1. Requisitos del cliente
El cliente de SECO es un proveedor reconocido mundialmente de máquinas expendedoras de diversos tipos, que busca implementar nuevos conceptos de venta. Se prevé un futuro negocio en máquinas expendedoras de zumos o refrescos en comedores, entre otros. Se solicitó a SECO que proporcionara una interfaz hombre-máquina (HMI) inteligente para integrarla en la nueva máquina expendedora.
Los requisitos de HMI deseados son:
- La pantalla táctil debe ser lo suficientemente grande para poder seleccionar fácilmente la bebida deseada entre varias opciones.
- El dispositivo tiene capacidad de procesamiento suficiente para ejecutar una aplicación que realiza las siguientes funciones:
- Renderizar vídeo para la pantalla
- Aceptar entradas del usuario a través de la pantalla táctil
- Comunicarse con una placa de control electromecánica dentro de la máquina expendedora.
- El Internet de las cosas (IoT) funciona tanto internamente en la máquina expendedora como comunicándose con la nube.
- Capacidad de IoT que proporciona información sobre el estado de las máquinas expendedoras y conduce a una mejor eficiencia operativa empresarial
- Recuento de bebidas dispensadas y otras métricas de uso
- Estado de la máquina expendedora y sus componentes internos
- Colocación de publicidad en la pantalla
- Actualizaciones de software y configuración remotas (incluso por aire u OTA)
- Flexibilidad en términos de conectividad de red: Wi-Fi, celular, Ethernet
- Comunicarse con la nube a través de un dispositivo de enlace celular que posiblemente ya esté cerca de la máquina expendedora
- Opción de integrar un módulo de pago
- Seguridad de dispositivos y datos
La solución de nube IoT requiere las siguientes funciones:
- Monitoreo remoto por telemetría, incluidos conteos de bebidas, niveles de llenado y mediciones de parámetros operativos de componentes críticos de la máquina.
- Visualización clara de la telemetría mediante gráficos y texto en color.
- Mensajería automatizada en caso de mal funcionamiento o detección temprana de una necesidad de mantenimiento
- Actualice de forma remota las máquinas expendedoras de software y publicidad
- Gestión remota de máquinas en varios niveles de granularidad, incluso de forma individual, dentro de un área geográfica, para un determinado cliente o para toda la flota.
- Seguridad de datos
En el futuro, será posible implementar aplicaciones de inteligencia artificial (IA) de valor añadido que puedan mejorar aún más la eficiencia operativa, aumentar la rentabilidad o incrementar los ingresos. Estas aplicaciones de IA pueden ser desarrolladas internamente por el cliente, por SECO o sus socios, o bien obtenerse como aplicaciones estándar en una tienda de aplicaciones de IA.
Debido a que la máquina expendedora se implementará a gran escala con decenas de miles de máquinas en el campo, la solución de IoT debe escalar fácilmente para acomodar de manera confiable la infraestructura de IoT geográficamente dispersa, y se debe garantizar una mayor capacidad de expansión.
2. Desafíos
En cuanto al hardware, el cliente espera una solución táctil HMI moderna con un rendimiento impecable. La HMI debe integrarse fácilmente en la máquina expendedora mecánicamente, interactuar con los circuitos internos y tener suficiente capacidad de procesamiento para gestionar todas sus tareas, todo ello con un precio unitario competitivo.
Con la nueva línea de dispensadores de bebidas de autoservicio desplegados cerca de otros equipos en red, se hizo evidente la necesidad de máxima flexibilidad en cuanto a conectividad en la nube. Además, con una flota de decenas de miles de máquinas expendedoras, la solución integral del sistema debe gestionar una gran cantidad de datos dentro de una flota compleja.
El cliente ya utiliza una plataforma IoT para otra línea de productos y está considerando usar su plataforma en la nube para gestionar también esta nueva línea de bebidas. El software IoT debe implementarse en la interfaz hombre-máquina (HMI) de la máquina expendedora de bebidas, que se comunica con esta plataforma en la nube. No están completamente satisfechos con su solución IoT actual y tendrían que hacer concesiones. También existe el riesgo de que la plataforma IoT llegue a un punto en el que ya no pueda escalar para gestionar toda la flota de máquinas expendedoras. Actualmente no se sabe cuándo podría ocurrir esto.
Aunque el cliente no lo menciona específicamente, es imprescindible contar con un software de seguridad que pueda hacer frente al creciente número de ciberataques.
