Internet Industriel des Objets IIOT : Le stockage ne doit pas être une réflexion après coup dans le design industriel

La quatrième vague de la révolution industrielle, connue sous le nom d'Industrie 4.0, ouvre la voie à de nouvelles possibilités de «tout connecté», permettant aux entreprises d'utiliser les données en réseau de capteurs, moniteurs, robots et autres appareils IoT pour tirer parti de l'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique (ML) pour des usines plus efficaces. L'industrie 4.0 a même donné naissance à des usines complètement «éteintes», où une interaction humaine minimale à nulle est nécessaire. Dans certains cas, les robots changent même les piles d'autres robots. En raison du désir de tout intelligent et automatisé, un écosystème de technologies entièrement nouveau émerge pour l'IoT industriel (IIoT).

Les solutions spécialement conçues pour le stockage, la mise en réseau et le calcul – que ce soit dans les capteurs, les passerelles, en périphérie, dans le cloud ou sur site – doivent être architecturées de manière optimisée pour leur part dans l'écosystème IIoT. Alors que de plus en plus d'applications industrielles sont formées pour appliquer les algorithmes d'IA et de ML afin d'obtenir des informations exploitables en temps réel, le besoin de solutions de stockage polyvalentes et durables continuera d'augmenter.

Nous savons tous que les données augmentent et que les données importantes doivent être stockées, traitées et analysées. Selon IDC, 90 zettaoctets (ZB) de données seront créés sur les appareils IoT d'ici 2025.1 En outre, Gartner prédit, d'ici 2023, 30% des entreprises industrielles disposeront de déploiements complets sur site de plateformes IIoT, contre 15% en 2019.2

Cependant, le stockage, bien qu'essentiel, est souvent considéré comme acquis, comme l'oxygène que nous respirons. La plupart n'y pensent même pas, même si nous savons que c'est là. Les données ne peuvent pas prospérer sans stockage. Le stockage est un élément constitutif fondamental et doit être l'une des premières considérations de conception, pas l'une des dernières. Et voici pourquoi…

Le stockage doit suivre les tendances de l'industrie 4.0

Plusieurs tendances clés entraînent le besoin de plus de stockage pour prendre en charge les applications Industry 4.0 IIoT.

Puissance de calcul se déplaçant vers le bord et les points d'extrémité

La convergence de la connectivité et de la capacité de calcul omniprésentes alimente la croissance exponentielle des appareils connectés et des capteurs connectés, générant des volumes de données incroyables et permettant de nouveaux types d'applications et de modèles commerciaux transformateurs. Cette évolution vers les appareils connectés signifie que plus de puissance de calcul se déplace vers la périphérie et les points d'extrémité, car les appareils IIoT peuvent analyser les données et agir sur les résultats en temps réel. Selon des sources de l'industrie, d'ici 2021, la quantité de données stockées sur les appareils sera 4,5 fois plus élevée que les données stockées dans les centres de données.3 De plus, d'ici 2021, la machine à machine (M2M) représentera plus de la moitié du total des connexions IoT.4

Plus de machines que jamais

De l'automatisation des usines à la signalisation numérique en passant par les villes intelligentes, l'IIoT s'appuie sur plus de machines de nos jours. En fait, les données machine devraient dépasser les données commerciales / grand public. D'ici 2023, plus de 90% des données créées seront générées par des machines,1 ce qui signifie que l'architecture informatique doit être préparée en conséquence. Qu'il s'agisse d'un bras robotisé dans une usine ou d'un drone surveillant les champs agricoles, ces machines nécessitent le bon stockage pour le déluge de données qu'elles vont générer, traiter et consommer.

L'essor de la 5G

La 5G, à 100 fois la vitesse de la 4G / LTE, promet d'augmenter la bande passante, de réduire la latence et d'activer de toutes nouvelles applications qui révolutionnent nos pratiques commerciales actuelles. Dans le même temps, la 5G introduira également de nouveaux défis système en matière de traitement en temps réel. Il permettra de traiter, de stocker et d'analyser les données directement aux points d'extrémité et en périphérie, que ce soit en utilisant la reconnaissance des formes dans un grand lieu public ou une inspection par caméra des marchandises dans les paramètres d'usine. À mesure que la bande passante augmente, le stockage doit également augmenter.

Bien que la 5G résout les problèmes de bande passante, elle imposera également des exigences plus strictes à la gestion des données que les interfaces de stockage n'avaient pas traitées dans le passé. Pour activer toutes les nouvelles applications 5G hautes performances à faible latence, il faudra une architecture de stockage mise à jour afin que les composants matériels ne deviennent pas un goulot d'étranglement des données.

Dans une architecture de fabrication intelligente, les données sont générées à l'aide de capteurs et de passerelles, et le bord, le brouillard ou le cloud s'étendant requiert différents dispositifs de stockage de données conçus pour les besoins spécifiques de l'IoT industriel.

