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Retour d'expérience :

Batteries connectées :

une maintenance simplifiée et un impact environnement avéré

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Les systèmes critiques à la sécurité des entreprises sont généralement associés à une alimentation électrique de secours destinée à prendre le relais en cas d'aléa.
Des parcs de batteries, parfois très conséquents, sont généralement déployés.
Une aubaine pour la sécurisation des installations, mais un véritable casse tête pour les équipes opérationnelles responsables de leur gestion : maintenance, renouvellement, tests... C’est pour résoudre cette problématique que la Caisse régionale Crédit Agricole Nord Midi-Pyrénées a sollicité Crédit Agricole Technologies & Services, le partenaire informatique et technologique des 39 Caisses régionales du groupe bancaire, et l’IoT Valley.
Ce document vise à vous présenter le travail et les résultats obtenus au cours de ce partenariat ambitieux, qui a permis de mettre en place une flotte de batteries plus intelligentes et plus durables.
Sommaire
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INTRODUCTION ET RÉSUMÉ
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PARTIE 1 : L'étude du problème
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PARTIE 2 : Le sourcing de la solution
étudier le problème en profondeur
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PARTIE 3 : Le test en conditions réelles
le sourcing d’une solution adéquate
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Témoignages & Conclusion
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PRÉSENTATION IOT VALLEY & CONTACT
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Le partenaire
Il est capital de bien cerner un problème avant de se mettre à tester de potentielles solutions. En se positionnant en tant que chef d’orchestre des projets d’innovation collaborative, l’IoT Valley assure leur pertinence opérationnelle et financière, ainsi que leur bon déroulé. Par son expérience et ses méthodes éprouvées, notre équipe d’experts maximise les chances de déploiement. Ce retour d’expérience a pour but de vous donner des pistes méthodologiques pour optimiser vos démarches. Il s’appuie sur le retour d’expérience de la modernisation d’un parc de batteries critiques vers une solution connectée destinée à en faciliter la maintenance. Ce projet a été pensé et conduit dans une logique d’amélioration RSE, avec à la clé, des économies de coût et de temps pour les équipes de notre partenaire.
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Les faits
Les sites bancaires du groupe Crédit Agricole sont équipés de batteries capables de prendre le relais sur l'alimentation de systèmes critiques. Le choix technologique s'est historiquement porté sur le Plomb, populaire il y a quelques années sur ce type d'usage.
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LE PROBLÈME :
Les batteries n'indiquent pas, en local ou à distance, leur état de santé ou l'atteinte de l'autonomie souhaitée. Pour s'en assurer, plusieurs contrats de maintenance sont donc mis en place, et les batteries sont régulièrement remplacées.
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L’ANALYSE :
Le manque d’information fait que le coût du problème est conséquent pour la banque, que ce soit en termes de contrat de maintenance, d’impact environnemental, et d’efforts de supervision pour les équipes logistiques.
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LA SOLUTION :
Des batteries au Lithium-Ion, capables de maximiser et de garantir leur durée de vie grâce à une charge optimisée. Associées à un système de supervision, elles permettent de réaliser de la maintenance uniquement lorsque cela est nécessaire.
Partie 1
L'étude du problème
Lorsque les équipes de l’IoT Valley entament un nouveau projet, elles démarrent toujours par une étude approfondie de la situation et de chaque ramification du problème à résoudre. Dans un souci de proximité avec les problématiques métiers de nos partenaires, nous préconisons toujours un état des lieux in situ. Cela permet de constater comment un problème se traduit, dans les faits, pour les collaborateurs les plus concernés.
En gardant une approche d’analyse par la donnée, nos experts peuvent ainsi rapidement identifier les informations aujourd’hui manquantes qui permettraient de mieux piloter le parc de batteries. Et donc commencer à tracer les contours de la solution idéale pour ce contexte spécifique.

Notre partenaire, la caisse régionale Crédit Agricole Nord Midi-Pyrénées, nous a donc ouvert les portes de plusieurs de ses sites, et nous avons pu échanger avec les corps de métier concernés, en particulier l'équipe Logistique et Sécurité.

Notre premier constat fut qu'il était complexe d'isoler les coûts de gestion du parc de batterie dans les contrats de maintenance, ces derniers n'étant pas dédiés à ces équipements. Comment savoir quelles sont les poches de coûts les plus conséquentes ? Comment les éviter ?
Un travail d'archéologie a donc été initié pour obtenir ces éléments.