3. Nuestra solución
3.1 Hardware
Gracias a nuestras décadas de experiencia en soluciones finales altamente personalizadas, definimos rápidamente el componente HMI. Nuestro cliente prioriza la escalabilidad de su nuevo negocio y espera esto de la solución integrada personalizada suministrada, en términos de experiencia en el dominio, rendimiento técnico y capacidad de fabricación.
El dispositivo HMI propuesto es una pantalla de 15,6 pulgadas de la línea de productos Modular Vision de SECO, equipada con el procesador i.MX 8M Plus de NXP. Además, el rendimiento del procesador es suficiente para proporcionar IA en el borde en el futuro. Modular Vision permite reemplazar fácilmente el módulo de computadora instalado por un procesador aún más potente cuando aumenten las necesidades futuras. Para garantizar la máxima flexibilidad en cuanto a conectividad, el HMI incluye Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, RS-232 y una conexión celular opcional. Esto significa que todos los dispositivos pueden conectarse a la nube de IoT de la mejor manera posible, según su ubicación y las conexiones disponibles. El HMI también cuenta con las interfaces serie y de E/S necesarias para comunicarse con otros circuitos dentro de la máquina expendedora.
3.2 Software de IoT limpio
Clea, la solución de software IoT de SECO, se basa en un núcleo de código abierto y, gracias a su modularidad, ofrece flexibilidad de uso y se integra en cualquier escenario de IoT. Especialmente para sistemas IoT de reciente desarrollo, donde se prevé un crecimiento futuro incierto, la solución requiere una estructura abierta que se adapte rápida y fácilmente.
A la hora de construir infraestructura de IoT, Clea es una solución completa. Su gran ventaja: Clea se puede utilizar fácilmente para el desarrollo inicial y las implementaciones a pequeña escala en proyectos exploratorios, manejables y de bajo presupuesto. Esta infraestructura consolidada puede escalarse fácilmente a una gran flota de dispositivos. Su enfoque de código abierto y diseño modular facilitan la implementación de nuevos escenarios y funcionalidades.
Clea alcanza su máximo potencial cuando todos los componentes básicos se combinan de tal manera que se integran perfectamente en ecosistemas complejos al construir la plataforma IoT con Clea.
3.3 Introducción a Clea
Clea es independiente de la nube. No depende de ningún host en la nube específico y, por lo tanto, se puede seleccionar libremente. Esto refuerza aún más el control sobre sus datos. Gracias a su estructura de código abierto, Clea se integra fácilmente en la infraestructura de servidores del cliente.
Astarte es un framework sencillo para recopilar, orquestar y analizar datos desde cualquier dispositivo. Su API abierta permite la integración con otros frameworks. Dado que Astarte gestiona la transferencia de datos, incorpora funciones de seguridad para protegerlos.
Edgehog se ejecuta en la nube de la nueva infraestructura IoT para máquinas expendedoras. Aquí se integran todas las funciones necesarias para un sistema de gestión de electrodomésticos. La gestión abarca desde electrodomésticos individuales y grupos hasta la flota completa. Además, el módulo Edgehog no está necesariamente vinculado al hardware de SECO, lo cual resulta especialmente interesante para la otra línea de productos del cliente y reforzó su decisión.
Portal es la interfaz de usuario de Clea IoT, donde el usuario inicia sesión para gestionar su flota y acceder a sus datos. Alojado en la nube, aquí es donde el usuario inicia sesión en el sistema, accede a informes, datos y gráficos, se comunica con máquinas expendedoras remotas, actualiza software, configuraciones y publicidad, y mucho más. Portal permite múltiples niveles de granularidad de la flota, accediendo a máquinas expendedoras individuales, en grupos o a todas. Además, las aplicaciones de IA de Clea App Store y StudioX se integran a la perfección en su estructura, extrayendo más valor de los datos para optimizar las operaciones y generar nuevas fuentes de ingresos.
Para adaptarse a la funcionalidad IoT en la nube, Edgehog OS se instala en la interfaz hombre-máquina (HMI) de cada máquina expendedora de bebidas. Este sistema operativo integra las características más relevantes de Astarte y Edgehog con una distribución Yocto Linux para formar una plataforma única, eficiente y lista para usar. El software a nivel de aplicación de la máquina expendedora accede a EdgehogOS y sus funciones IoT mediante API. Dado que Astarte utiliza estándares IoT de edge-cloud, puede comunicarse con la plataforma IoT en la nube actual del cliente, configurada por separado para comunicarse con estas nuevas máquinas expendedoras. Diseñado para la ciberseguridad, que incluye escaneo en tiempo real y detección de anomalías para detener cualquier tipo de robo de datos o ciberataque, el sistema operativo se mantiene con parches de seguridad y se actualiza a través de la nube.
