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Les communications IIoT et M2M, ainsi que leurs rôles dans les systèmes d’automatisation et de contrôle industriels

Ce bref exposé traitera des mythes courants et montrera quelques divergences importantes entre les deux termes technologiques à la mode.

Afin de fournir des systèmes omniprésents capables d’optimiser le débit opérationnel et la productivité des machines, une gamme panoramique de capteurs, de robots, d’actionneurs et de contrôleurs plus intelligents est connectée et intégrée. Les solutions de communication IIoT (Internet industriel des objets) et M2M ont toutes deux un accès à distance aux appareils comme noyau commun et assurent la communication entre les appareils sans aucun contrôle humain. L’objectif est fondamentalement le même (avoir de la connectivité), mais les moyens sont différents pour être rentable.

Qu’est-ce que la communication M2M ?

Le développement M2M a été crucial pour la réalisation de l’IIoT. Le M2M est principalement une communication point à point avec des lignes fixes mettant en œuvre différents protocoles entre des appareils d’application spécifique et de même type. Les appareils M2M accèdent aux demandes de données jointes ou les transmettent automatiquement. Il peut s’agir de divers types de capteurs de température et de détecteurs de mouvement. Une machine surveillée suffisamment complexe peut utiliser le module M2M comme modem permettant la transmission de données. Cependant, la machine avec un circuit simple et un commutateur peut ne pas montrer un comportement suffisamment intelligent. Elle est alors placée dans un rôle d’esclave contrôlé par le module M2M.

La passerelle M2M offre l’interconnexion d’appareils M2M et transmet les données recueillies à partir d’un réseau de communication. Le réseau de communication sert d’infrastructure pour réaliser la communication entre la passerelle M2M et l’application ou le serveur de l’utilisateur final M2M. À cette fin, le réseau cellulaire, les lignes téléphoniques et les satellites de communication peuvent être utilisés comme indiqué dans la figure 2 ci-dessous. Les automates programmables (PLC) contrôlent désormais les systèmes de communication M2M. Les automates programmables sont un élément essentiel du contrôle de supervision et de l’acquisition de données (SCADA), un système de contrôle de supervision créé pour gérer les opérations industrielles automatisées à grande échelle. Les systèmes M2M standard sont exclusifs et non connectés à Internet. Ils ne permettent pas d’obtenir des services, applications et analyses plus larges. Les systèmes M2M sont ainsi appelés technologies « en silo » ou à usage unique/dédiées et font un excellent travail pour contrôler un processus industriel spécifique. Cependant, ils ne peuvent pas partager de données avec les systèmes ERP, PLM ou SCM d’une entreprise.

Farnell s’est associé à de nombreux fournisseurs différents tels que Schneider, Siemens, Mitsubishi, Honeywell, ABB, Multicom Pro et plus encore, qui produisent une large gamme de produits tels que des PLC, des IHM, des passerelles IIoT, des passerelles M2M, etc., pour répondre à plusieurs exigences en matière de communication IIoT et M2M dans l’automatisation industrielle et le système de contrôle. (Pour en savoir plus, cliquez ici)

Basic architecture of Machine-to-Machine communication

Figure 1 : Architecture de base de la communication Machine-to-Machine

Qu’est-ce que l’IoT industriel ?

L’Internet industriel des objets (IIoT) est un nouveau paradigme pour le développement d’applications et de capacités commerciales de valeur en plus du réseau Ethernet industriel, qui connecte complètement les ateliers. Le réseau IIoT connecte des machines telles que des robots industriels, des machines et des capteurs connectés qui permettent la communication entre les machines. Ces appareils utilisent divers actionneurs et capteurs pour envoyer des données via Internet. L’Internet des objets, ou IoT, comprend des appareils communicants utilisés pour la communication Machine-to-Machine. L’IIoT génère des informations exploitables en temps réel qui aident les opérateurs à gérer leurs usines plus efficacement. Ces systèmes permettent un niveau plus élevé d’intégration des opérations commerciales, ce qui entraîne des bénéfices accrus et une réduction des coûts.

Avec les communications IIoT et M2M, divers processus de production sont intégrés à l’aide d’appareils intelligents. Cette installation génère et accumule des données industrielles intéressantes. L’Industrial Internet Consortium et l’Industrie 4.0 rassemblent de telles idées pour l’industrie, tout en permettant le rapprochement de différents processus de production avec des capacités analytiques et informatiques avancées basées sur Internet.

