L'accessibilité croissante de l'intelligence artificielle (IA) pour les applications industrielles a l'edge présente aux développeurs de systèmes de nouvelles pressions en termes de délai de mise sur le marché pour rester en avance sur la concurrence. De même, les fabricants de dispositifs doivent décider quelles fonctionnalités d'IA en périphérie différencieront avec succès leurs produits, et si cela implique l'automatisation basée sur l'audio ou la vidéo ou des capacités d'interface homme-machine (IHM) intelligentes. À cette fin, les équipes d'ingénierie bénéficient de solutions pratiques et modulaires qui réduisent la complexité du développement tout en permettant des mises à niveau ultérieures à mesure que les charges de travail d'IA et les chipsets évoluent. Ce blog discutera des cas d'utilisation typiques de l'IA en périphérie dans l'automatisation industrielle avant de présenter des solutions matérielles basées sur SMARC, prêtes pour l'IA et économes en énergie de SECO. Il décrira ensuite comment les écosystèmes logiciels et de développement plus larges de SECO soutiennent un déploiement rapide et évolutif.
L'IA Edge redéfinit l'automatisation industrielle. En plaçant l'intelligence directement dans les machines, les contrôleurs et les passerelles, les fabricants d'équipements d'origine (OEM) et les opérateurs d'usine peuvent offrir une inférence à faible latence, une sensibilisation constante à la sécurité et une sécurité des données renforcée. Ici, la valeur du cloud passe du traitement à l'orchestration de l'écosystème grâce à la gestion de flotte et à l'analyse agrégée pour le diagnostic à distance.
Pour les machines intelligentes et les interfaces homme-machine (IHM), l'IA Edge offre de nombreux avantages en matière de sécurité et de sûreté. Les systèmes audio IA peuvent détecter les appels de détresse des opérateurs pour un arrêt automatique de l'équipement et fournir une reconnaissance des opérateurs pour des fonctionnalités spécifiques à l'utilisateur ou un accès contrôlé. De même, les systèmes de vision IA peuvent surveiller la conformité aux équipements de protection individuelle (EPI) et l'occupation des zones dangereuses pour réduire les incidents sur les sols d'usine.
Cependant, les cadres IA, les chaînes d'outils et les plateformes matérielles évoluent continuellement, ce qui présente des défis pour les développeurs déployant l'IA à l'edge. Assurer un avantage concurrentiel exige également un temps de mise sur le marché rapide.
L'architecture basée sur des normes et les solutions commerciales prêtes à l'emploi (COTS) aident à réduire la complexité et le risque tout en permettant la réutilisation de la plateforme tout au long des cycles de vie des produits. Pour l'IA Edge industrielle, les plateformes modulaires avec calcul intégré, accélération IA et E/S industrielles réduisent le temps de développement en fournissant des architectures validées sur lesquelles baser les produits. En accélérant l'intégration, en simplifiant l'évolutivité et en raccourcissant les cycles de déploiement, ces plateformes permettent aux équipes OEM de se concentrer sur la fourniture de fonctionnalités spécifiques à l'application, de performances différenciées et de valeur pour les clients.
Plateformes COM ouvertes pour l'IA industrielle à l'Edge
Pour les équipements d'automatisation industrielle tels que les caméras de ligne d'assemblage, les robots mobiles autonomes et les contrôleurs intelligents, les systèmes sur modules (SOM) peuvent fournir un traitement IA haute performance dans un petit encombrement physique. Leur taille compacte et leur montage basé sur un support simplifient l'installation dans les armoires existantes et les IHM, ce qui rend les SOM idéaux pour les rénovations et les applications à espace restreint. Une faible puissance de conception thermique (TDP) est également cruciale dans ces environnements. De nombreux SOM offrent un fonctionnement efficace avec une performance par watt (PPW) élevée qui prend en charge des stratégies de refroidissement passives ou simplifiées pour réduire les besoins de maintenance.
À mesure que les projets d'IA Edge industrielle passent du prototype à la production, les OEM et les développeurs de systèmes ont besoin de plateformes qui réduisent l'effort d'intégration tout en préservant la flexibilité de mise à niveau. Les SOM-SMARC-QCS6490 et SOM-SMARC-QCS5430 de SECO répondent à cela en combinant le calcul hétérogène Qualcomm Dragonwing avec SMARC, une norme ouverte de module informatique avec une enveloppe de puissance étroite et un encombrement de 50 x 82 mm. En tirant parti des normes ouvertes, les développeurs peuvent améliorer les performances IA avec de nouveaux chipsets tout au long du cycle de vie d'un produit tout en minimisant l'effort de refonte du support.
