IoT hub : qu'est-ce que c'est et comment l'intégrer dans votre système IoT ?

L'Internet des objets (IoT) est l'un des piliers de la quatrième vague de la Révolution industrielle (également appelée Industrie 4.0). Avec la chute du prix des capteurs IoT à un niveau historiquement bas (de 200 % depuis 2004) et de solutions prêtes à l'emploi disponibles, il est désormais plus facile que jamais d'augmenter le taux de digitalisation dans une organisation Industrie 4.0, quelle que soit sa taille.

En 2020, Deloitte a interrogé des CXO travaillant dans l'Industrie 4.0 afin de comprendre leurs défis et le type de projets sur lesquels ils se concentrent. 72 % d'entre eux conviennent que l'IoT sera la technologie ayant le plus grand impact sur leur organisation au cours des prochaines années, même si les quatre grandes technologies du secteur (Internet des objets, Intelligence artificielle, Infrastructure cloud et Big Data) deviennent progressivement de plus en plus interconnectées.

Comme le déclare Ram Jambunathan, SVP et Managing Director chez SAP, dans le rapport :

Il existe une forte corrélation et des dépendances entre plusieurs technologies de l'Industrie 4.0. Les capteurs IoT généreront une quantité massive de données qui seront pertinentes pour l'automatisation basée sur l'apprentissage automatique. Bon nombre de ces technologies seront fournies et consommées dans le cloud, même si nous assistons à l'émergence de l'informatique en périphérie. La robotique de nouvelle génération verra la convergence de l'IoT, de l'apprentissage automatique et de l'informatique en cloud, à mesure que les robots s'améliorent grâce à l'apprentissage automatique en cloud à partir des données des capteurs IoT intégrés aux robots.

Avec le rôle dominant de l'IoT et de la collecte de données dans le secteur, un élément du système IoT sera crucial pour tout développement futur : le hub IoT. Dans l'article d'aujourd'hui, je vais expliquer en détail ce qu'il est, quelles solutions IoT prêtes à l'emploi sont actuellement disponibles, et le processus d'introduction des hubs IoT au niveau organisationnel. Cet article de blog a été rédigé en collaboration avec Krzysztof Maciejewski, Lead Embedded Architect chez Spyrosoft.

Mais avant de commencer, définissons une fois de plus ce que l'Internet des objets signifie pour le développement industriel.

Solutions IoT et l'Industrie 4.0

L'Internet des objets permet aux appareils de se connecter à internet. Ces appareils doivent être autonomes et peuvent utiliser cette connectivité pour fournir différents services aux utilisateurs finaux, par exemple la surveillance à distance d'un véhicule, y compris sa localisation et son itinéraire. Un autre cas d'usage est celui d'un bâtiment intelligent doté de multiples appareils connectés, ou de machines industrielles gérées à l'aide d'algorithmes de pilotage. L'IoT peut également servir à la collecte de données, et c'est son usage le plus courant.

Le terme « Internet of Things » est souvent utilisé pour un sous-ensemble de petits appareils ménagers connectés, mais il peut également s'appliquer au contexte de l'Industrie 4.0, où, au lieu de ces petits appareils, nous avons des machines industrielles et une usine. Quelle que soit son utilisation, le terme désigne un cas où les appareils peuvent acquérir des fonctionnalités supplémentaires grâce à leur connectivité entre eux et à Internet.

En plaçant des capteurs IoT sur les appareils, vous pouvez collecter les données, c'est-à-dire concernant la température, la qualité de l'air, etc., qui sont ensuite transférées vers le cloud où elles sont mises à disposition de différentes applications qui peuvent utiliser et traiter ces données. Veuillez noter que la communication entre les appareils et les applications peut être bidirectionnelle : les appareils peuvent être gérés via des applications externes, par exemple à des fins de gestion des accès. Les appareils IoT échangent des données entre eux et avec les services cloud, facilitant divers modèles de messagerie et prenant en charge l'évolutivité jusqu'à des millions d'appareils et d'événements par seconde.

Ici, vous pouvez en savoir plus sur Architecture IoT.

