Comment fonctionne un appareil IoT ?

Les décisions concernant le matériel ont un impact sur le coût de votre appareil IoT, l'expérience utilisateur, les capacités des applications, etc. Mais seulement environ 20 % des chefs de produit IoT ont de l'expérience dans la gestion du matériel. Dans cet article, je démystifie le matériel des appareils IoT pour vous aider à comprendre comment un appareil intelligent acquiert, traite et communique des données au cloud.

Après avoir interrogé des centaines de chefs de produit dans tous les secteurs et tous les horizons, j'ai découvert que seuls 20 % environ des PM travaillant dans l'IoT ont une expérience du matériel. En revanche, plus de 76 % d'entre eux sont familiarisés avec la gestion de produits logiciels.

Mais dans l'IoT, le matériel et les logiciels fonctionnent ensemble dans la pile technologique IoT. Et la gestion des produits matériels requiert des compétences très différentes de celles de la gestion des logiciels. C'est l'une des raisons pour lesquelles la création d'appareils IoT peut être très intimidante pour les chefs de produit IoT nouveaux et même chevronnés.

Si vous êtes un IoT PM qui vient du monde du logiciel, prenez une minute pour vous armer des informations contenues dans cet article. Vous serez heureux de l'avoir fait la prochaine fois que vous discuterez avec des équipes d'ingénierie matérielle ou que vous serez confronté à un défi lié au matériel.

Sur la base de mon cadre de décision IoT, le matériel fait partie de la zone de décision technologique. Par conséquent, vous êtes ici :

Article recommandé : Un cadre de gestion de produit pour l'Internet des objets.

Pourquoi dois-je comprendre le matériel à l'intérieur de mon appareil IoT ? L'ingénierie ne prend-elle pas ces décisions ?

Oui, les ingénieurs sont responsables de la recherche, de la proposition et de l'exécution des choix matériels pour l'appareil IoT. Mais il est important que le chef de produit soit impliqué et guide l'ingénierie sur les besoins du produit afin qu'il puisse choisir la meilleure solution. Après tout, les décisions concernant le matériel auront un impact sur le coût de votre produit, l'expérience utilisateur, les capacités des applications, etc.

Plus vous comprendrez le fonctionnement du matériel à l'intérieur d'un appareil IoT, ses nuances et sa terminologie, plus vous serez en mesure d'avoir des conversations intelligentes avec votre équipe d'ingénierie.

Les 4 blocs de construction du matériel des appareils IoT

Tout d'abord, examinons les principaux éléments matériels de tout appareil IoT.

Avec autant d'applications IoT qu'il y a d'entrepreneurs IoT, il serait impossible de généraliser une architecture matérielle. Mais quelle que soit l'application, tous les appareils IoT partagent des points communs ou des "blocs de construction", comme indiqué ci-dessous :

Examinons chacun de ces composants.

Bloc de construction 1 : chose

Je définis « chose » comme l'actif que vous souhaitez contrôler ou surveiller.

De nombreux appareils IoT intègrent la « chose » dans l'appareil intelligent lui-même. Par exemple, pensez à des produits comme une pompe à eau intelligente ou un véhicule autonome. Ces produits se contrôlent et se surveillent eux-mêmes. Dans ce cas, votre produit comprend les quatre blocs de construction dans un seul package, comme indiqué ci-dessous.

Mais il existe de nombreuses autres applications où la « chose » est autonome en tant qu'appareil « idiot », et un produit distinct y est connecté pour en faire un appareil intelligent. Dans ce cas, votre produit ne comprend que les trois modules en bleu ci-dessous.

Cette approche est très courante dans les applications industrielles où les entreprises ont des actifs existants et souhaitent les rendre « intelligents » en les connectant au Cloud. Certains exemples incluent les éoliennes, les moteurs à réaction, les bandes transporteuses, etc.

La raison pour laquelle je souligne cette différence est de vous faire prendre conscience qu'il existe différents modèles commerciaux parmi lesquels vous pouvez choisir. Votre entreprise peut décider de créer de nouveaux appareils intelligents dès le début, ou vous pouvez déterminer que votre proposition de valeur est de fournir un moyen de transformer les éléments existants en éléments intelligents, ouvrant la porte à ce que l'on appelle des « opportunités de friches industrielles ».

L'un ou l'autre est bon, n'oubliez pas que cette distinction affectera de nombreuses autres décisions que vous prendrez pour votre produit.

La plupart des exemples ci-dessus sont des produits B2B, mais qu'en est-il des produits B2C ? Dans le monde des produits de consommation, de nombreux produits IoT n'incluent que les trois modules en bleu ci-dessus. C'est parce que la « chose » qu'ils surveillent est souvent un être humain ou l'environnement de la maison. Pensez à un thermostat FitBit ou Nest.

Bloc de construction 2 : Module d'acquisition de données

Le module d'acquisition de données se concentre sur l'acquisition de signaux physiques provenant de la "chose" et sur leur conversion en signaux numériques pouvant être manipulés par un ordinateur.

Il s'agit du composant matériel qui comprend tous les capteurs qui acquièrent des signaux réels tels que la température, le mouvement, la lumière, les vibrations, etc. Le type et le nombre de capteurs dont vous avez besoin dépendent de votre application.

Le module d'acquisition de données comprend cependant plus que des capteurs. Il contient également le matériel nécessaire pour convertir le signal du capteur en informations numériques à utiliser par l'ordinateur. Il comprend le conditionnement du signal, la conversion analogique-numérique, la mise à l'échelle et l'interprétation.