Nous avons ainsi pu mesurer l'ampleur des actions réalisées par les mainteneurs pour assurer la bonne santé des batteries au fil des ans, en quantifiant les inspections et les campagnes de maintenance préventive. Le mainteneur agit finalement “à l'aveugle" sur ces systèmes, sauf lorsqu'il est sur place et qu'il prend le temps de mesurer à la main les paramètres de la batterie. C’est une démarche particulièrement lourde, financièrement et opérationnellement parlant, puisqu’il doit intervenir sur plus de 200 sites répartis sur un vaste territoire.

De même, et ce pour assurer la fiabilité du système, les batteries sont renouvelées tous les 4 ans.Pour quelles raisons ? Les batteries au plomb sont soumises à un phénomène de mort subite, qui advient au bout d'un certain temps de mise en service. Afin d'anticiper ce défaut, en suivant un strict principe de précaution, des campagnes de remplacement sont mises en place très en amont. Dans le passé, aucune défaillance n'a été observée grâce à ce processus.

Notre travail d’étude du problème nous a également fait comprendre que, malgré toutes ces précautions, la durée durant laquelle les batteries plomb peuvent prendre le relais en autonomie n'était finalement pas garantie. Et ce malgré un surdimensionnement assumé des batteries, pour rajouter un niveau de sécurité (et donc un nouvel impact sur le coût). Le Crédit Agricole impose un cahier des charges de tenue de plusieurs jours, permettant de temporiser les interventions d'électriciens la nuit et les week-ends. Sans information sur la capacité réelle, les électriciens se déplacent souvent en urgence, et un gardiennage est parfois déclenché - avec là encore son lot de coûts supplémentaires. La gestion du parc ne s’effectue donc pas sans stress pour les collaborateurs de l’équipe Logistique et Sécurité de notre partenaire.
“Nous menons des campagnes de changement des batteries alors que toutes les batteries ne sont pas forcément à changer (fonction des conditions d’usage et de température). Nous ne savons pas comment détecter le niveau « d’usure » des batteries pour éviter des remplacements inutiles et réduire le coût de ces campagnes de remplacement”
Pierre-Yves Miquet - Responsable Secteur logistique au Crédit Agricole NMP
“Nous sommes toujours dans la crainte d’avoir des batteries qui ne “tiennent pas le cahier des charges convenu pour la continuité de service, et nous sommes dans un stress permanent lors de ces situations. Nous devons même parfois mobiliser des gardiens pour faire une levée de doute sur le système électrique. Nous pourrions éviter tout cela en ayant de la visibilité sur l’autonomie restante et l’état de santé des batteries”
Rodrigue Ruiz, Technicien spécialisé Sécurité et Logistique du Crédit Agricole NMP
Pourquoi la maintenance prédictive ?
Production, infrastructures, ascenseurs... la maintenance prédictive simplifie la vie et augmente les marges des entreprises de nombreux secteurs.
La façon de penser sa politique de maintenance a radicalement changé avec la démocratisation de l’accès aux données industrielles. L’approche basique de réparation (maintenance corrective) reste cependant pertinente et légitime dans le cas de pannes à faible impact. Cette approche n’en reste pas moins subie, et c’est pourquoi elle a peu à peu été délaissée au profit d’une option plus proactive : la maintenance préventive. En s’appuyant sur l’analyse de la fréquence et des causes des pannes de leurs machines, un grand nombre d’industriels programme désormais à l’avance ses opérations de maintenance et limite voir supprime donc ainsi les temps d’arrêt.
Avec les dernières évolutions technologiques en matière de capteurs, la collecte des signaux faibles émis par les objets devient chaque jour un peu plus efficace. Il est désormais possible de détecter les anomalies avant qu’une panne ne survienne, et de n’intervenir que lorsque cela devient nécessaire. C’est là toute la valeur de la maintenance prédictive, qui s’inscrit pleinement dans une logique d’amélioration continue.
Dans l’extrême majorité des cas, les économies associées à une telle politique dépassent largement les coûts d’innovation nécessaires. Selon un rapport McKinsey, la maintenance prédictive devrait même permettre aux industriels d’économiser 630 milliards de dollars d’ici 2025. Ceci en faisant baisser les coûts de maintenance de 10 à 20% en moyenne, en divisant par deux le nombre de pannes et en augmentant la durée de vie des machines.
Partie 2
Sourcing de la solution
Le cahier des charges de la solution
Ces études préliminaires sont cruciales pour parvenir à rédiger un cahier des charges technique cohérent et adapté aux usages de notre partenaire. Ce travail de définition de la solution idéale a été réalisé par l'IoT Valley, aux côtés des équipes duCrédit Agricole directement concernées, lors d'une journée d'atelier. Les intervenants ont pu se projeter sur une plateforme d'analyse et de gestion, et ainsi lister l'ensemble des fonctionnalités nécessaires à l’atteinte des objectifs préalablement fixés. Côté IoT Valley, notre mission est de structurer ces échanges et de s'assurer qu'aucun aspect ne soit oublié. Cet exercice nécessite d’avoir en tête toutes les alternatives technologiques offertes par les solutions du marché.Ensemble, nous parvenons ainsi à définir le cahier des charges de la solution idéale, sans pour autant que ce dernier soit irréalisable.
NB : Il existe des problématiques pour lesquelles nous savons que les solutions du marché ne conviendront pas, ou bien que la solution idéale n'existera pas. Pour faire avancer ces projets, nous adaptons notre questionnement en vue d’étudier la possibilité de créer une solution sur-mesure, à l’aide d’une structure établie ou en accompagnant la création d’une startup dédiée. C’est ce que l’on appelle une démarche “Make”.
L'ensemble des fonctionnalités établies en séance dans le cahier des charges doit permettre d'atteindre les bénéfices suivants :
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Maximiser la durée de vie des batteries
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Garantir l’autonomie restante pour chaque batterie du parc
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Rationaliser les actions de maintenance (Maintenance prédictive et non plus préventive)
C’est muni de ce document validé par la Caisse Nord Midi-Pyrénées et Crédit Agricole Technologies & Services que nous pouvons à présent réaliser un sourcing de solutions, en démarrant sur un périmètre français. Le travail de recherche de solutions existantes doit être réalisé avec le plus grand soin, car il détermine bien souvent le succès d’un projet pilote et influe significativement sur le ROI d’un futur déploiement.
Fort d’une dizaine d’années d’expérience dans la recherche de solutions innovantes et la conduite de projets, l’IoT Valley a modélisé une grille d’analyse des solutions startups afin d’assurer un fort taux de réussite de nos projets. Au-delà de la cohérence technique et de l’équation financière, nos équipes de chefs de projets qualifient par exemple le modèle économique (fait-il sens dans le cadre du projet et assure-t-il un ROI satisfaisant ?), la pérennité de l’entreprise, sa vision.... et bien sûr la capacité de la solution à être déployée sur l’ensemble du périmètre. Pour notre partenaire le Crédit Agricole Nord Midi-Pyrénées, le projet est pour le moins ambitieux avec près de 1000 batteries concernées.