Un bon exemple de cette couche est une passerelle IoT industrielle Avnet SmartEdge qui connecte des capteurs et plusieurs autres appareils au Cloud. On peut afficher l’état et contrôler les appareils connectés à partir d’un portail Web entièrement personnalisable à partir de n’importe quel emplacement connecté à Internet. La passerelle est basée sur le populaire SoC Broadcom BCM2837 de Raspberry Pi, un Arm Cortex-A53 quad-core 64 bits qui fournit une puissance de calcul haute performance. (Pour en savoir plus sur la passerelle IoT industrielle Avnet SmartEdge, cliquez ici)

Au-dessus se trouvent les installations permettant de capturer et d’analyser un enregistrement historique continu du processus, ainsi que des outils de planification et d’ordonnancement des activités de production qui sont transmis aux couches inférieures pour exécution. Dans le cas de l’IIoT, parmi les applications exécutées sur le stockage basé sur le cloud, on trouve des applications destinées aux entreprises industrielles telles que la planification/l’ordonnancement, l’optimisation et l’ingénierie.

Basic architecture of Industrial IoT

Figure 2 : Architecture de base de l’IoT industriel

Communication M2M vs IIoT – Principales différences :

Les termes IIoT et M2M partagent des racines communes, car tous deux font référence à une origine identique : des appareils qui s’interconnectent à un système de contrôle industriel pour obtenir un résultat tangible. L’IIoT, cependant, offre des capacités cruciales là où les systèmes M2M traditionnels échouent. Un système M2M est conçu pour contrôler un processus exclusif, généralement une machine industrielle ou un regroupement de machines interconnectées. Ceci est accompli via une connectivité cellulaire ou filaire à l’aide de modules matériels intégrés et de communications point à point exécutant une application dédiée. Les systèmes IIoT utilisent Internet pour envoyer les données de l’appareil vers le cloud où plusieurs services et applications sont appliqués.

Basic architecture of Machine-to-Machine communication

Figure 3 : Architecture de base de la communication Machine-to-Machine

Communication M2MIoT industriel
DédiéÉvolutif
Surveillance/MaintenanceIntégration/Services
Technologie en siloTechnologie ouverte
Axé sur le matérielAxé sur le logiciel
Données structuréesDonnées non structurées
Point à pointCloud (réseaux IP)

Tableau : Résumé des différences entre la communication M2M et l’IIoT

Les systèmes IIoT permettent de partager des données dans toute l’entreprise afin d’en extraire des renseignements commerciaux pour une meilleure gestion des opérations. La transition des déploiements en silos fermés vers des technologies IIoT ouvertes multifonctionnelles permet l’intégration de données de capteurs et d’appareils avec d’autres applications d’entreprise telles que le big data et l’analyse. Les systèmes M2M décodent les problèmes via l’amélioration du nivellement des machines ou de l’entretien des appareils, tandis que les systèmes IIoT tirent parti du big data et d’analyses pour apporter des améliorations à l’échelle de l’entreprise.

Les systèmes M2M permettent de réduire les dépenses liées à l’entretien grâce à des fonctionnalités à distance telles que le diagnostic, les mises à jour et le dépannage à distance afin de limiter l’envoi d’ingénieurs d’entretien sur le terrain vers des sites éloignés. Les systèmes IIoT, en revanche, accentuent les améliorations opérationnelles et fournissent des produits d’information en tant que service via le cloud. En d’autres termes, l’IIoT marque une transition du matériel (comme la connectivité et les appareils) vers les logiciels (comme les services, les connaissances exploitables et les données) pour stimuler les opérations.

M2M vs IIoT : Votre choix :

Votre décision dépend de ce que vous attendez de la technologie de communication de votre appareil. Aucune taille définie n’existe lorsqu’il s’agit de concevoir un réseau. Sélectionnez l’option la plus conviviale pour les applications.

La technologie M2M est un choix éclairé si :

  • L’application a besoin d’une communication point à point entre les machines
  • L’évolutivité rapide est une préoccupation secondaire pour votre réseau
  • Le réseau de l’appareil est isolé pour des raisons de sécurité
  • L’application a un ensemble limité de besoins de communication pour les machines particulières qui nécessitent une exécution rapide et fiable
  • Votre application doit fonctionner indépendamment de la disponibilité ou non d’une connexion Internet

Inversement, l’IIoT peut être la meilleure option si :

  • Votre application a besoin d’une synchronisation en temps réel de plusieurs appareils différents sur un cloud en réseau
  • L’application a besoin d’une évolutivité simple et fluide pour un plus grand nombre d’utilisateurs et d’appareils
  • Votre application doit être en mesure de rendre ses appareils et ses données compatibles avec différentes normes
  • Vos appareils bénéficient d’un accès à une connexion Internet rapide et fiable
  • Vos périphériques en réseau doivent être en mesure de communiquer avec plusieurs autres périphériques simultanément

Conclusion :

M2M et IIoT sont globalement similaires. Le M2M concerne les machines, les appareils et les smartphones, tandis que l’IIoT concerne les systèmes physiques cybernétiques comme les capteurs. Le M2M se concentre sur le niveau de maintenance, par exemple en alertant les fabricants sur un éventuel défaut machine, tandis que l’IIoT est utilisé pour intégrer de vastes systèmes. Le M2M est centré sur le matériel, tandis que l’IIoT est basé sur le logiciel.

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