13 février 2018
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L'Internet des objets

Le terme « Internet des objets » ou « IoT » regroupe un ensemble de technologies communicantes, appliquées à un objet, dont le but est principalement de recueillir des informations perti­nentes, les transmettre et les stocker.

Au-delà du phénomène de mode et de son utilisation quasi systématique, le terme « internet des objets » ou « IoT » regroupe un ensemble de technologies communicantes, appliquées à un objet, dont le but est principalement de recueillir des informations perti­nentes, les transmettre et les stocker, afin de pouvoir les interpréter et prendre des décisions.

Plus concrètement, il s’agit d’objets (au sens large du terme) reliés à travers différents canaux de communi­cation. Les réseaux de connexions peuvent être établis entre objets, entre un objet et une personne, mais aussi entre personnes respectives.

Ces dernières années, l’essor de ces technologies est tel que les prévisions de croissance sont parfois in­croyables; la société Gartner prédit plus de 26 milliards d’objets connectés en circulation d’ici 2020. Ces chiffres sont à considérer avec prudence, mais quoi qu’il en soit, l’évolution sera rapide. Ces prédictions reflètent bien la tendance actuelle du « tout connecté » et du virage technologique que nous amorçons dans nos industries.

A l’inverse, dans le domaine grand public, les applications sont telles qu’elles sont parfois étourdissantes, peu convaincantes et peuvent rendre sceptique un grand nombre d’entre nous quant au réel bénéfice de la fonction.

En effet, lorsque l’on parle d’objets connectés, nous sommes facilement amenés à penser à ces marques qui font la promesse de tout connecter dans le but de surfer sur la vague technologique qui déferle sur nos tablettes. Bon nombre d’objets courants ont désormais une version connectée, parfois sans réelle utilité, sans avoir généré de valeur et parfois même en dégradant la facilité d’utilisation initiale et/ou en détournant la fonction principale d’un produit.

L’utilisateur devient alors un « producteur de données » et une source d’information précieuse. Il arrive que la va­leur (parfois monétaire) accordée aux données obtenues soit parfois dénuée de tout bon sens.Pourtant, au-delà de la portée « marketing », la fonction « objet connecté » a un véritable sens dans un grand nombre d’applica­tions. Les technologies d’identification des objets ou des personnes, de surveillance, de suivi, de géoloca­lisation, mais aussi d’analyse de mouvement, de performance, de défaillance, sont des exemples d’utilisation à fort potentiel. Les domaines d’applica­tion sont eux aussi nombreux. Citons par exemple le domaine des transports (autonomie, sécurité, confort, écologie), le milieu du sport (notamment en analyse de mouvement et de performance) et l’industrie intelligente ou « 4.0 » (automatisation et intelligence numérique).

Ces domaines – très porteurs au Québec – bénéficient directement des avancées technologiques à tous les niveaux, depuis le capteur intelligent jusqu’au serveur infonuagique en passant par les infrastructures et protocoles de communication.

TECHNOLOGIES ET CAPTEURS

Les technologies de capteurs disponibles sur le marché, leur miniaturisation et la croissance de leurs performances permettent d’avoir accès facilement à un grand nombre de données.

Ces possibilités d’acquisition et de traitement de données via des systèmes connectés, autonomes et miniatures, sont la base du concept d’industrie 4.0, ou industrie intelligente.

Dans ce domaine, les nouvelles technologies de capteurs permettent la mise en place de processus « intelligents » capables de monitorer et d’adapter chaque étape de la production, de l’approvisionnement à la mise en service, en passant par la fabrication. Les applications sont désormais infinies et viennent répondre à des problèmes de rentabilité, de performance, de sécurité, mais aussi environnementaux.

Dans le cas d’une transition vers le 4.0, l’intégration de capteurs sur une chaîne existante doit se faire sans compromis sur la performance, la fiabilité et la mainte­nance. Le système intelligent doit être autonome, non invasif et générer des informations utiles pour en extraire le potentiel et créer une valeur ajoutée réelle.