Qu'est-ce qu'un IoT hub ? 

L'objectif principal d'un hub IoT est de stocker les données collectées afin qu'elles puissent ensuite être utilisées pour le traitement et la gestion des données. Cette solution peut être développée de manière indépendante, mais des produits prêts à l'emploi sont disponibles sur le marché – j'ai inclus une liste complète ci-dessous.

IoT Hub est un service géré de type Platform-as-a-Service (PaaS) qui peut être utilisé comme hub de messagerie central permettant de connecter des appareils à internet. D'un côté, il y a les appareils qui envoient leurs données depuis les capteurs vers le hub et/ou reçoivent les informations du hub. De l'autre, certaines applications peuvent ou non être basées sur le cloud et peuvent gérer les appareils et traiter les données, c'est-à-dire les visualiser.

Les hubs IoT prennent en charge divers modèles de messagerie, y compris les messages de l'appareil vers le cloud, garantissant une communication sécurisée et fiable entre les appareils IoT et les services cloud.

En bref, le hub IoT sert de médiateur entre ces appareils et les applications, qui sont utilisées pour les gérer et collecter des données.

Quels sont les avantages de l'utilisation des IoT hubs ? 

Sécurité 

La plupart des solutions disponibles sur le marché offrent au moins quelques moyens de gérer qui et quels appareils peuvent y accéder. Ceux-ci incluent la possibilité d'intégrer un registre d'appareils dans le hub, de distribuer des signatures d'accès partagées à l'aide de clés d'accès et de jetons de sécurité, et d'intégrer des API pour renforcer la sécurité de ces solutions.

Un contrôle total sur le processus 

Une fois que vous aurez achevé le processus de mise en œuvre du hub IoT que je mentionne ci-dessous ; vous pourrez contrôler précisément quels appareils sont interconnectés, quelles données ils collectent et partagent (que ce soit entre eux ou avec des applications externes) et où les données sont stockées et traitées.

Évolutivité 

Quelle que soit la taille actuelle de vos réseaux IoT, vous pouvez facilement ajouter de nouveaux dispositifs, voire un ensemble de dispositifs, ou limiter leur nombre en utilisant un hub IoT. Là encore, avec la plupart des hubs IoT prêts à l'emploi disponibles sur le marché, vous pouvez le faire en quelques minutes.

Apprenez-en plus sur l'IoT dans l'Industrie 4.0 grâce à notre guide

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Hubs IoT disponibles sur le marché pour les appareils IoT

• Amazon Web Services (AWS) IoT Core: AWS IoT Core offre une connectivité sécurisée, fiable et évolutive entre les appareils IoT et le cloud, avec un traitement des données en temps réel et de vastes capacités d'intégration​.
• Microsoft Azure IoT Hub: Azure IoT Hub assure une communication robuste entre les applications IoT et les appareils, en prenant en charge la gestion des appareils, la surveillance et l'intégration avec d'autres services Azure pour l'analyse avancée des données et le stockage​.
• IBM Watson IoT Platform: IBM Watson IoT Platform se concentre sur la collecte, l'analyse et la visualisation des données IoT à l'aide de modèles d'apprentissage automatique, garantissant la sécurité tant au niveau des appareils que des données​​.
• Cisco IoT Cloud Connect: Cisco fournit une solution complète pour la gestion des appareils IoT mobiles, en mettant l'accent sur l'optimisation du réseau, la sécurité et de vastes capacités de gestion des appareils.
• Oracle IoT Cloud: Oracle IoT Cloud offre une analyse sécurisée et en temps réel des données IoT, des intégrations natives avec d'autres services Oracle et des identités numériques uniques pour chaque appareil​.
• Salesforce IoT Cloud: Salesforce intègre les données IoT à son système CRM, permettant des analyses en temps réel et une amélioration de l'expérience client, avec la capacité de traiter des milliards d'événements par jour.
• Siemens MindSphere: Siemens MindSphere est conçu pour l'IoT industriel, offrant des outils pour collecter et analyser les données des machines industrielles, prenant en charge les jumeaux numériques et s'intégrant à divers systèmes informatiques.
• ThingWorx (PTC): ThingWorx offre un développement rapide d'applications IoT, la gestion des appareils et la surveillance en temps réel, qui conviennent aussi bien aux projets IoT industriels que commerciaux​​.
• ParticleParticle est spécialisée dans les déploiements IoT cellulaires, offrant une gestion robuste des appareils via son Device Cloud et une intégration avec les principales plateformes cloud telles qu'AWS et Azure.
• Ayla NetworksAyla Networks propose une plateforme IoT agile axée sur la connectivité sécurisée, l'analyse de données et des expériences client riches en fonctionnalités, adaptée à diverses applications IoT.