Con esta arquitectura de sistema, el cliente de SECO consigue las siguientes ventajas:
- Utilice su plataforma IoT basada en la nube existente con la nueva HMI suministrada por SECO habilitada para la operación de IoT.
- Gestione la nueva línea de productos de venta de bebidas en la misma plataforma que otras líneas de productos de venta
- Utilice su dispositivo de puerta de enlace de IoT actual con las máquinas expendedoras de bebidas, aprovechando la infraestructura existente y los planes de datos móviles.
3.4 Clea como actualización complementaria de las infraestructuras de IoT existentes
Si bien Clea, gracias a la integración de sus componentes Astarte y Edgehog en el sistema operativo Edgehog, se implementa en la HMI inteligente de las máquinas expendedoras de bebidas, la plataforma en la nube inicial utiliza la solución de software actual de nuestro cliente. Esta solución presenta ciertas limitaciones, como la configurabilidad para integrar todas las funciones deseadas en las máquinas expendedoras de bebidas, la escalabilidad del número de dispositivos y la granularidad de la gestión de la flota de dispositivos. Esta plataforma cerrada no se puede personalizar ni implementar algoritmos de IA de valor añadido.
Para superar estos problemas, existe un plan a largo plazo para reemplazar el software en la nube existente con Clea. En esta implementación, el módulo Portal de Clea se utiliza para implementar la interfaz de usuario principal. Esta interfaz proporcionará acceso a todos los datos (ya sean recopilados por la plataforma anterior o adquiridos tras la implementación de Clea) y a las máquinas de la flota de expendedoras, ya sean máquinas de bebidas que incorporan la interfaz hombre-máquina (HMI) de SECO u otras máquinas de otros proveedores. Se incorporan servicios de valor añadido, como publicidad y visualización de información, así como algoritmos basados en IA que utilizan datos de toda la flota para mejorar el mantenimiento y la eficiencia operativa.
Para comunicarse y gestionar las máquinas expendedoras individuales, los módulos Edgehog y Astarte también se integran con la nueva aplicación en la nube, lo que facilita la intercomunicación y la operación de la flota de máquinas expendedoras, ya sea con dispositivos SECO o de terceros. Ninguno de los dispositivos expendedores requerirá una actualización de software o hardware. Los dispositivos SECO, incluidas las HMI de Modular Vision, seguirán funcionando a través del sistema operativo Edgehog. Los dispositivos IoT de otros fabricantes seguirán funcionando con su software ya instalado. Dentro de la implementación en la nube de Clea, las instancias de Edgehog y Astarte se desarrollan para adaptarse específicamente a las capacidades operativas, de recopilación de datos y de comunicación de estos dispositivos. Gracias a sus implementaciones flexibles y a su arquitectura de código abierto, desarrollar instancias para comunicarse con hardware de otros proveedores es relativamente sencillo cuando se les proporcionan las capacidades IoT de este hardware.
Esta implementación de Clea reemplaza sin problemas el software de IoT en la nube actual. Utiliza todos los datos históricos de IoT, se comunica con todos los dispositivos de venta existentes (con hardware de SECO y de terceros), se adapta fácilmente para añadir hardware adicional y tiene la capacidad de escalar a un gran número de dispositivos (potencialmente millones).
Este caso complejo muestra la versatilidad de Clea, ya que forma la interfaz de IoT para las estaciones de refrigerio de autoservicio y está destinado a complementar e interactuar con la plataforma de IoT existente utilizada con otras líneas de productos de vending del cliente.
4. Implemente Clea como su solución de IoT, ya sea grande o pequeña
Sistemas de IoT como estos no solo son complejos, sino que también están altamente optimizados para cumplir con los requisitos técnicos y comerciales específicos. SECO implementa regularmente soluciones integradas específicas para cada cliente y aplicación, basándose en un grado establecido de estandarización. El enfoque de la suite de software Clea sigue el mismo concepto que nuestras soluciones de hardware: se basa en estándares, pero se puede adaptar a requisitos específicos. Hay una buena razón por la que hemos optado por una estructura de Clea lo más abierta posible, para que Clea pueda implementarse en cualquier lugar de forma fácil y rápida, a la vez que libera el poder del IoT con simplicidad. Gracias a nuestra amplia experiencia en la arquitectura e implementación de sistemas de IoT a pequeña y gran escala, SECO es un socio de referencia para el desarrollo estructurado de infraestructuras de IoT.
Aproveche la oportunidad de discutir sus desafíos de IoT con nuestros expertos en IoT y conozca cómo Clea funcionará para usted.