Que sont les systèmes embarqués et quelles sont leurs applications ?

Dans un monde où la technologie et les données dominent, exploiter l'information à des fins commerciales peut s'avérer extrêmement bénéfique. Faire preuve de créativité dans l'utilisation de l'information permet à de nombreuses entreprises de se démarquer. C'est là que l'Internet industriel des objets (IoT) et les systèmes embarqués entrent en jeu.

Les objetsIoT collectent des données exclusivement à des fins industrielles. Par exemple, toutes les machines d'un entrepôt se connectent à un réseau unique pour accomplir une tâche, et elles enregistrent des données qu'elles envoient simultanément vers le cloud. L'IoT permet aux industriels d'opérer dans cet univers numérique et d'exploiter les données qu'il génère.

Que sont les systèmes embarqués ?

Les systèmes embarqués comprennent généralement des microcontrôleurs et une mémoire locale de petite taille. Ils intègrent à la fois du matériel et des logiciels qui interagissent en déclenchant des composants tels que des actionneurs et des capteurs pour réaliser des tâches.

Par exemple, une usine pourrait utiliser des thermomètres connectés pour aider les responsables à garantir la conservation optimale des denrées périssables. Le système embarqué de ce thermomètre comprendrait au minimum un capteur de température et un module Wi-Fi. Le capteur collecte les données et le module les transmet au cloud, permettant ainsi aux utilisateurs de les analyser.

Les utilisateurs n'ont pas besoin d'interagir directement avec le système embarqué, car celui-ci fonctionne au sein d'un produit connecté. Ils visualisent donc les résultats du système embarqué grâce aux fonctionnalités de leurs appareilsIoT .  

Le système embarqué peut être simple ou complexe selon les fonctionnalités offertes par le produitIoT qui le possède. Un système peut contrôler de nombreux éléments tels que des capteurs, gatewayvers les réseaux électriques ou de communication, des systèmes de sécurité, etc. Plus le nombre de composants internes augmente, plus le système embarqué devient complexe.

Les systèmes embarqués dans la vie quotidienne

Les logiciels embarqués ne se limitent pas au secteur industriel. On trouve des systèmes embarqués plus simples dans de nombreux foyers, utilisés quotidiennement. En réalité, la plupart des appareils électriques intègrent un système embarqué pour assurer leur bon fonctionnement. Réveils numériques, lave-linge, lave-vaisselle, climatiseurs et bien d'autres produits électroniques sont équipés de tels systèmes.

Les voitures modernes sont équipées de systèmes embarqués, comme le contrôle de traction et le déploiement des airbags. Ces systèmes transmettent des informations à l'ordinateur de bord. À l'instar des exemples précédents, ces fonctionnalités influencent l'expérience de conduite, mais les conducteurs ne s'en rendent pas compte car elles fonctionnent en arrière-plan.

Par définition, un système embarqué est un produit doté d'une fonction spécifique intégré à un produit plus vaste, l'ensemble fonctionnant de concert pour produire un résultat. Il en va de même pour l' IoT. Des données sont constamment collectées et enregistrées dans notre vie quotidienne. Qu'il s'agisse d'utiliser un moteur de recherche, de faire des achats en ligne ou de partager nos loisirs sur les réseaux sociaux, l' IoT collecte des informations non personnelles et utilise ces données pour améliorer ses performances, par exemple en devinant des tendances ou en optimisant son efficacité. Toutefois, l' IoT et les systèmes embarqués dépassent largement le cadre d'un usage domestique et sont déployés à une échelle bien plus importante dans l'industrie.

Applications industrielles

Les systèmes embarqués sont utilisés dans presque tous les secteurs industriels. Télécommunications, industrie manufacturière, défense militaire et recherche scientifique ne sont que quelques exemples parmi les nombreux secteurs où ils permettent d'atteindre des objectifs et de travailler plus efficacement en réduisant les interventions manuelles.