Quel est le processus de construction d'un système IoT ? 

La première chose à faire est de connecter tous les appareils à Internet. Si l'appareil dispose déjà d'une configuration de connectivité installée, il vous suffit de le mettre en ligne. Les connexions des appareils sont essentielles pour permettre la communication entre l'application IoT et les appareils qui y sont rattachés. Lorsque vous planifiez la collecte de données, vous devez réfléchir aux données que vous pourriez avoir besoin de collecter, puis décider où placer les capteurs, de quel type ils doivent être et quel logiciel serait le plus adapté à l'agrégation des données et à la réception des requêtes. Cette étape du processus exige non seulement de réfléchir à la partie électronique (capteurs), mais aussi à la mécanique qui sous-tend le processus de collecte de données et de pilotage des appareils. La création d'appareils est une étape importante dans la mise en place de votre écosystème IoT, garantissant que chaque appareil est correctement configuré et connecté. Les capteurs peuvent également être utilisés pour étendre les fonctionnalités d'un appareil.

L'étape suivante consiste à construire une application basée sur le cloud qui peut stocker les données et être utilisée pour piloter et communiquer avec les appareils.

L'achèvement de ce processus peut constituer le niveau fondamental pour l'introduction de la Maintenance Prédictive des appareils connectés via le hub IoT. Ce dernier peut jouer un rôle crucial dans la collecte de données fonctionnelles sur l'état des appareils et les éventuelles défaillances survenant dans leur fonctionnement. Il peut aider à diagnostiquer ces défaillances et à envoyer les informations nécessaires pour les corriger à un système de ticketing ou contacter directement les personnes responsables de la maintenance des appareils. Il peut être utilisé pour modifier les paramètres de n'importe lequel des appareils et mettre à jour/remplacer leur logiciel – le tout à distance. De plus, l'utilisation des capacités de surveillance dans les hubs IoT cloud vous permet de suivre la création des appareils, les connexions et les défaillances, garantissant ainsi la santé et la performance de votre écosystème IoT.

Ici, vous pouvez en savoir plus sur Cas d'usage du hub IoT.

Quelles sont les meilleures pratiques pour la gestion des appareils IoT ?

Une fois le hub IoT mis en œuvre et prêt à l'emploi, la prochaine étape consiste à commencer à gérer votre parc d'appareils IoT. Voici une liste d'actions à entreprendre si vous le faites, proposée par notre architecte embarqué principal, Krzysztof Maciejewski :

• Utiliser l'automatisation autant que possible.
• Détecter automatiquement tout problème d'accès à Internet depuis les appareils et améliorer la connexion si nécessaire.
• Surveiller automatiquement l'état de santé de l'appareil et le remplacer/réparer en cas de défaillance.
• Utilisez les mises à jour du firmware des dispositifs par voie hertzienne si nécessaire.
• Faites évoluer facilement votre solution en ajoutant de nouveaux appareils et fonctionnalités, en introduisant l'usage de l'IA et/ou en étendant le cloud computing.

À vous de jouer 

Chez Spyrosoft, nous avons travaillé avec de nombreux clients du secteur de l'Industrie 4.0 et possédons une expérience pratique dans la construction et la mise à l'échelle de solutions industrielles.

Si vous souhaitez en savoir plus sur notre offre ou si vous avez besoin d'une équipe d'experts pour soutenir votre projet IoT, consultez davantage d'informations sur notre Sous-page Industrie 4.0 et réservez un appel sans engagement.