 par Amazon Web Services.<\/p>\n
Les cas d\u2019utilisation de la technologie Pub\/Sub sont nombreux, allant des bornes de charges des v\u00e9hicules \u00e9lectriques \u00e0 la maintenance les distributeurs de boissons. Pub\/Sub concerne par exemple tous les objets qui peuvent avoir \u00e0 communiquer de mani\u00e8re ponctuelle (messages de maintenance, notification d\u2019\u00e9tat\u2026) avec un syst\u00e8me de supervision distant.<\/p>\n
Cybers\u00e9curit\u00e9<\/strong><\/p>\n
OPC UA est utilis\u00e9 dans une grande diversit\u00e9 d\u2019environnements op\u00e9rationnels, souvent au sein d\u2019architectures r\u00e9seaux \u00e9tendues et ouvertes. Pour cette raison, la s\u00e9curit\u00e9 a \u00e9t\u00e9 l\u2019exigence principale dans le d\u00e9veloppement de cette norme, et celle-ci\u00a0 est compl\u00e9tement int\u00e9gr\u00e9e au protocole.<\/p>\n
En s\u2019appuyant sur ses nombreuses ann\u00e9es d’exp\u00e9rience dans la s\u00e9curit\u00e9 des syst\u00e8mes d’information, la fondation OPC a int\u00e9gr\u00e9 les mesures de s\u00e9curit\u00e9 permettant de faire face aux menaces qui p\u00e8sent sur les syst\u00e8mes industriels\u00a0:<\/p>\n