L'automatisation explique en grande partie l'importance des systèmes embarqués. Des technologies comme les bras robotisés pneumatiques évoluant sur des convoyeurs fonctionnent grâce à un système embarqué. Non seulement chaque élément du bras doit s'intégrer parfaitement au reste de la machine, mais les autres bras doivent également collaborer pour fabriquer la pièce finale. Ce type de technologie permet aussi de connecter plusieurs machines afin qu'elles travaillent de concert pour réaliser des tâches simultanément. Par exemple, certains robots maçons se connectent à Internet et possèdent des systèmes internes qui synchronisent leurs actions pour obtenir des résultats plus rapides qu'un humain seul.

Avantages et défis

L'un des principaux avantages des systèmes embarqués réside dans leur faible consommation d'énergie. Tous les systèmes embarqués fonctionnent avec une consommation minimale et occupent un espace réduit par rapport à d'autres composants. Ils sont généralement peu coûteux et fonctionnent de manière autonome. Leur maintenance est réduite au minimum et les mises à jour sont rares, puisqu'ils n'ont qu'une seule tâche à accomplir.

Malheureusement, comme les systèmes embarqués fonctionnent généralement sans problème sans mises à jour et qu'ils sont intégrés aux machines, ils sont rarement mis à niveau. Pour obtenir une nouveauté, il faut souvent acquérir une machine neuve ou démanteler entièrement l'ancienne, selon la solution la plus rentable à long terme. En cas de problème nécessitant une maintenance plus importante que d'habitude, la reprogrammation du système embarqué peut s'avérer tout aussi complexe qu'une mise à niveau.

Sécurité

Un système embarqué peut être très sécurisé du simple fait de son autonomie. Cependant, si une menace parvient à s'y introduire, cela peut engendrer de graves problèmes pour une entreprise. Si un fabricant utilise un système embarqué, ses composants peuvent contrôler des machines lourdes. Or, une faille de sécurité peut entraîner un fonctionnement anormal des machines, mettant en danger la sécurité des travailleurs, endommageant le matériel et provoquant l'arrêt des chaînes de montage. Garantir une sécurité optimale exige une approche globale.

Les principes fondamentaux de la cybersécurité comprennent les pare-feu, le chiffrement, la vérification des sources, l'authentification et d'autres pratiques que la plupart des internautes connaissent au moins sommairement. La mise en place d'une cybersécurité pour un système embarqué exige des mesures bien plus poussées. Elle débute dès la phase de développement et évolue au fur et à mesure de la construction du système. Une fois le système opérationnel, les utilisateurs doivent réagir rapidement s'ils détectent des vulnérabilités potentielles. Cette réactivité est essentielle pour éviter des problèmes de sécurité majeurs tout au long du cycle de vie du système.

Renforcer l'industrie

Les systèmes embarqués étant indispensables au contrôle de nombreux processus, une entreprise peut avoir du mal à rester compétitive et à utiliser des équipements complexes sans eux. Ils offrent une automatisation qui améliore la sécurité et réduit les coûts pour les entreprises. Par exemple, si une entreprise de construction a installé des systèmes embarqués sur ses bulldozers, cette technologie pourrait alerter les utilisateurs lorsqu'un bulldozer nécessite une intervention rapide avant qu'il ne tombe en panne ou ne représente un danger.

De plus, malgré les craintes de nombreuses personnes quant au remplacement progressif des emplois humains par des machines de haute technologie, les équipements connectés servent généralement de complément à la main-d'œuvre. Les employés peuvent être affectés à des tâches que le matériel ne peut pas effectuer, ce qui peut leur valoir une augmentation de salaire, tandis que le matériel peut rester sur une chaîne de production et exécuter la même tâche de manière répétée sans erreur ni interruption.

Sans systèmes embarqués, la révolution de l'automatisation n'aurait jamais eu lieu. La révolution industrielle rendue possible par l'Internet des objetsIoT généralise les systèmes embarqués, non seulement dans l'industrie, mais aussi dans les secteurs commercial et résidentiel. Presque tout pourrait fonctionner grâce à des systèmes similaires, mais la sécurité doit rester une priorité absolue tout au long de cette transformation.