Mise en œuvre des solutions Thick Edge, Thin Edge et Micro Edge

Nous avons présenté la technologie d’informatique en périphérie dans le livre blanc « L’informatique en périphérie dans l’environnement industriel ». Dans cet article de blog, nous discuterons plus en détail des différentes formes d’informatique en périphérie et de la mise en œuvre de solutions en périphérie intelligentes dans un environnement industriel.

La mise en œuvre de solutions industrielles d’informatique en périphérie efficaces nécessite l’intégration de plusieurs composants. Les applications matérielles et logicielles de base, la sécurité physique et cybernétique, les solutions de surveillance et de maintenance à distance sont réunies pour garantir que le système reste opérationnel en permanence. Dans la section du livre blanc susmentionnée « Les différentes formes de technologie informatique en périphérie », nous savons que les appareils en périphérie seront formés en sous-couches spécifiques (bien que les systèmes individuels ne les utiliseront pas toutes).

Figure 1 : Schéma fonctionnel de la technologie informatique Thick Edge, Thin Edge et Micro Edge

Comme le montre la figure ci-dessus, l’informatique en périphérie peut être décomposée en fonction de la répartition ou de la centralisation de l’informatique dans un déploiement en périphérie communément, ce que l’on appelle communément Thick Edge, Thin Edge et Micro Edge (collectivement appelés Deep Edge).

On remarque un transfert vers un paradigme informatique plus distribué et décentralisé dans l’informatique Thick Edge. Les capteurs sont fréquemment liés à des nœuds informatiques qui exécutent des applications en périphérie à proximité de l’endroit où les données sont collectées, filtrées, agrégées, regroupées, etc. Les informations sont ensuite transférées vers les paramètres du centre de données sur le cloud ou dans l’entreprise. Le Thick Edge peut également couvrir les systèmes informatiques qui, généralement, ont été utilisés pour exécuter de systèmes SCADA et des applications similaires. Ces nœuds d’informatique locaux (également appelés appareils en périphérie, passerelles en périphérie ou ordinateurs en périphérie) sont utilisés dans l’informatique Thick Edge pour offrir une intelligence localisée permettant d’agir rapidement (avec une faible latence) sur les données provenant d’appareils de détection physiques. Ils exécutent des tâches/charges de travail intensives en calcul en adaptant des processeurs, des GPU, des FGPA et d’autres dispositifs de traitement haut de gamme. Les nœuds d’informatique Thick Edge peuvent souvent fonctionner indépendamment pendant de longues périodes en raison de leurs capacités de traitement et de stockage.

L’informatique Thin Edge implique moins de traitement sur le site de collecte des données du capteur. Les données détectées sont rassemblées et envoyées vers un système de traitement plus centralisé, où elles sont analysées et traitées. Le traitement centralisé peut avoir lieu sur le cloud ou dans des centres de données/traitement privés (« sur site »). Il comprend les contrôleurs intelligents, les équipements de mise en réseau, les PLC et les ordinateurs embarqués spécialisés qui sont intégrés aux machines-outils et autres équipements de production. Des plateformes informatiques supplémentaires (p. ex. des passerelles) peuvent même ne pas être nécessaires dans les installations d’informatique Thin Edge, en fonction de la complexité et des capacités de connexion de l’équipement de détection physique. Parfois, il comprend également des composants d’IA tels que des GPU ou des ASIC.

Le Micro Edge comprend des capteurs qui collectent des données à partir de processus et d’équipements industriels qui ont généralement été directement connectés à des PLC ou à des processeurs bas de gamme en raison de restrictions de coût et de consommation d’énergie. Il représente également la couche la plus proche des machines de l’atelier et la partie de l’écosystème informatique industriel, étant donné que les ressources informatiques « Micro Edge » sont les dispositifs générateurs de données eux-mêmes.

Il n’y a d’ailleurs pas de distinction entre le Thin Edge et le Thick Edge. Aux confins de la périphérie, il existe plusieurs solutions qui tendraient vers le « Thin Edge » ou le « Thick Edge », en fonction de la disponibilité des ressources, de la demande du cas d’utilisation et des problèmes de déploiement et de gestion de logiciels.

L’analyse en périphérie dans l’environnement industriel

Le schéma ci-dessous montre le concept d’intelligence en périphérie des machines et de diffusion des informations acquises d’une à plusieurs machines. L’apprentissage collaboratif regroupe les informations sur le parc d’équipements d’un fabricant. Les réseaux permettent aux utilisateurs finaux de développer des solutions de maintenance prédictive basées sur de puissants algorithmes de détection d’anomalies, en facilitant l’échange d’informations entre les capteurs intelligents en périphérie. Les modèles de prédiction sont formés et testés à l’aide des données historiques associées à des informations sur les défaillances précédentes de l’équipement. La quantité de données historiques peut être énorme, donc le stockage en temps réel sur le cloud est une solution efficace, donnant lieu à une maintenance prédictive basée sur le cloud. Les moteurs électriques à induction jouent un rôle très important dans la plupart des usines industrielles. La maintenance prédictive basée sur le cloud des moteurs électriques revêt donc une importance particulière. Les défaillances mécaniques produisent des vibrations dans les moteurs électriques avec une amplitude et une fréquence différentes. Ainsi, les solutions de surveillance de l’état des moteurs se concentrent principalement sur la mesure des vibrations et de la température. Les ressources informatiques en périphérie découplent le programme du matériel sous-jacent, permettant des architectures flexibles dans lesquelles les applications peuvent migrer d’un équipement informatique intelligent vers un autre équipement.

Figure 2 : Nœud en périphérie industrielle pour la détection d’anomalies

Plateforme en périphérie industrielle

La périphérie industrielle est composée d’un backend, d’appareils en périphérie et d’applications en périphérie qui sont utilisés pour une analyse intelligente des données et une productivité accrue. Comme le montre la figure ci-dessous, les composants font tous partie d’un écosystème matériel et logiciel intégré pour l’automatisation. Le système de gestion en périphérie industrielle peut être utilisé pour contrôler et surveiller de manière centralisée tous les appareils en périphérie liés. En apportant en toute sécurité la puissance de l’informatique en périphérie et des analyses avancées au niveau de la production, les appareils en périphérie industrielle fournissent aux systèmes d’automatisation un traitement des données au niveau des machines.

Figure 3 : Plateforme en périphérie industrielle

La gestion des applications est responsable du déploiement, de la configuration, de la suppression, du démarrage, de l’arrêt et de la réinitialisation des applications. Les utilisateurs et les constructeurs de machines peuvent installer des « applications » sur les appareils en périphérie et peuvent même concevoir leurs propres applications. Les protocoles de transmission cloud, les systèmes d’exploitation basés sur le cloud et le Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) sont tous pris en charge par la périphérie industrielle, ce qui rend le transfert des données sûr et efficace.

Restez connecté et inspiré avec nos autres articles de blog où nous avons discuté des stratégies et des normes de déploiement de l’informatique en périphérie, de l’intégration de l’informatique en périphérie dans les PAC et les PLC, des risques et des solutions de sécurité de l’informatique en périphérie.