Découvrez comment les modules SECO SMARC et Clea OS aident les équipes d'automatisation industrielle à faire évoluer l'informatique embarquée en périphérie, à simplifier le développement et à étendre la gestion du cycle de vie.
Les machines industrielles automatisées et les systèmes de contrôle industriel sur mesure sont des investissements à long terme pour les entreprises dans des secteurs hautement mécanisés tels que la fabrication, la logistique et l'énergie. En même temps, leurs besoins en informatique continuent d'évoluer à mesure que les OEM ajoutent des IHM plus avancées, un traitement local, des fonctionnalités de sécurité fonctionnelle et une connectivité à distance. Le principal défi est de faire évoluer ces capacités au fil du temps tout en préservant autant que possible l'architecture validée de la machine.
Pour répondre à ces exigences, les développeurs de nouveaux systèmes industriels bénéficient à la fois d'une approche simplifiée de l'intégration du matériel informatique et d'un cadre logiciel cohérent à travers les générations de produits. Non seulement cela permet des mises à niveau de conception plus faciles sur des cycles de vie de produit prolongés, mais cela améliore également considérablement l'évolutivité, la gestion du cycle de vie et la continuité opérationnelle en standardisant la manière dont les équipes abordent l'informatique embarquée industrielle en périphérie.
Pourquoi les refontes constantes ne sont pas évolutives pour les applications industrielles
Traditionnellement, les systèmes industriels placent les processeurs dans des conceptions monolithiques où les composants matériels et logiciels sont étroitement couplés. Bien que cette approche ait ses avantages, tels qu'une traçabilité plus facile et une personnalisation accrue, les refontes nécessitent souvent des tests et une validation approfondis. Changer le processeur principal pour améliorer les performances de l'appareil ou résoudre des problèmes de chaîne d'approvisionnement peut entraîner de longs délais pour la préparation du marché, créant des problèmes d'évolutivité lorsqu'il s'agit de rester en avance sur les concurrents.
Pourtant, de nombreux éléments spécifiques à la machine, tels que les structures mécaniques, les assemblages de bras robotiques, les schémas d'E/S validés et les interfaces spécifiques à l'application, peuvent rester relativement stables à mesure que les besoins informatiques évoluent. Les frais généraux d'ingénierie peuvent donc être réduits en passant à des architectures de conception modulaire où les ressources informatiques sont isolées des parties spécifiques à l'application des systèmes et peuvent être facilement remplacées avec moins de perturbations à mesure que les conditions du marché et des affaires évoluent.
Une approche éprouvée de la conception modulaire est l'utilisation de systèmes sur modules (SOM), des plateformes informatiques embarquées qui abritent le traitement, la mémoire et d'autres ressources informatiques essentielles au sein d'une carte autonome, généralement compacte. Les SOM sont ensuite montés sur des transporteurs personnalisés qui fournissent la base matérielle sur laquelle les machines industrielles et les systèmes de contrôle sont construits. En réutilisant les cartes porteuses à travers plusieurs générations de machines et des familles de produits similaires, les ingénieurs peuvent grandement simplifier le redéveloppement en minimisant les perturbations des architectures validées.
La conception basée sur SOM peut également tirer parti des modules informatiques commerciaux sur étagère (COM) et des cadres logiciels pour standardiser et faire évoluer le développement. De plus, les normes COM ouvertes offrent une interopérabilité entre les solutions du même type, atténuant le verrouillage des fournisseurs pour un approvisionnement fiable à long terme, une gestion du cycle de vie plus facile et une maintenabilité accrue du système par rapport aux refontes monolithiques.
SMARC comme solution à long terme pour répondre aux attentes croissantes
Les systèmes d'automatisation industrielle et les contrôleurs nécessitent des plateformes informatiques robustes avec une large gamme d'E/S pour prendre en charge tout, des réseaux de moteurs et d'actionneurs aux caméras, microphones, écrans et connexions à d'autres machines. Smart Mobility Architecture (SMARC) est une norme COM ouverte qui convient bien pour répondre à ces exigences, avec des avantages supplémentaires pour les conceptions industrielles à longue durée de vie :
- Une connexion robuste COM-à-transporteur MXM3 assure un fonctionnement fiable dans des environnements sujets aux vibrations, économisant de l'espace vertical tout en facilitant les remplacements de COM.
- Des enveloppes de puissance standardisées et étroites et une puissance de conception thermique (TDP) généralement faible réduisent les risques de modifications majeures de puissance ou thermiques lors de la refonte de systèmes existants pour différents COM SMARC.
