L’Internet des Objets (IoT) bouleverse nos modes de vie. Devenu omniprésent dans l’économie de la consommation, l’IoT fait aujourd’hui une entrée en force dans tous les secteurs. Ce n’est pas une coïncidence. L’Internet des Objets crée une valeur mesurable, tant pour les organismes privés que publics.

Le premier objet connecté à Internet a été créé en 1982 : il s’agissait d’un distributeur de boissons installé à l’université Carnegie Mellon de Pittsburgh, en Pennsylvanie, qui signalait le nombre et la température des boissons qu’il contenait. Il était, à l’époque, unique en son genre ; mais à un moment donné, en 2008 ou 2009, le nombre d’objets connectés à Internet en est venu à dépasser la population humaine mondiale pour la première fois dans l’Histoire. Depuis lors, « l’Internet des Objets » (IoT) a connu une expansion rapide. Quelque 27 milliards de dispositifs sont désormais connectés au réseau de données à travers le monde, notamment des capteurs, des appareils ménagers, des machines, des éoliennes, des équipements médicaux, ou encore des voitures – un chiffre qui devrait augmenter de façon spectaculaire. Selon les prévisions, le nombre d’objets connectés dépassera 30 milliards en 2020, et 75 milliards en 2025. À ce moment-là, il y aura près de dix objets connectés à Internet pour chaque être humain sur Terre. Le marché de l’IoT va lui aussi exploser, passant de 248 milliards de dollars en 2020, selon les estimations, à approximativement 1,6 billion en 2025.

Les données sont précieuses

Ce n’est pas pour rien que de plus en plus de dispositifs sont connectés à Internet : les données sont précieuses. Les données brutes (qui peuvent être fournies par un réfrigérateur, une voiture ou une vanne industrielle) sont traitées pour obtenir de nouvelles informations. La création de valeur intervient dès que les informations sont utilisées pour déclencher une action, telle qu’émettre un ordre de maintenance, freiner brusquement ou fermer la vanne. Plusieurs exemples montrent comment l’IoT crée de la valeur :

  • AMÉLIORATION DES PRODUITS : dans l’industrie agroalimentaire, le contrôle des températures de transformation des aliments ainsi que de l’âge et de la composition chimique des matières premières accroît la qualité, la sécurité et la durée de conservation des produits.
  • EFFICACITÉ DE LA MAINTENANCE : les temps d’arrêt imprévus dans les usines ou les systèmes de transport ne portent pas seulement un coup fatal à l’efficacité, ils sont aussi onéreux et dangereux. En détectant un fonctionnement sous-optimal des actifs (équipements industriels, par exemple), il est possible d’effectuer la maintenance avant que le matériel ne tombe en panne.
  • RÉDUCTION DU GASPILLAGE : les informations en temps réel sur la consommation des ressources, que ce soit l’électricité parcourant un réseau intelligent, le gaz circulant dans des conduites ou les matériaux requis dans une usine, permettent d’allouer les ressources en fonction des besoins et de déceler les fuites, réduisant ou supprimant ainsi le gaspillage.
  • DÉVELOPPEMENT DURABLE : les villes intelligentes compatibles avec l’IoT utilisent des capteurs pour recueillir des données sur les conditions météorologiques et la qualité de l’air. Lorsque la qualité de l’air est jugée mauvaise, la ville prend immédiatement des mesures (comme la gratuité des transports en commun) et peut aisément évaluer l’impact des actions correctives.
  • EFFICACITÉ (ÉNERGÉTIQUE) : un centre commercial équipé de panneaux solaires produit une partie de l’électricité qu’il consomme. Une solution compatible avec l’IoT collecte et analyse les données sur les conditions météorologiques, la consommation énergétique et les prix du marché de l’énergie. Le système détermine alors automatiquement le moyen le plus rentable d’utiliser l’électricité produite par le centre commercial. Elle peut notamment être consommée, stockée, ou vendue à un prix de marché élevé.
  • OPTIMISATION DE LA PRODUCTION : l’IoT joue également un rôle crucial dans l’avenir de la fabrication. L’industrie 4.0 crée un nouveau paradigme pour les sites de production. Grâce à la mise en réseau de l’ensemble des chaînes d’approvisionnement et de fabrication, la production peut être optimisée et instantanément adaptée en fonction des nouvelles exigences, y compris la fabrication de produits personnalisés (lots d’une seule unité) à des prix concurrentiels.
  • MODÈLES ÉCONOMIQUES DISRUPTIFS : en changeant la façon d’exercer ses activités dans les différents secteurs, par exemple en adoptant les modèles économiques du « paiement à l’usage » ou « en tant que service » au lieu de vendre les machines.

