1. Exigences du client
Le client de SECO, fournisseur mondialement reconnu de distributeurs automatiques de divers types, souhaite déployer de nouveaux concepts de distribution. L'avenir de l'entreprise est prometteur : les distributeurs automatiques de jus de fruits et de boissons gazeuses pour les cantines, entre autres. SECO a été sollicité pour fournir une interface homme-machine (IHM) intelligente à intégrer au nouveau distributeur.
Les exigences IHM souhaitées sont:
- L'écran tactile doit être suffisamment grand pour permettre de sélectionner facilement la boisson souhaitée parmi différents choix.
- L'appareil dispose d'une capacité de traitement suffisante pour exécuter une application qui exécute les fonctions suivantes :
- Rendu vidéo pour l'affichage
- Accepter les entrées utilisateur via l'écran tactile
- Communiquer avec une carte de contrôle électromécanique à l'intérieur du distributeur automatique
- L'Internet des objets (IoT) fonctionne à la fois en interne au distributeur automatique et en communication avec le cloud
- Capacité IoT qui fournit un aperçu de l'état des distributeurs automatiques et conduit à une amélioration de l'efficacité opérationnelle de l'entreprise
- Nombre de boissons distribuées et autres mesures d'utilisation
- État du distributeur automatique et de ses composants internes
- Placement de la publicité sur l'écran
- Mises à jour de logiciels et de configuration à distance (y compris par liaison radio ou OTA)
- Flexibilité en termes de connectivité réseau : Wi-Fi, cellulaire, Ethernet
- Communiquez avec le cloud via un périphérique de passerelle cellulaire qui peut déjà se trouver à proximité du distributeur automatique
- Possibilité d'intégrer un module de paiement
- Sécurité des appareils et des données
La solution cloud IoT nécessite les fonctions suivantes :
- Surveillance télémétrique à distance, y compris le comptage des boissons, les niveaux de remplissage et les mesures des paramètres de fonctionnement des composants critiques de la machine
- Visualisation claire de la télémétrie via des graphiques et du texte en couleur
- Messagerie automatisée en cas de dysfonctionnement ou détection précoce d'un besoin de maintenance
- Mettre à jour à distance les distributeurs automatiques de logiciels et de publicités
- Gestion à distance de machines à différents niveaux de granularité, y compris individuellement, dans une zone géographique, pour un certain client ou à l'échelle de la flotte
- Sécurité des données
À l'avenir, il sera possible de mettre en œuvre des applications d'intelligence artificielle (IA) à valeur ajoutée susceptibles d'améliorer l'efficacité opérationnelle, la rentabilité ou le chiffre d'affaires. Ces applications d'IA pourront être développées en interne par le client, par SECO ou ses partenaires, ou être disponibles sous forme d'applications standard sur une boutique d'applications d'IA.
Étant donné que le distributeur automatique sera déployé à grande échelle avec des dizaines de milliers de machines sur le terrain, la solution IoT doit être facilement évolutive pour s'adapter de manière fiable à une infrastructure IoT géographiquement dispersée - et une extensibilité supplémentaire doit être garantie.
2. Défis
Côté matériel, le client attend une solution IHM tactile moderne et performante. L'IHM doit s'intégrer facilement au distributeur automatique, s'interfacer avec les circuits internes et disposer d'une capacité de traitement suffisante pour gérer toutes ses tâches, le tout dans le respect d'objectifs de prix unitaires ambitieux.
Avec le déploiement de la nouvelle gamme de distributeurs de boissons en libre-service à proximité d'autres équipements en réseau, il est devenu évident qu'une flexibilité maximale en termes de connectivité cloud était également nécessaire. De plus, avec un parc de distributeurs automatiques comptant des dizaines de milliers de machines, la solution globale devait gérer une explosion de données au sein d'un parc complexe.
Le client utilise déjà une plateforme IoT pour une autre gamme de produits et envisage d'utiliser son côté cloud pour gérer également cette nouvelle gamme de boissons. Le logiciel IoT doit être implémenté dans l'IHM du distributeur de boissons, qui communique avec cette plateforme cloud IoT. Le client n'est pas entièrement satisfait de sa solution IoT actuelle et devra faire des compromis. Il existe également un risque que la plateforme IoT atteigne un point où elle ne pourra plus gérer l'ensemble du parc de distributeurs. On ignore encore quand cela se produira.
Bien que cela ne soit pas spécifiquement mentionné par le client, un logiciel de sécurité capable de faire face au nombre croissant de cyberattaques est indispensable.