- Des options de format compact 50 x 82 mm facilitent l'installation et les réaménagements pour les systèmes contraints par l'espace tels que les interfaces homme-machine tout-en-un (IHM) et les contrôleurs logiques programmables (PLC).
En tant que l'un des membres fondateurs de SGET (Standardization Group for Embedded Technologies), l'organisation qui supervise la norme SMARC, SECO fournit une source fiable pour que les ingénieurs commencent avec SMARC. Les offres de SECO incluent le SOM-SMARC-ASL et le SOM-SMARC-TWL, qui sont basés respectivement sur les processeurs Intel Atom® x7000RE (nom de code : Amston Lake) et Core™ i3 et N Series (nom de code : Twin Lake).
Pour les concepteurs de systèmes industriels, le choix de la plateforme processeur doit être aligné sur la workload cible et les conditions d’exploitation. SOM-SMARC-ASL prend en charge Intel Time Coordinated Computing (TCC), qui contribue à réduire la latence et à améliorer le comportement déterministe pour les workloads time-sensitive typiques des lignes de fabrication et de packaging. SOM-SMARC-TWL, en revanche, permet une burst performance plus élevée pour des workloads de media processing plus complexes, par exemple l’inspection par machine vision. Les deux modules sont conçus pour assurer un fonctionnement fiable à long terme grâce à de la RAM soudée, tandis que la prise en charge IBECC contribue à améliorer l’intégrité des données et la fiabilité de la mémoire lorsqu’elle est disponible. Pour des conditions d’exploitation plus exigeantes, SOM-SMARC-ASL offre une prise en charge de la température industrielle de -40 °C à +85 °C, tandis que SOM-SMARC-TWL est positionné pour des deployments dans une plage de température commerciale de 0 °C à +60 °C.
Bien que les plateformes processeur diffèrent entre les modules SMARC de SECO, c’est le standard lui-même qui définit les interfaces disponibles. Selon la configuration du module sélectionné et la conception du carrier, cela peut inclure une connectivité USB, série, audio, caméra et display afin de prendre en charge des use cases tels que l’inspection automatisée et les HMI avancées pour contrôleurs.
La connectivité Ethernet sur les plateformes SMARC de SECO dépend de la configuration du module sélectionné et de l’implémentation du carrier, en prenant en charge l’intégration dans des systèmes industriels et edge-networked. Pour les applications nécessitant une communication déterministe et à faible latence, SOM-SMARC-ASL prend en charge Time Sensitive Networking (TSN), contribuant ainsi à permettre une coordination fiable entre contrôleurs, capteurs et dispositifs edge connectés.
Lors du passage du prototypage au deployment, DEV-KIT-SMARC de SECO fournit une carrier board COTS qui permet une interface rapide des modules SMARC avec des I/O industriels legacy et modernes via des connexions physiques série et USB. En plus de simplifier les tests avec des surfaces de contrôle validées ou des systèmes de caméra, par exemple, ce carrier peut également être réutilisé avec différents modules SMARC sans redesign. DEV-KIT-SMARC constitue ainsi une démonstration concrète des bénéfices de la conception basée sur les SOM pour de longs cycles de vie produit.
Compléter l’écosystème de deployment industriel
En complément de ses produits hardware, SECO propose un écosystème logiciel complet. Conçu spécifiquement pour les dispositifs embedded industriels, Clea OS est un système d’exploitation sécurisé et production-ready qui permet de créer des images Linux personnalisées et modulaires grâce à son architecture basée sur Yocto. Clea OS est également pris en charge par les modules Clea Astarte et Clea Edgehog, dédiés respectivement à l’orchestration des données et au fleet management.
En fournissant un framework complet pour l’intégration edge-to-cloud, SECO simplifie la maintenance des flottes pour les OEM industriels. Par exemple, l’acquisition de données de télémétrie prend en charge la predictive maintenance à grande échelle afin d’éviter les arrêts machine non planifiés. De même, les systèmes centralisés de mise à jour over-the-air (OTA) accélèrent les améliorations de performance et le security patching sur un grand nombre de dispositifs, afin de maintenir la continuité opérationnelle et la compliance tout au long de cycles de vie de deployment prolongés.
Comme le framework logiciel Clea de SECO est pris en charge sur de nombreuses plateformes d’embedded computing — et pas uniquement sur SMARC — les développeurs peuvent réutiliser du code pour différentes familles de produits. Pour les fabricants, la standardisation entre hardware et software simplifie les efforts d’intégration de l’edge computing pour les équipements d’automatisation et de contrôle industriels de nouvelle génération. En choisissant SECO comme partenaire technologique à long terme, les équipes de conception industrielle peuvent adopter un développement plus rapide et plus évolutif, favorisant le succès des deployments sur le long terme.
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