La connectivité et les informations structurées devraient être les pierres angulaires de l'industrie 4.0, mais l'acquisition d'informations reste complexe, tandis que les coûts associés doivent être prévisibles et aussi bas que possible pour optimiser le retour sur investissement.

GE Hydro France, Digital Challenge Owners (DCO), est une grande entreprise du secteur de l'énergie qui fournit des solutions pour les grands et petits projets hydroélectriques (par exemple, centrales hydroélectriques, turbines et générateurs). GE Hydro France, comme tout grand groupe industriel, doit relever le défi de l'industrie 4.0 et de la connectivité pour être plus compétitif.

Aujourd'hui, les microcontrôleurs évoluent rapidement et sont devenus un excellent moyen pour collecter, traiter et classer des informations à faible coût. Cependant, il n'existe pas de solutions "sur étagère", bien industrialisées, offrant à la fois un panel de capacités de détection, une résolution suffisante, un traitement de données et une inférence pour GE Hydro France.

Entrant dans le domaine de l'industrie 4.0 GE recherchait des solutions pour construire un système d'intelligence artificielle sur la chose (A.I-oT) avec des fonctionnalités communes pour couvrir un grand type de composants avec peu de données collectées et compléter leurs plates-formes numériques déjà matures Application Performance Monitoring (APM ). Le principal défi auquel ils ont été confrontés a été de créer une solution IoT industrielle avec intelligence artificielle (IA) intégrée permettant un prototypage rapide et sur mesure, une conception pour l'évolutivité et l'industrialisation pour un cas d'utilisation spécifique ; la vanne d'admission principale (MIV). Il s'agit d'un atout essentiel qui doit être installé avant que l'eau n'entre dans le carter en spirale de la turbine hydraulique.

En 2020, DigiFed a organisé un open call pour identifier et sélectionner un fournisseur de solutions pour le défi numérique de GE Hydro France. Cet appel a suscité l'intérêt de 35 à 40 entreprises à travers l'Europe, avec 8 candidatures soumises pour la phase finale de l'appel ouvert. Finalement, les entreprises récompensées ont été CATIE et AGUILA Technologies en tant que fournisseurs de solutions.

La solution HydroZest a été conçue pour extraire des informations discriminantes détectées par des capteurs intelligents et des capteurs classiques utilisés pour identifier les modes de défaillance et les anomalies de GE. Ce dernier a nécessité de connecter un ensemble de capteurs, de collecter des données et d'exécuter un algorithme d'intelligence artificielle embarqué pour détecter le mode de fonctionnement de la vanne d'admission principale (MIV) et son état parmi un ensemble de pannes décrites par les experts de GE pour anticiper la maintenance. Une solution matérielle modulaire pour connecter les différents capteurs et collecter rapidement des données a été développée. La modularité est, en effet, importante dans de tels projets pour pouvoir itérer et faire évoluer le prototype avec les besoins de l'application (par exemple, pour changer le microcontrôleur pour les besoins de traitement, ajouter un module radio, ajouter plus d'ADC ou ajouter un Real Time Clock).

Le projet a permis la réalisation d'un prototype fonctionnel d'un système d'acquisition de données et l'inférence d'un modèle générique d'IA. De plus, cette solution peut être réutilisée et évoluer dans d'autres projets, grâce à l'utilisation de nouveaux capteurs pour répondre à de nouvelles problématiques autour de la surveillance et de l'analyse de données sans rapport avec les activités de GE Hydro. Ainsi, la solution créée comble une lacune du marché avec une solution générique de capture de données et d'inférence IA. Le prototype fonctionnel est prêt à être installé. En effet, en juin 2022, un pilote a été installé sur une vanne papillon - une vanne qui isole ou régule le débit d'un fluide - pour démarrer la collecte de données et l'inférence sur les sites clients. GE Hydro France collecte des données mais fournit également des services pour améliorer la disponibilité à l'aide de sa plate-forme de surveillance des performances des applications (APM) afin de mieux planifier les actions correctives et de réduire les coûts de maintenance. Après ce premier test, GE Hydro France est prêt à installer la solution sur les équipements suivants :

• La seconde est une vanne plus grande qui nécessiterait l'installation d'un nœud de capteur et d'un nœud de cluster en 2022-2023. Ce pilote est une valve sphérique (le véritable type de cible du défi).
• Le troisième est un pilote qui sera installé plus tard (les capteurs restent à fournir) et utilisera les premiers nœuds industrialisés.

Le projet a débuté en décembre 2021 et devrait se terminer en juin 2022. Le développement du prototype industriel est en cours et suit le calendrier prévu. Minalogic, dans le cadre du consortium DigiFed, est le partenaire de suivi et a prévu des réunions mensuelles pendant toute la collaboration pour permettre à tous les participants de ce challenge d'expliquer les travaux en cours et de s'assurer que toutes les étapes sont respectées dans les temps. Grâce à cela, il est possible de savoir exactement où nous en sommes et quelles sont les prochaines étapes. Grâce à DigiFed, le projet a été promu à travers plusieurs canaux, le premier étant le site Internet de DigiFed. Ensuite, le projet a également eu la chance de participer à plusieurs événements, tels que :

• SAE DIH
• Les LETI DAYS 2022

Un résumé et une présentation des travaux réalisés ont été soumis lors de la conférence internationale publique Smart System Integration.

Un autre soutien pertinent reçu du consortium DigiFed est l'assistance à la collecte d'un composant électronique important. En effet, ce Challenge avait été impacté par la crise des composants et peinait à recueillir le Microcontrôleur STM32H753 produit majoritairement par STMicroelectronics.

Grâce au parcours d'innovation du Digital Challenge, DigiFed fournit au Challenge Owner un environnement structuré et lui permet de suivre les résultats. Cette parfaite collaboration entre 3 intervenants est due à l'expertise de chacun. En effet, CATIE et AGUILA Technologies, ainsi que Minalogic de DigiFed, ont relevé le défi.

CATIE, centre de transfert de technologie numérique apporte la plateforme 6TRON et son expertise en conception de systèmes embarqués, tandis qu'AGUILA Technologies apporte son savoir-faire industriel et son expertise en design industriel.

Les deux sociétés s'apprêtent à proposer une solution complète d'Internet industriel des objets (IIoT) avec IA embarquée permettant un prototypage rapide et personnalisable, conçue pour l'évolutivité et l'industrialisation d'un cas d'utilisation identifié de GE Hydro France, un DCO motivé qui recherche une collaboration avec PME et qui sait qu'innover seul (ou en interne) n'est pas une option possible.

Tout ce travail est désormais disponible pour la communauté avec des licences open source gratuites. Les modèles, les données et la description de la stratégie MIV associés au cas d'utilisation MIV lui-même appartiennent cependant à GE Hydro France et ne sont pas accessibles au public afin que GE Hydro France puisse conserver un avantage concurrentiel tout en partageant/co-développant certains développements génériques avec 6TRON communauté à utiliser hors du marché de l'électricité. 

Grâce à cela, le DCO a trouvé les parfaits tiers sélectionnés capables de lui proposer l'offre adaptée à son besoin. GE Hydro France et CATIE envisagent d'approfondir leur collaboration même après le Digital Challenge. De plus, CATIE améliorera certainement certaines fonctionnalités (par exemple, les nœuds, le modèle intégré d'IA, etc.) sur un autre cas d'utilisation autre que le Main Inlet Vale.