Pour le module d'acquisition de données, les considérations critiques sur lesquelles se concentrer sont :

• Quels signaux du monde réel dois-je mesurer ? (c'est-à-dire de quel type de capteurs ai-je besoin)
• De combien de capteurs de chaque type ai-je besoin ?
• À quelle vitesse dois-je mesurer le signal réel ? (c'est-à-dire le taux d'échantillonnage)
• De quelle précision ai-je besoin dans ma mesure ? (c'est-à-dire la résolution du capteur)

Les réponses à ces questions informeront les exigences de votre module d'acquisition de données, ainsi que vous donneront une idée de la quantité de données que votre appareil produira.

Article recommandé – Acquisition de données :une introduction pour les chefs de produit IoT

Bloc de construction 3 : Module de traitement des données

Le troisième élément constitutif d'un appareil IoT est le module de traitement des données. Il s'agit de « l'ordinateur » qui traite les données, effectue des analyses locales, stocke les données localement et effectue toute autre opération informatique à la périphérie.

Vous n'avez pas besoin d'être un expert en architecture informatique pour avoir une conversation solide avec votre équipe d'ingénierie à propos de ce module. Votre rôle doit être de comprendre l'objectif global du produit et de poser les bonnes questions qui guideront votre équipe vers les bonnes décisions. Les deux considérations les plus importantes sur lesquelles se concentrer sont :

• Puissance de traitement (c'est-à-dire quelle quantité de traitement effectuerez-vous à la périphérie ?)
• Quantité de stockage de données local (c'est-à-dire, taille du disque dur – quelle quantité de données aurez-vous besoin de stocker à la périphérie ?)

Les décisions que vous et votre équipe prenez auront une corrélation directe avec les performances, les fonctionnalités, le coût, la taille de l'appareil, la durée de vie utile, etc. Discutons de chacune de ces questions plus en détail.

De quelle puissance de traitement avez-vous besoin ?

Pour déterminer la puissance de traitement dont votre appareil a besoin, vous devez commencer par comprendre toutes les différentes tâches que l'appareil doit effectuer.

Les éléments qui auront un impact sur votre décision incluent :

• Combien de capteurs devez-vous lire ? (Plus de capteurs nécessiteront plus de puissance de traitement.)
• Avez-vous besoin d'effectuer un contrôle en temps réel ? (Cela augmentera la puissance de traitement nécessaire.)
• Votre application doit-elle effectuer des analyses à la périphérie ? (Cela augmentera également la puissance de traitement requise.)
• Disposez-vous d'une puissance de traitement suffisante pour prendre en charge les futures mises à niveau/versions logicielles ? (Vos mises à niveau logicielles nouvelles et améliorées nécessiteront probablement plus de puissance de traitement.)
• Quelles sont les contraintes de taille de votre appareil ? (Par exemple, un Fitbit n'a que peu d'espace, ce qui limite la taille de l'ordinateur et la puissance de traitement.)

De combien de stockage local avez-vous besoin ?

La quantité de stockage local dont vous avez besoin dépend de votre politique de conservation des données. Une fois que vous avez défini la quantité de données que vous devez acquérir, la fréquence et la quantité que vous enverrez au Cloud, vous pouvez calculer la quantité de stockage local dont vous aurez besoin comme stockage temporaire pour effectuer des calculs ou pour servir de tampon au cas où vous perdez la connexion au Cloud.

Si votre appareil IoT doit fonctionner hors ligne, vous devez définir pendant combien de temps il fonctionnera sans connexion et, par conséquent, la quantité de données que vous devez pouvoir stocker localement. Certaines applications ne nécessitent aucune interruption des données, soit parce que Cloud Analytics ne sera pas en mesure de gérer les lacunes dans les données, soit parce que vous avez un accord juridique avec le client pour la continuité des données.

Module de construction 4 : Module de communication

Le dernier élément constitutif du matériel de votre appareil est le module de communication. Il s'agit du circuit qui permet les communications avec votre plate-forme cloud et avec des systèmes tiers localement ou dans le cloud.

Ce module peut inclure des ports de communication tels que USB, série (232/485), CAN ou Modbus, pour n'en nommer que quelques-uns. Il peut également inclure la technologie radio pour les communications sans fil telles que Wi-Fi, LoRA, ZigBee, 3G, 5G, etc.

Le module de communication peut être inclus dans le même appareil que vos autres modules, ou il peut s'agir d'un appareil distinct spécifiquement destiné aux communications. Cette approche est souvent appelée « architecture de passerelle ».

Par exemple, si vous avez trois capteurs dans une pièce qui doivent envoyer des données au cloud, ces capteurs peuvent être connectés à une seule passerelle dans cette même pièce, et la passerelle consolide ces données et les envoie au cloud. De cette façon, vous n'avez besoin que d'un module de communication, pas de trois.

Le résultat final

En tant que chef de produit IoT, vous n'avez pas besoin d'être un expert dans tous les domaines de la pile technologique IoT. Mais vous avez besoin d'une solide compréhension des principaux composants et de la façon dont une solution IoT de bout en bout est assemblée.

Ma recommandation est de se familiariser le plus possible avec toutes les couches de la pile technologique IoT. Je couvrirai toutes les autres couches de la pile dans de futurs articles. Abonnez-vous à ma newsletter ci-dessous pour être sûr de ne pas manquer ces publications.