A l’issue du sourcing, l’IoT Valley présente les résultats au Crédit AgricoleTechnologies & Services et au Crédit Agricole Nord Midi-Pyrénées. 10 solutions potentielles ont été analysées en détail, et 2 d'entre elles ont été short-listées pour une étude plus en profondeur de la faisabilité du projet. C’est finalement la solution de la startup PowerUp qui a été retenue.
La solution PowerUp

Issue de la recherche du CEA-Liten, la technologie brevetée et primée de PowerUp permet de mesurer l’état de santé réel des batteries Li-ion et de doubler leur durée de vie dans un environnement d’usage réel. Baptisée MAP, elle se décompose en trois briques :

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Mesurer : la startup française exploite une méthode de diagnostic d’état de santé (SOH) innovante, basée sur la compréhension des mécanismes de vieillissement. Cette approche d’analyses par capacité incrémentale permet de diagnostiquer les batteries Li-ion avec une précision de l’ordre de 2% en conditions d’usage réel, sans interruption de leur usage.
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Agir : PowerUp dispose d’une bibliothèque de modèles d’endurance de batteries Li-ion établis par le CEA-Liten sur la base de campagnes d’essais de1 à 2 ans, dans de multiples conditions de vieillissement. Ces modèles couvrent la totalité des chimies Li-ion (LFP, NMC, NCA, ...) et permettent ainsi de définir les lois de gestion optimales pour chaque cas rencontré, en tenant compte des contraintes d’usage de chaque application.
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Prédire : PowerUp fournit à ses clients un outil de maintenance prédictive centralisée traduisant à la fois l’évolution de l’état de santé (SOH) d’un parc de batteries en état de fonction (lié à la fonction attendue des batteries dans leur usage) et le besoin ou non de remplacement de chaque batterie sous une durée prédéfinie (ex. sous 6 mois).
Cet outil peut également être utilisé pour contrôler l’état de charge (SOC) de l’ensemble des batteries du parc. PowerUp fournit à ses partenaires une interface dédiée et/ou un accès API à l’ensemble de ses résultats d’analyses.
Côté interface homme-machine, la startup dispose d’un outil de supervision (ou d’accès aux API), permettant de visualiser les informations suivantes :