Il est donc capital de cibler très précisément les données de l’évènement à monitorer et d’en exploiter sa réelle valeur via le partage d’information, la mise en place de rétroaction ou une automatisation de la tâche.

Les possibilités étant infinies, la tendance voudrait que l’on acquière, stocke et conserve toutes les données brutes disponibles afin d’en extraire un maximum d’information. Pourtant la véritable valeur d’une donnée naît dans son application. Une implan­tation de système intelligent doit donc répondre à un problème précis et les améliorations doivent être mesurables immédiatement.

Avec le temps, les capteurs deviennent de plus en plus intelligents. En effet, les algorithmes de traitement et de fusion de données permettent désormais de capter et de conserver seulement les données intéressantes, celles qui vont se différencier des autres car représentatives d’un comportement, caractéristiques d’un mouvement ou précurseurs d’une panne. Cette sélection se fait au niveau du capteur qui accroît donc son niveau d’intelligence afin de « libérer » le reste de l’infrastructure. Les systèmes de traitement et de stockage deviennent alors plus ajustés et ne sont plus engorgés d’informations inutiles.

INFRASTRUCTURE

La puissance et l’efficacité d’un système « intelligent » reposent souvent sur la manière dont il est connecté aux autres objets et aux réseaux. L’infrastructure de communication est un maillon essentiel de la chaîne. Elle permet les interactions « machine-machine » ou « homme-machine » et sert de canal de transfert de données. Elle favorise également les possibilités et capacités de stockage distants via des débits de transferts de plus en plus rapides. C’est un élément essentiel de la mise en place de technologies connec­tées et le choix des protocoles et infrastructures doit tenir compte des possibilités d’évolution de l’industrie concernée.

Le dimensionnement de l’infrastructure et le choix des protocoles de communication associés dépendent directement de l’application finale et du besoin de l’utilisateur. Dans le cas d’une usine, et selon la nature du système, il faudra privilégier l’utilisation de protocoles « courte distance » avec le déploiement d’une infrastruc­ture locale (filaire ou non). Pour des questions de sécurité et de confidentialité, il est préférable de s’orienter vers des réseaux indépendants, non accessibles depuis l’extérieur lorsque cela est possible. Dans tous les cas, une étude préliminaire pour identifier les risques asso­ciés est importante et permet de pondérer les risques éventuels au regard du bénéfice obtenu.

CHAINE DE DÉCISION

Que l’on parle du domaine grand public ou industriel, la chaîne de traitement et d’acquisition de l’informa­tion est toujours similaire : Identification; Collecte; Stockage; Analyse. Le but de cette chaîne est de mettre à sa disposition une information permettant une décision d’actions sur la chaîne.

Depuis toujours, la prise de décision lors d’un évènement mesuré peut se faire manuellement. Dans ce cas, l’opérateur agit en fonction d’un ou de plu­sieurs indicateurs donnés ou de paramètres affichés.

Depuis plusieurs dizaines d’années maintenant, les rétroactions peuvent se faire automatiquement. Elles sont contrôlées en fonction de l’état d’un ou plusieurs capteurs avec des seuils ou paramètres programmés d’avance.

Plus récemment, les concepts de machine learning permettent une analyse plus fine des informations captées et un apprentissage automatique via des processus algorithmiques. La prise de décision et la manière de réagir sont alors ajustées en fonction d’évènements précédents.

Enfin, et pour les années à venir, la notion d’intelligence artificielle fait son apparition et permet d’envisager des cycles de mesures-décisions-rétroactions entièrement automatisés et capables d’analyser, de juger et de décider en fonction d’évènements aléatoires.

La stratégie à mettre en place concernant le niveau de décision – et donc les degrés d’autonomie machine – dépend en partie de l’application finale. Elle doit toujours être le fruit d’un compromis entre la valeur ajoutée réelle (performance), la fiabilité, le coût associé et bien sûr la sécurité. Ce dernier point devient alors un des enjeux principaux de cette tech­nologie. Il englobe les aspects sécuritaires pour les biens et les personnes de l’entreprise, mais aussi les aspects relatifs à la confidentialité, aux accès à l’information et au piratage de données.