Gagner dans IIoT: pensez d'abord au stockage

Étant donné que ces tendances de l'industrie 4.0 entraînent le besoin de plus de données, il existe plusieurs considérations clés pour le stockage dans une application IIoT:

  • Environnement: Dans quel type d'environnement les données seront-elles saisies et conservées? Les conditions environnementales les plus critiques pouvant affecter les performances et la fiabilité du stockage sont l'altitude, la température, l'humidité et les vibrations. Les systèmes montagneux à haute altitude ou à bord d'un train à grande vitesse devront résister à différents facteurs – la pression et le mouvement. Assurez-vous que le stockage que vous sélectionnez est conçu pour fonctionner et fonctionner dans les conditions prévues, et les environnements seront essentiels à vos opérations futures.
  • Endurance: Combien de fois pouvez-vous écrire dans le stockage? Avec les nouvelles charges de travail rendues possibles par davantage d'appareils connectés, il est essentiel que le stockage qui les prend en charge puisse assurer une lecture et une écriture continues pendant une période prolongée. Il existe une différence entre «Endurance» et «Performance». Pour vos applications IIoT, plus l'endurance est élevée, plus le produit durera longtemps. Une endurance plus élevée réduira le montant de la maintenance en résistant aux cycles d'écriture et d'effacement constants pendant de nombreuses heures de plus par rapport aux produits commerciaux et grand public. De plus, si votre équipement se trouve dans un endroit difficile d'accès, comme à l'extérieur d'un immeuble de grande hauteur, une solution de stockage à haute endurance aidera à réduire la fréquence d'entretien et de remplacement.
  • La conservation des données: Combien de temps les données doivent-elles être stockées? Que voulez-vous traiter, analyser et enregistrer aux points de terminaison, plus près du bord et dans le cloud? Les données stockées sur des appareils industriels peuvent devoir être conservées pendant de plus longues périodes, telles que les modèles de température saisonnière pour les applications agricoles ou météorologiques. Par conséquent, la capacité de stocker et de traiter plus de données avec une rétention de données étendue peut être critique. Des données spécifiques peuvent également être conservées dans le cloud ou sur site pour de futures analyses. Ce ne sont pas seulement les données générées, mais aussi les données qui sont essentielles pour la disponibilité des appareils. La solution de stockage doit évoluer facilement pour répondre à la demande croissante ainsi qu'aux politiques et capacités potentielles de conservation des données requises pour diverses applications / différents cas d'utilisation.
  • Surveillance à distance de la santé: À quelle fréquence pouvez-vous accéder au stockage de votre appareil industriel? Dans l'IIoT, les appareils ne sont pas toujours facilement accessibles. Dans une usine éteinte ou à distance, les appareils IIoT peuvent prévoir tout défaut d'équipement avant qu'il ne se produise, afin que l'usine puisse résoudre le problème de manière proactive avant qu'il n'impacte le temps de fabrication ou, pire, provoque des temps d'arrêt. La capacité de surveiller l'état de santé du stockage et d'effectuer une maintenance prédictive sur les deux appareils et le stockage qui les prend en charge réduira les temps d'arrêt des applications IIoT.

Comment concevoir pour IIoT dans les premières étapes

Les développeurs doivent non seulement penser aux environnements uniques des applications industrielles lors de la planification du stockage, ils doivent également penser au stockage au début du processus. De nombreuses conceptions industrielles et IoT partent d'un système sur module (SoM) ou d'un ordinateur monocarte (SBC), ce qui accélère la mise sur le marché et facilite la conception. Ces SoM et SBC utilisent normalement une carte MultiMediaCard intégrée (e.MMC) pour le stockage du système d'exploitation; l'application finale peut modifier la capacité de stockage en fonction des besoins.

À titre d'exemple, Western Digital collabore avec des partenaires de l'écosystème tels que NXP pour proposer des solutions pour les marchés industriels et IoT. Des plates-formes telles que le module de calcul i.MX 8M EVK offrent des performances élevées avec une efficacité énergétique, du multimédia et une connectivité pour accélérer la conception et la mise en œuvre des appareils industriels et IoT. Les produits de stockage industriel de Western Digital sont qualifiés et compatibles avec les lecteurs flash intégrés e.MMC de qualité industrielle actuellement utilisés dans plusieurs kits d'évaluation et conceptions de référence NXP i.MX8.

Ciblant les applications industrielles, ce Western Digital 16 Go e.MMC est utilisé dans une conception de référence NXP.Ciblant les applications industrielles, ce Western Digital 16 Go e.MMC est utilisé dans une conception de référence NXP.

La collaboration avec des partenaires tels que NXP et Renesas permet de proposer des produits et des applications complets pour répondre aux besoins d'environnements de fabrication intelligents et avancés exigeants.

Le stockage ne peut pas être une réflexion après coup

Dans le passé, le stockage aurait pu être acquis uniquement en fonction des besoins de capacité ou du prix prévus. Cependant, les applications autonomes de l’industrie 4.0 actuelle suscitent bien plus de considérations. Avec les besoins uniques de l'IIoT, les architectes doivent planifier de manière proactive lorsqu'ils conçoivent pour la qualification, sinon ils risquent de bénéficier d'un délai de commercialisation. Pour accompagner l’évolution de l’industrie 4.0 vers un monde plus connecté, le stockage doit être au centre de la conception des applications industrielles en raison de la variété des périphériques de stockage.

Tous les périphériques de stockage ne sont pas nés de la même façon: ce n'est pas seulement l'interface, mais la façon dont les périphériques sont architecturés pour répondre aux exigences du système. Les considérations de conception telles que l'environnement, l'endurance, la maintenance à distance et la conservation des données sont essentielles pour répondre aux exigences du système IIoT.

Yaniv Iarovici est le directeur marketing d'Industrial, IoT et Edge chez Western Digital.

Les références

1. Forum SEMICON West AI Design sur Applied Materials (juillet 2019)

2. Gartner Magic Quadrant for Industrial IoT Platforms (juin 2019)

3. Cisco Global Cloud Index (février 2018)

4. Cisco, l'ère Zettabyte (juin 2017)

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