PC fanless et maintenance prédictive : quel rôle dans le traitement des données machine ?

La maintenance prédictive repose sur l'exploitation des données produites par les machines industrielles. Mais entre la mesure réalisée par un capteur et la décision de maintenance, une étape joue un rôle essentiel : le traitement des données machine. Dans cette architecture, un PC fanless industriel peut constituer une véritable brique Edge, capable de collecter, prétraiter et analyser les données au plus près des équipements.

Cette approche permet de réduire les flux de données inutiles, de limiter la latence et de rendre certaines informations immédiatement exploitables par les systèmes de supervision, les plateformes IoT ou les équipes de maintenance.

 ⇒ À retenir : Un PC fanless industriel permet de traiter les données machine au plus près des équipements. Associé à l’Edge Computing, il réduit les flux de données, limite la latence et facilite l’intégration de la maintenance prédictive aux installations industrielles existantes. 

1. Des données machine à la maintenance prédictive

2. Le PC fanless comme brique Edge pour le traitement des données

3. Pourquoi traiter les données machine localement ?

4. Pourquoi choisir un PC fanless pour une application de maintenance prédictive ?

5. PC fanless et maintenance prédictive : quel traitement pour les données ?

6. Quel bénéfice pour les équipes de maintenance ?

7. Cas d'application : surveiller un moteur industriel avec un PC fanless

8. Comment choisir un PC fanless pour le traitement des données machine ?

9. PC fanless, Edge Computing et maintenance prédictive : une même architecture de données

FAQ

Des données machine à la maintenance prédictive

Les équipements industriels produisent en permanence de nombreuses données : température, vibrations, pression, vitesse de rotation, consommation électrique, nombre de cycles ou états des machines. Ces mesures constituent une matière première essentielle pour identifier des dérives et anticiper certaines défaillances.

L'exploitation de ces données constitue toutefois un enjeu plus large pour les industriels, notamment lorsqu'une partie des informations collectées reste difficile à valoriser. Mais une donnée brute n'est pas encore une information de maintenance. Pour devenir exploitable, elle doit être collectée, structurée et, selon l'application, traitée localement avant d'être transmise à un système supérieur.

Collecter ne suffit pas

Une architecture de maintenance prédictive peut suivre plusieurs étapes :

Mesurer → collecter → filtrer → traiter → analyser → détecter une anomalie → transmettre une information → décider d'une intervention

Le capteur fournit la mesure. Le système d'acquisition ou la passerelle assure la collecte. Le traitement informatique permet ensuite de transformer ces données en indicateurs exploitables. C'est précisément à ce niveau qu'un PC fanless industriel peut intervenir.

Quelles données peuvent être exploitées ?

Selon les équipements et les objectifs de surveillance, les données peuvent provenir :

• de capteurs de température ;
• de capteurs de vibration ;
• de capteurs de pression ;
• de mesures électriques ;
• de compteurs de cycles ;
• d'automates industriels ;
• de systèmes d'acquisition ;
• d'équipements communicants.

L'enjeu n'est pas nécessairement de transmettre l'intégralité de ces données vers un serveur distant. Une partie peut être traitée directement au niveau de la machine ou de la ligne.

Le PC fanless comme brique Edge pour le traitement des données

Dans une architecture Edge computing industriel, une partie du traitement informatique est réalisée au plus près de la source des données. Le PC fanless peut alors se positionner entre les équipements de terrain et les systèmes informatiques de niveau supérieur.

Son rôle peut être représenté simplement :

Capteurs / machines
↓
Automates / systèmes d'acquisition
↓
PC fanless Edge
Collecte • filtrage • calcul • analyse locale
↓
SCADA / MES / plateforme IoT / Cloud
↓
Maintenance prédictive

Cette architecture permet de répartir les traitements entre le terrain et les infrastructures centrales.

Collecter les données au plus près des machines

Le PC industriel peut récupérer les informations issues de plusieurs équipements selon les interfaces et protocoles utilisés dans l'installation. Ethernet, ports série, USB, GPIO, CAN Bus ou autres interfaces peuvent être nécessaires selon les applications. Le PC fanless devient ainsi un point de convergence entre plusieurs sources de données industrielles.