ENJEUX ET PROBLEMATIQUES

Il existe plusieurs niveaux de problématiques liés à la mise en place de technologies connectées et de leurs applications. Qu’ils soient relatifs aux infrastructures, à la disponibilité, à la sûreté de fonctionnement (confiance dans le fonctionnement d’un objet), à la confidentialité (protection des données personnelles) ou à la sécurité des personnes (intelligence des transports autonomes), les enjeux les plus critiques pour les années à venir sont souvent reliés à des pro­blématiques de sécurité et de respect de la vie privée.

Capacités réseaux :

Même si les capacités de stockage et les problématiques de débit et de disponibilité des réseaux restent un en­jeu important pour les années à venir, il faut nuancer cette problématique par les capacités croissantes de traitement disponibles directement sur les objets et capteurs. Tel qu’évoqué précédemment, l’idée est de transmettre uniquement les informations utiles, ce qui va avoir pour effet de diminuer considérablement le flot de données échangées et stockées.

Protocole de communication :

Un des freins à l’expansion massive des objets connectés est la mise en opération des infrastruc­tures réseaux capables de faire le pont entre l’objet et l’intelligence via l’infonuagique.

Pour l’instant limité à l’utilisation des infrastructures via des protocoles standards (Wifi, Bluetooth, Zigbee…) pour des applications locales et/ou à l’utilisation du réseau cellulaire pour des applications distantes, le marché des objets connectés va connaître un nouveau virage dans les années à venir avec l’émergence de nouveaux protocoles adaptés (tel que Zigbee, Lora…),

qui vont permettre d’offrir des possibilités d’opérabilité intéressantes afin de favoriser la mise en place d’objets connectés, autonomes et intelligents, tout en réduisant drastiquement les coûts d’opération.

Sécurité :

L’actualité nous démontre chaque jour que les objets connectés, quelle que soit leur application, peuvent être des points d’entrée faciles pour les pirates, hackers ou autres esprits malintentionnés. Il existe bon nombre de protections à prendre avant de mettre en place ou d’utiliser ce type d’objet mais le risque zéro n’existant pas, il faut surtout mesurer les risques associés et pondérer ce risque au regard du bénéfice éventuel. La prise de conscience du risque est déjà un grand pas pour l’utilisateur qui accepte – ou non – les éventuels inconvénients découlant d’une défaillance ou d’un piratage. Ces éléments doivent être analysés très tôt dans la chaîne de décision.

Environnement et santé :

Nous ne pouvons pas faire le tour des problématiques liées au virage technologique en cours sans évo­quer les enjeux environnementaux. Avec l’effet de masse, les retombées de la mise en place de systèmes miniatures connectés et autonomes peuvent peser très lourd sur la planète. Il existe déjà, par exemple, des problématiques de recyclage de batterie, de disponibilité énergétique et d’autres problèmes liés à l’implantation d’infrastructures sur notre territoire.

Une nouvelle fois, ces considérations doivent être prises en compte très tôt dans le cycle de décision afin de pondérer les bénéfices réels au regard des impacts de la mise en place de ces nouvelles technologies.

L’automatisation intelligente ne doit pas être une finalité en soi, mais doit simplement répondre à un besoin réel.

Avec le temps, les objets connectés auront de plus en plus d’interaction avec l’homme, leur degré d’au­tonomie va augmenter proportionnellement avec les enjeux de sécurité associés. Il reste à l’homme d’être suffisamment sage et raisonnable pour en garder le contrôle.

Fort heureusement, il existe de très bons exemples de mise en application réussie. La prise de conscience des enjeux liés au déploiement d’objets et industries connectés est un pas vers la réussite.

Les années à venir seront la démonstration de la réussite du virage technologique que nous abordons actuellement avec confiance, mais avec prudence. Finalement, comme pour toute nouvelle technologie, les problématiques liées à son implantation de­viennent alors source d’innovation pour l’industrie, particulièrement dynamique au Québec.


Auteur

Henry Clausel,

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