IoT et IA

Les volumes considérables de données fournies par l’IoT recèlent souvent des informations précieuses que l’on ne peut découvrir à l’aide de simples techniques d’analyse comme les statistiques. L’intelligence artificielle (IA), en revanche, est en général très performante pour mener à bien ce genre de tâches. Par exemple, elle peut repérer de manière autonome des tendances dans les valeurs de production mesurées et utiliser ces informations pour constamment améliorer les procédés de fabrication, faisant de l’intelligence artificielle l’une des principales raisons du formidable essor de l’IoT. Parallèlement, l’Internet des Objets stimule le développement continu de l’IA. L’entraînement des réseaux de neurones exige d’énormes volumes de données qui, dans de nombreux cas, n’étaient pas disponibles jusqu’à une époque récente. L’IoT a changé la donne, puisque les objets connectés fournissent de plus en plus de données, utilisées pour développer, améliorer et entraîner des algorithmes d’IA.

Traitement des données : Cloud et Edge computing

Le traitement des données IoT, ou l’entraînement et l’application de modèles d’IA dans l’IoT industriel, s’effectuent aujourd’hui en combinant Edge computing et Cloud computing. Le Cloud est habituellement hébergé dans un datacenter situé quelque part dans le monde, et connecté aux sources de données sur le terrain grâce à une connexion Internet. L’Edge computing procure la puissance de traitement, gérée à distance, nécessaire à l’analyse ou à d’autres tâches complexes directement sur le terrain. Le Cloud computing est idéal pour stocker et traiter des volumes considérables de données et pour entraîner des modèles d’IA. L’Edge computing opère à proximité des sources de données sur le site du client et peut donc réagir plus vite, éviter la transmission coûteuse d’énormes quantités de données brutes vers le Cloud, protéger la confidentialité des données en les conservant au niveau local, et prévenir les problèmes de fiabilité posés par les connexions Cloud en « best effort » (service au mieux). L’Edge computing peut être mis en œuvre sur des PC industriels dédiés ou sur n’importe quelle ressource informatique libre, par exemple des commutateurs réseau, des contrôleurs ou des périphériques de terrain.

L’IoT alimente les jumeaux digitaux

L‘un des éléments à part entière du concept d’« IoT industriel » est que ses composantes sont renforcées par des « jumeaux digitaux » dans le monde virtuel. Le jumeau digital est une représentation virtuelle de fonctionnalités et de données associées à un dispositif ou un système technique. Il couvre l’ensemble du cycle de vie du produit. Pour la phase de conception et d’ingénierie, il peut comporter des propriétés physiques du dispositif, des dessins assistés par ordinateur (DAO) ainsi que des descriptions de fonctionnalités. Pour la planification de la production, il comprend par exemple les instructions de montage. Au moment de l’exécution de la fabrication, il commence à recueillir des informations sur les conditions de production du produit réel, comme sa qualité. Lors de l’exploitation et de la maintenance, tous les événements pertinents, comme les mesures de capteurs critiques, les pannes ou les interventions, sont enregistrés. L’IoT a pour rôle de recueillir les données de production et d’exploitation et de les transmettre aux jumeaux digitaux pour maintenir à jour les représentations virtuelles.

La 5G comme moteur 

L’Internet des Objets devrait être considérablement dynamisé par la nouvelle génération de réseau mobile. L’un des avantages de la 5G réside dans le fait que les capteurs peuvent être connectés à Internet à moindres frais, avec une faible consommation d’électricité et des temps de réponse rapides, ce qui la rend extrêmement précieuse pour l’industrie et les voitures sans conducteur, par exemple. Jusqu’à présent, les dispositifs étaient généralement connectés à l’aide de câbles ou de normes radio établies (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, etc.).

« Ignorer les cyber-risques pourrait détruire l’entreprise »

Les principaux risques liés à l’Internet des Objets sont l’espionnage et les cyberattaques, car chaque capteur en réseau et chaque réfrigérateur connecté à Internet peut théoriquement être utilisé abusivement comme point d’entrée pour s’introduire dans un réseau. Des données hautement sensibles pourraient alors être effacées ou modifiées, entraînant des conséquences désastreuses. C’est pour Siemens une préoccupation majeure lors de ses interactions quotidiennes avec ses clients. Natalia Oropeza, responsable de la cybersécurité chez Siemens, résume le risque économique : « Ignorer les cyber-risques pourrait détruire l’entreprise. » Siemens a développé une approche globale de la cybersécurité pour une gestion optimale de cette menace permanente.

Cet article est publié sur Siemens Stories.