Pourquoi les PC industriels renforcés remplacent les ordinateurs traditionnels dans les usines

Le paysage industriel moderne a connu une transformation majeure, avec l'accent sur l'intégration des technologies intelligentes, ce qui a nécessité une nouvelle classe de matériel informatique capable de fonctionner de manière fiable en environnements difficiles. Dans la plupart des cas, ces conditions difficiles sont les températures extrêmes, les chocs, les vibrations, la poussière, l'eau et l'humidité.

Des rapports ont montré que plus de 85 % des ordinateurs de bureau ne pouvaient pas rester opérationnels sous les niveaux de vibrations typiques des usines. La chaleur excessive dans les espaces industriels est un autre problème majeur. La même étude a révélé que 78 % des PC grand public surchauffaient au-delà de leur capacité nominale lorsqu'ils étaient exposés à la chaleur d'une usine. Même lors de tests de choc à une force de 15 grammes, la plupart des PC standard ont subi un délogement des composants internes et des dommages physiques, ce qui a entraîné une dégradation accélérée des composants.

Tous ces problèmes liés au matériel informatique traditionnel ont des conséquences bien plus graves pour les industries, tous secteurs confondus. Dans le secteur manufacturier, ces problèmes peuvent entraîner des temps d'arrêt et compromettre l'intégrité opérationnelle. Les industries ont signalé que les temps d'arrêt imprévus peuvent non seulement freiner les bénéfices d'une organisation, mais également engendrer des coûts pour ces investissements. Parfois, le coût peut dépasser 100 000 dollars par heure pour les grands fabricants dans les industries à haute production.

Alors que les systèmes informatiques de qualité commerciale sont conçus pour les environnements domestiques ou professionnels, ils fonctionnent mal dans les usines où les conditions sont loin d'être maîtrisées. Il existe une incompatibilité inhérente entre les objectifs de l'Industrie 4.0 et les systèmes informatiques traditionnels.

PC industriels renforcés destinés à une utilisation sur le terrain

Les PC industriels renforcés allient puissance de calcul moderne et composants renforcés capables de supporter des conditions extrêmes. Ils se caractérisent par une conception mécanique robuste, intégrant souvent un châssis étanche et des supports internes pour protéger les composants contre les chocs et les vibrations constantes. L'intégration de supports antivibrations et de dispositifs d'absorption des chocs permet aux PC de fonctionner en continu, même installés sur des machines lourdes.

Leur capacité à fonctionner sur une large plage de températures de fonctionnement est due à la fois au choix des composants et à la conception thermique. Il est important de noter que les fabricants de PC industriels utilisent des composants (processeurs, mémoire, condensateurs) de qualité industrielle qui supportent des températures nominales jusqu'à 70°C. Un autre facteur déterminant pour le bon fonctionnement à de telles températures est l'optimisation des boîtiers et des systèmes de refroidissement. De nombreux PC renforcés sont conçus sans ventilateur et utilisent un châssis à dissipation thermique en aluminium avec des ailettes pour dissiper la chaleur.

Figure 1 : Le PC Pi industriel PPC-CM4-070-D de Chipsee prend en charge jusqu'à 36 V d'alimentation d'entrée et fonctionne de manière fiable à 60°C. (Source de l'image : Chipsee)

Outre leur indice de résistance à la poussière et à l'eau IP65/66, les PC industriels sont dotés d'une entrée d'alimentation qui permet de gérer les conditions d'alimentation peu fiables sur les sites industriels. Nombre de ces dispositifs informatiques fonctionnent en toute sécurité sur une large plage de tensions d'entrée CC. Des filtres et des suppresseurs de pointes d'énergie intégrés offrent une protection contre les pointes de puissance et les transitoires électriques. De plus, ces PC sont renforcés contre les interférences électromagnétiques.

Avantages stratégiques des PC industriels

Les parties prenantes cherchent toujours à minimiser les coûts d'exploitation d'une installation industrielle tout en maximisant la productivité et les profits. C'est l'un des facteurs clés dans l'adoption des PC industriels renforcés, car il est nécessaire de garantir une disponibilité maximale. En effet, chaque minute d'arrêt peut coûter cher aux opérateurs industriels, entraînant chaque année des pertes se chiffrant en milliards de dollars en raison de défaillances d'équipements.

Si toutes les machines peuvent tomber en panne pour de nombreuses raisons, les PC industriels bénéficient néanmoins d'une conception qui minimise l'impact en cas de défaillance. La plupart de ces dispositifs informatiques prennent en charge la surveillance et le diagnostic à distance. Ils sont également équipés de composants remplaçables à chaud (tels que des disques et des alimentations) et même d'une redondance sur certains modèles haut de gamme. Cette conception, gage de fiabilité et de maintenabilité élevées, garantit une résolution plus rapide des problèmes lorsqu'ils surviennent.

Figure 2 : Le Box PC VL3 UPC 1110 de Phoenix Contact utilise un boîtier externe en aluminium avec support de montage sur rail DIN. (Source de l'image : Phoenix Contact)

Dans les grandes installations industrielles, des centaines de dispositifs informatiques sont nécessaires. Bien que les PC industriels aient un prix d'achat initial plus élevé, leur coût total de possession sur leur durée de vie est nettement inférieur à celui des PC commerciaux. Les PC industriels sont conçus pour durer longtemps, souvent entre 8 et 10 ans, voire plus dans certains cas. Au-delà de leurs avantages physiques, les PC industriels sont dotés de contrôles de cybersécurité conformes à des normes telles CEI 62443. En effet, la connectivité croissante expose ces systèmes industriels à des cybermenaces qui exploitent des vulnérabilités courantes.

En résumé, les PC renforcés sont le résultat d'innovations techniques, s'étendant de la robustesse de la conception extérieure à l'agencement interne et aux composants à usage intensif, avec un objectif unique : garantir la fiabilité et la continuité des opérations. Cette robustesse fondamentale est la raison pour laquelle ils remplacent les PC traditionnels dans les ateliers et les installations industrielles.