Dans un premier onglet, un affichage de l’état de santé selon 3 niveaux (Batteries OK / à remplacer / NonOK) ainsi qu’une carte géographique pour localiser chacune des batteries.
Dans un second onglet, un affichage de l’état de charge et de l’usage selon 3 niveaux (opérationnelle /secours en cours + autonomie restante / diagnostic en cours). Pour chaque batterie, l’interface permet de retrouver d’un coup d'œil plusieurs détails : la date de mise en fonctionnement, l’historique des diagnostics, ou encore l’historique des alarmes.

La plateforme développée par PowerUp permet également différents niveaux d’accès en fonction des utilisateurs, ce qui ne figurait cependant pas à notre cahier des charges.
Partie 3
Le test en conditions réelles
Une fois la solution optimale choisie et sa pertinence économique validée, nous établissons le cadre de l’expérimentation :
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Quel est le Minimum Viable Product (ou MVP) qui permettra de tester la plus value de la solution sans trop dépenser ?
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Que souhaitons-nous observer pour valider un passage en déploiement ? (définition des KPIs pour le test)
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Quel est le rôle de chacun ? qui intervient pour l’installation ? qui intervient encas d’aléas ?
Tous ces éléments sont définis à l’avance, afin que l’expérimentation se passe pour le mieux et remplisse ses promesses.

Le test en question durera six mois, comprenant trois mois de développement spécifique et trois mois d’expérimentation dans les systèmes existants du CréditAgricole Nord Midi-Pyrénées. Un total de 10 systèmes PowerUp sont installés à la place de 10 batteries plomb, sur 3 sites représentatifs de l’ensemble des configurations possibles.
NB : Un test de cette ampleur représente en moyenne six mois de travail, à raison d'un point de suivi hebdomadaire et de sessions approfondies pour le lancement, la mise en place et le bilan. Comptez généralement 10 à 20 000 € de matériel.
La liste des KPIs (indicateurs clés de performance) a été définie de manière collégiale avec toutes les parties prenantes. On retrouve généralement 3 catégories de KPIs dans une expérimentation IoT :
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Des KPIs techniques :
- Performance de la solution (plusieurs KPIs). Ex : +95% de succès attendus(alimentation électrique durant l’autonomie établie par le cahier des charges) sur les simulations de coupure de courant.
- Performance de la connectivité associée à la solution.
- Pertinence de l’interface de supervision (plateforme).
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Des KPIs d’usage :
- Valeur ajoutée observée sur les modes opératoires habituels. Ex : gain de temps dans la gestion des alertes coupures de courant.
- Facilité ou contraintes d’installation et de maintenance
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Des KPIs économiques / RSE :
- Quel ROI avec la solution de supervision ?
- Quels impacts positifs sur le plan environnemental ?
La modélisation du ROI, un exercice complexe mais indispensable
Tout au long de ce projet, l’IoT Valley a porté une attention particulière à l’ajustement de ses projections de retour sur investissement (ROI). Le feu vert pour le test en conditions réelles n’a été donné qu’une fois obtenue la certitude que l’équation financière du projet faisait toujours sens dans le cadre d’un déploiement sur l’ensemble du parc de batteries de la Caisse. La complexité de l'exercice résidait dans l'identification des lignes de coûts liés à la gestion des batteries au plomb (noyés dans des contrats portant sur des périmètres bien plus conséquents), ainsi que la mesure du temps gagné par les équipes en passant à la technologie PowerUp(temps pouvant désormais être réalloué à d'autres tâches à plus forte valeur ajoutée). Un facteur important pour ce calcul de ROI a également été la faculté de pouvoir utiliser une batterie usagée(et donc ne tenant plus l'autonomie requise) pour un autre cas d'usage moins consommateur. Cette nouvelle démarche de seconde vie est source d’un impact économique et environnemental fort pour notre partenaire.Enfin, le travail que nous avons réalisé sur la structure de coût de la nouvelle solution dépendait énormément des volumes de déploiement. PowerUp réalise ainsi des économies d'échelles qui sont directement répercutées sur la rentabilité du projet.
Résultats du test
Après les trois mois de test en conditions réelles, nous avons été en mesure d’affirmer que la solution a répondu aux 2 principaux irritants pour assurer une sécurité optimale en gardant une maîtrise et une optimisation des coûts.