Pour le traitement IA à l'edge, l'architecture hétérogène est importante. Les CPU gèrent la logique de contrôle et l'orchestration, les GPU accélèrent les pipelines graphiques et de vision, et les NPU exécutent efficacement l'inférence IA à l'edge. Les architectures de calcul des SOM-SMARC-QCS6490 et SOM-SMARC-QCS5430 sont comparées dans le Tableau 1. En réduisant la dépendance au cloud pour le traitement IA, les appareils peuvent fournir des réponses plus rapides tout en maintenant la continuité opérationnelle lors des interruptions de réseau.
| Module | Focus du chipset | Calcul hétérogène | Exemples de charges de travail IA Edge industrielle |
|---|
| SOM-SMARC-QCS6490 | IA Edge haute performance | CPU multi-cœur, GPU et NPU intégré (jusqu'à 12,15 INT8 TOPS) | Inspection visuelle multi-caméras, reconnaissance d'opérateur, analyse vidéo, IHM intelligente, maintenance prédictive et robotique assistée par IA |
| SOM-SMARC-QCS5430 | Intelligence Edge optimisée pour le coût et la puissance | CPU multi-cœur, GPU et NPU intégré (jusqu'à 9 INT8 TOPS) | Analyse audio, IHM intelligentes, détection d'anomalies, surveillance des conditions, automatisation monocaméra et IA de passerelle |
Bien que les chipsets diffèrent entre les SOM, le standard SMARC définit les interfaces, préservant les mises à niveau modulaires et facilitant la migration à mesure que les workloads AI évoluent. Les principales options de HMI industriels et de connectivité incluent :
- Interfaces caméra MIPI CSI, prenant en charge la reconnaissance de l’opérateur, l’inspection visuelle et l’AI vision orientée safety.
- Interfaces display pour créer des HMI multi-écrans sophistiquées.
- Interfaces audio, permettant l’interaction vocale et la détection d’anomalies acoustiques.
- Ethernet pour l’échange direct de données machine et les communications edge-to-cloud.
SECO intègre également de la mémoire LPDDR5-6400 soudée afin d’améliorer la vitesse d’inférence et la fiabilité opérationnelle dans les environnements industriels sujets aux vibrations. Pour une évaluation rapide de ces plateformes, le DEV-KIT-SMARC de SECO fournit un carrier prêt à l’emploi avec des connecteurs physiques pour le prototypage sur banc ou l’intégration avec des équipements existants.
Réduire les délais d’intégration grâce à des plateformes HMI ready-made
Contrairement aux SOM, les plateformes HMI entièrement réalisées retirent le développement hardware du chemin critique, permettant aux développeurs de se concentrer sur le développement d’applications AI, la définition de la logique des workflows et la création de fonctionnalités spécifiques à l’utilisateur. Les plateformes Modular Vision 10.1 QCS6490 et Modular Vision 15.6 QCS6490 de SECO répondent à ce besoin en prenant en charge l’intégration du display, la conception mécanique, la validation des interfaces et davantage encore. Ici, le chipset Qualcomm Dragonwing QCS6490 permet aux deux plateformes HMI de fournir un computing accéléré et économe en énergie pour la vision en temps réel, l’inférence AI et les workloads edge exigeants. En partageant la plateforme QCS6490 avec ses solutions SMARC, SECO permet aux développeurs de scaler les fonctionnalités d’edge AI à travers différentes lignes de produits via des stacks logiciels communs.
Avec une construction de grade industriel qui prend en charge le fonctionnement dans les environnements de production, Modular Vision de SECO réduit le time-to-market pour une large gamme de cas d’usage HMI pilotés par l’AI. Les options de display slimline panel-mount 10,1” et 15,6” offrent une entrée multi-touch et une prise en charge gestuelle avec une résolution full HD et une luminosité élevée pour soutenir des workloads détaillés de contrôle et de surveillance machine. En outre, le panneau arrière fournit une entrée d’alimentation de 9 à 32 V et des options de connectivité robustes pour une intégration polyvalente avec les équipements, capteurs et périphériques environnants.
Accélérer le développement logiciel avec Clea et SECO App Hub
Le hardware n’est qu’une partie d’un déploiement d’edge AI réussi. La suite logicielle complète Clea de SECO simplifie le développement initial, la scalabilité et le lifecycle management lors de l’utilisation de hardware SECO ou tiers. Clea OS met à disposition des développeurs un système d’exploitation (OS) modulaire, basé sur Yocto, qui prend en charge les logiciels industriels custom, en offrant une maintenabilité et une sécurité améliorées grâce à la réduction des composants inutiles. Au niveau du déploiement, Clea Astarte et Clea Edgehog fournissent une orchestration des données edge-to-cloud et une infrastructure de fleet management pour soutenir des déploiements scalables à long terme grâce à la visibilité des dispositifs et aux mises à jour over-the-air (OTA).
Pour accélérer davantage le déploiement de l’edge AI, SECO App Hub complète l’écosystème de développement en proposant des applications AI prêtes à déployer et prévalidées, optimisées pour les plateformes SECO basées sur Qualcomm Dragonwing. Des exemples pour les cas d’usage d’automatisation industrielle et HMI incluent :
Conclusion
À mesure que l’adoption de l’edge AI industrielle s’accélère, les développeurs font face à une pression croissante pour réduire le time-to-market malgré une augmentation exponentielle de la complexité des produits. En combinaison avec des solutions logicielles validées, des SOM comme le portfolio SMARC de SECO basé sur Dragonwing fournissent une base scalable pour le succès à long terme. En combinant des systèmes hardware intégrés et prêts à mettre en œuvre avec des voies de mise à niveau modulaires et un support logiciel, SECO permet aux OEM d’accélérer le déploiement tout en restant mieux préparés aux exigences futures.
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