3. Notre solution
3.1 Matériel
Forts de plusieurs décennies d'expertise dans la fourniture de solutions finales hautement personnalisées, nous avons rapidement défini le composant IHM. Notre client accorde une grande importance à l'évolutivité de sa nouvelle activité et attend cette même évolutivité de la solution embarquée sur mesure fournie, en termes d'expertise métier, de performances techniques et de capacité de fabrication.
L'IHM proposée est un écran 15,6 pouces de la gamme Modular Vision de SECO, équipé du processeur i.MX 8M Plus de NXP. De plus, les performances du processeur sont suffisantes pour assurer une IA en périphérie de réseau à l'avenir. Modular Vision permet de remplacer facilement le module d'ordinateurs (CMO) installé par un processeur encore plus puissant, en fonction des besoins futurs. Pour une flexibilité maximale en termes de connectivité, l'IHM inclut le Wi-Fi, le Bluetooth, l'Ethernet, le RS-232 et une connexion cellulaire en option. Ainsi, tous les appareils peuvent se connecter au cloud IoT de manière optimale, selon leur lieu d'utilisation et les connexions disponibles. L'IHM dispose également des interfaces série et E/S nécessaires à la communication avec les autres circuits du distributeur automatique.
3.2 Logiciel IoT Clea
Clea, la solution logicielle IoT de SECO, est issue d'un noyau open source et, grâce à sa modularité, offre une grande flexibilité d'utilisation et s'intègre à tout scénario IoT. Surtout pour les systèmes IoT nouvellement développés, dont la croissance future est anticipée mais incertaine, la solution nécessite une structure ouverte, adaptable rapidement et facilement.
Pour la création d'une infrastructure IoT, Clea est une solution complète. Son principal avantage : Clea s'utilise facilement pour les phases de développement préliminaire et les déploiements à petite échelle, pour des projets exploratoires, à petit budget et faciles à gérer. Cette infrastructure établie peut ensuite être facilement étendue à un parc d'appareils important. Son approche open source et sa conception modulaire facilitent la mise en œuvre de nouveaux scénarios et fonctionnalités.
Clea est à son meilleur lorsque tous les éléments de base sont combinés de manière à s'intégrer de manière transparente dans des écosystèmes complexes lors de la construction de la plate-forme IoT avec Clea.
3.3 Présentation de Clea
Clea est agnostique au cloud. Il ne dépend d'aucun hébergeur cloud spécifique et est donc librement sélectionnable. Cela renforce considérablement le contrôle de vos données. Grâce à sa structure open source, Clea s'intègre facilement à l'infrastructure serveur du client.
Astarte est un framework simple permettant de collecter, d'orchestrer et d'analyser des données depuis n'importe quel appareil. Son API ouverte permet l'intégration avec d'autres frameworks. Comme Astarte gère le transfert de données, des fonctionnalités de sécurité sont intégrées pour protéger les données.
Edgehog fonctionne dans le cloud de la nouvelle infrastructure IoT des distributeurs automatiques. Toutes les fonctionnalités d'un système de gestion d'appareils sont regroupées ici. La gestion s'étend des appareils individuels et des groupes jusqu'à l'ensemble du parc. De plus, le module Edgehog n'est pas nécessairement lié au matériel SECO, ce qui est particulièrement intéressant pour les autres gammes de produits du client et a conforté sa décision.
Portal est l'interface IoT de Clea, où l'utilisateur se connecte pour gérer sa flotte et accéder à ses données. Hébergé dans le cloud, il permet à l'utilisateur de se connecter au système, d'accéder aux rapports, aux données et aux graphiques, de communiquer avec les distributeurs automatiques distants, de mettre à jour les logiciels, les configurations, les publicités, et bien plus encore. Portal offre plusieurs niveaux de granularité de la flotte, permettant d'accéder à des distributeurs individuels, à des groupes ou à l'ensemble des distributeurs. De plus, l'App Store Clea et les applications StudioX AI s'intègrent parfaitement à sa structure, permettant ainsi d'exploiter pleinement les données pour optimiser les opérations et générer de nouvelles sources de revenus.
Adapté aux fonctionnalités IoT cloud, Edgehog OS est installé sur chaque IHM de distributeur automatique de boissons. Ce système d'exploitation intègre les fonctionnalités les plus pertinentes d'Astarte et d'Edgehog à une distribution Yocto Linux pour former une plateforme unique, performante et prête à l'emploi. Le logiciel applicatif du distributeur accède à EdgehogOS et à ses fonctions IoT via des API. Utilisant les normes IoT edge-cloud d'Astarte, il est capable de communiquer avec la plateforme cloud IoT actuelle du client, configurée séparément pour communiquer avec ces nouveaux distributeurs. Conçu pour la cybersécurité, avec notamment des analyses en temps réel et la détection des anomalies pour empêcher tout vol de données ou cyberattaque, le système d'exploitation est maintenu par des correctifs de sécurité et peut être mis à jour via le cloud.