Les processus de maintenance de notre partenaire s’en trouvent ainsi grandement simplifiés. Avant l’installation de PowerUp, la fiabilité des batteries et donc du système d’alarme des agences reposait sur de coûteuses campagnes de maintenance préventive réalisées par l’alarmiste, et des interventions curatives pénibles et fréquentes (à chaque défaillance d’alimentation).

Avec la solution sélectionnée et testée par l’IoT Valley en conditions réelles, les équipes de sécurité de la Caisse ont désormais accès à des données réelles et se sont réappropriées une grande partie de la gestion de leurs systèmes. Elles gagnent en autonomie, économisent significativement sur leurs contrats de maintenance, et peuvent désormais avoir en un seul coup d'œil sur la plateforme PowerUp la certitude que leur cahier des charges sécuritaire sera respecté en partant en week-end.
Sans powerUp
Avec powerUp
Témoignages & Conclusion
“La valeur ajoutée de la solution n’est pas que financière. Elle est aussi réelle (et bien que plus complexe à chiffrer) dans la simplification du pilotage métier et des compétences nécessaires pour gérer un dispositif technique et sécuritaire exigeant dans un contexte humain de recherche de polyvalence renforcé de nos jours. N’oublions pas le volet RSE aussi favorisé par la solution.”
Bertrand Rouanet, Directeur de la Coordination de la Transformation de Crédit Agricole NMP (à l’époque du projet).
“Ce format de projet tripartite est un réel avantage pour une entreprise “comme la nôtre. PowerUp étant une jeune et petite structure, nous passons souvent beaucoup de temps sur nos projets pilotes et tous ne vont malheureusement pas jusqu’au déploiement à grande échelle. L’organisation orchestrée par l’IoT Valley a été un réel facteur de succès en tenant compte des enjeux de chacun, en anticipant chaque frein potentiel au déploiement, et en facilitant la collaboration entre un grand groupe et une startup.”
Josselin Priour, P-dg et fondateur de PowerUp.
“L'implication des équipes de Crédit Agricole et la motivation dePowerUp ont grandement contribué au succès de ce projet, et ce fut un réel plaisir de coordonner l'ensemble. La mission de l'IoT Valley est de créer de la valeur pour toutes les parties prenantes de l'innovation, et les résultats sont au rendez-vous !”
Marine Dufau, Chef de projet Innovation de l'IOT Valley
En se faisant accompagner par l’IoT Valley, le Crédit Agricole a pris le temps de bien analyser et comprendre les tenants et aboutissants de son problème de maintenance de batteries. Ce pré-requis nous a permis de choisir la meilleure solution pour ce cas d’usage précis. L’expertise de nos chefs de projets innovation a ensuite facilité la mise en place d’un test pertinent, destiné à obtenir des certitudes quant au déploiement futur de la solution.
Par ses méthodes, son expérience et la richesse de son écosystème de partenaires et d’innovateurs, l’IoT Valley est la seule association capable d’accompagner petits et grands artisans de la révolution des données industrielles à chaque étape de leur projet.

La première étape de notre accompagnement consiste à prouver le bien-fondé des initiatives basées sur la donnée. Nous vous aidons à délimiter le meilleur périmètre d’innovation, en partant de l’étude de vos problématiques métier.La deuxième étape consiste à considérer et à traiter la donnée comme un capital, pour résoudre des problèmes à grande échelle avec un retour sur investissement maximisé, et même découvrir de nouveaux gisements de valeur. Notre expertise IoT vous guidera depuis l'extraction jusqu'à la visualisation des données traitées sur une plateforme logicielle, en ciblant un coût de captation toujours inférieur aux bénéfices attendus. L’association peut à la fois sourcer des solutions existantes ou en créer, et vous accompagner dans leur déploiement à l’échelle.

231, rue Pierre et Marie Curie 31670 Labège    -    +33 (0)5 82 08 07 87