Avec cette architecture système, le client de SECO obtient les avantages suivants :
- Utilisez leur plate-forme IoT basée sur le cloud existante avec la nouvelle IHM fournie par SECO activée pour le fonctionnement IoT.
- Gérer la nouvelle gamme de produits de distribution automatique de boissons sur la même plateforme que les autres gammes de produits de distribution automatique
- Utiliser leur dispositif de passerelle IoT actuel avec les distributeurs automatiques de boissons, en tirant parti de l'infrastructure existante et des forfaits de données cellulaires
3.4 Clea comme mise à niveau complémentaire des infrastructures IoT existantes
Bien que Clea, via ses composants Astarte et Edgehog intégrés au système d'exploitation Edgehog, soit déployée au sein de l'IHM intelligente intégrée aux distributeurs automatiques de boissons, la plateforme cloud initiale utilise la solution logicielle actuelle de notre client. Cette solution présente certaines limites, notamment en termes de configurabilité pour s'adapter à toutes les fonctionnalités souhaitées des distributeurs automatiques de boissons, d'évolutivité du nombre d'appareils et de granularité de la gestion du parc d'appareils. Cette plateforme fermée n'est pas personnalisable et ne permet pas de mettre en œuvre d'algorithmes d'IA à valeur ajoutée.
Pour surmonter ces problèmes, un plan à plus long terme prévoit de remplacer le logiciel cloud existant par Clea. Dans le cadre de cette implémentation, le module Portail de Clea est utilisé pour implémenter l'interface utilisateur principale. Celle-ci donnera accès à toutes les données (collectées par l'ancienne plateforme ou nouvellement acquises après le déploiement de Clea) et aux machines du parc de distributeurs automatiques, qu'il s'agisse des distributeurs de boissons intégrant l'IHM SECO ou d'autres machines d'autres fournisseurs. Des services à valeur ajoutée, tels que la publicité et l'affichage d'informations, sont intégrés, ainsi que des algorithmes basés sur l'IA qui exploitent les données de l'ensemble du parc pour améliorer la maintenance et l'efficacité opérationnelle.
Pour communiquer et gérer les distributeurs automatiques individuellement, les modules Edgehog et Astarte sont également intégrés à la nouvelle application cloud, facilitant ainsi l'intercommunication et l'exploitation du parc de distributeurs, qu'ils soient équipés d'appareils SECO ou non. Aucune mise à niveau logicielle ou matérielle n'est requise pour ces distributeurs. Les appareils SECO, y compris les IHM Modular Vision, continueront de fonctionner sous Edgehog OS. Les appareils IoT non SECO continueront de fonctionner avec leurs logiciels déjà installés. Dans le cadre de l'implémentation cloud de Clea, les instances Edgehog et Astarte sont développées pour s'adapter spécifiquement aux capacités opérationnelles, de collecte de données et de communication de ces distributeurs. Grâce à leurs implémentations flexibles et à leur architecture open source, le développement d'instances pour communiquer avec des équipements d'autres fournisseurs est relativement simple, grâce aux capacités IoT de ces équipements.
Ce déploiement de Clea remplace parfaitement le logiciel cloud IoT actuel. Il exploite l'intégralité des données IoT historiques, communique avec tous les distributeurs automatiques existants (qu'ils soient SECO ou non), s'adapte facilement à l'ajout de matériel supplémentaire et s'adapte à un très grand nombre d'appareils (potentiellement des millions).
Ce cas complexe démontre la polyvalence de Clea, car il constitue l'interface IoT pour les stations de rafraîchissement en libre-service et est destiné à compléter et à s'interfacer avec la plate-forme IoT existante utilisée avec les autres gammes de produits de distribution automatique du client.
4. Déployez Clea comme solution IoT, grande ou petite
Les systèmes IoT tels que ceux-ci sont non seulement complexes, mais aussi parfaitement adaptés à des exigences techniques et métier spécifiques. SECO met régulièrement en œuvre des solutions embarquées adaptées à chaque client et application, basées sur un niveau de standardisation établi. L'approche de la suite logicielle Clea suit le même concept que nos solutions matérielles : elle est basée sur des normes, mais peut être adaptée à des besoins spécifiques. Ce n'est pas pour rien que nous avons choisi de rendre la structure de Clea aussi ouverte que possible, afin que Clea puisse être déployée partout, facilement et rapidement, tout en libérant la puissance de l'IoT en toute simplicité. Grâce à notre vaste expertise en architecture et déploiement de systèmes IoT à petite et grande échelle, SECO est un partenaire de choix pour le développement structuré d'infrastructures IoT.
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