Prétraiter les données localement

Le prétraitement constitue l'une des principales fonctions pouvant être assurées au niveau Edge. Avant d'envoyer les informations vers un système central, le PC peut par exemple :

• filtrer des valeurs inutiles ou aberrantes ;
• agréger des mesures ;
• calculer des moyennes ou indicateurs ;
• comparer des valeurs à des seuils ;
• identifier une évolution inhabituelle ;
• convertir ou structurer les données ;
• sélectionner les informations à transmettre ;
• conserver certaines données localement.

Le traitement ne consiste donc pas nécessairement à effectuer l'intégralité de l'analyse prédictive sur le PC. Il peut s'agir d'un premier niveau de traitement, destiné à transformer les données brutes en informations plus pertinentes pour les systèmes situés en aval.

Pourquoi traiter les données machine localement ?

L'Edge computing répond notamment à une problématique simple : toutes les données produites par une machine n'ont pas besoin d'être envoyées systématiquement vers un serveur ou le cloud.

Une installation comportant de nombreux capteurs IoT peut générer un volume important de données. Transmettre en permanence chaque mesure peut augmenter les flux réseau et compliquer le traitement des informations. Le traitement local permet au contraire de rapprocher une partie de l'analyse du terrain.

Réduire les flux de données

Le PC fanless peut sélectionner les informations réellement utiles avant leur transmission. Par exemple, plutôt que d'envoyer chaque mesure brute d'un capteur de vibration, une application Edge peut calculer localement différents indicateurs et transmettre uniquement les résultats nécessaires à la supervision ou à la maintenance. La quantité de données transférées peut ainsi être réduite selon l'architecture retenue.

Réduire la latence

Lorsqu'une information doit être obtenue rapidement, le traitement local évite de dépendre systématiquement d'un aller-retour vers une infrastructure distante. Une variation importante peut être détectée directement au niveau de la ligne et transmise immédiatement au système concerné.

Cette proximité est particulièrement intéressante pour les applications industrielles nécessitant une surveillance continue.

Continuer certains traitements en cas de rupture de communication

Une architecture Edge peut également conserver certaines fonctions localement lorsqu'une connexion vers un serveur distant ou une plateforme cloud est temporairement indisponible. Cette approche rejoint les démarches de rétrofit industriel, qui permettent de faire évoluer une installation existante sans nécessairement remplacer l'ensemble des équipements. 

Le comportement exact dépend naturellement du logiciel et de l'architecture mis en place, mais le traitement local permet de ne pas faire reposer toutes les fonctions sur une infrastructure distante.

Pourquoi choisir un PC fanless pour une application de maintenance prédictive ?

Le matériel chargé de traiter les données machine doit lui-même être adapté aux contraintes industrielles. Un PC fanless industriel présente plusieurs caractéristiques intéressantes pour une installation fonctionnant au plus près des équipements.

Fonctionnement continu

Les applications de surveillance industrielle peuvent fonctionner en continu, parfois 24 heures sur 24. Le PC doit donc être dimensionné pour cette utilisation et présenter un niveau de fiabilité cohérent avec les exigences de l'installation.

L'absence de ventilateur constitue également un avantage dans certains environnements, notamment en limitant les risques liés à l'encrassement d'un système de refroidissement mécanique.

Une conception adaptée à l'environnement industriel

Un ordinateur installé à proximité d'une machine peut être soumis à des températures variables, des vibrations, de la poussière ou des contraintes d'encombrement.

Les PC fanless industriels sont conçus selon différents niveaux de robustesse et de protection. Le choix doit toutefois être effectué en fonction des conditions réelles d'installation : température, vibrations, humidité, poussière, alimentation et espace disponible.

Une intégration au plus près du terrain

Les formats compacts et les différentes possibilités de montage disponibles sur les PC industriels facilitent leur intégration dans une armoire, une machine ou une installation de production. Cette proximité avec les équipements est particulièrement cohérente avec une architecture Edge dans laquelle une partie du traitement est réalisée directement sur le terrain.

PC fanless et maintenance prédictive : quel traitement pour les données ?

Le traitement réalisé localement dépend fortement de l'application. Il peut être relativement simple lorsqu'il consiste à surveiller des seuils ou à calculer quelques indicateurs. Il peut devenir beaucoup plus exigeant lorsqu'il faut analyser un volume important de données ou exécuter des algorithmes plus complexes.

Une architecture Edge peut notamment réaliser :

1. Acquisition
Récupération des données provenant des capteurs, automates et équipements.

2. Nettoyage
Filtrage des données incohérentes, incomplètes ou inutiles.

3. Agrégation
Regroupement des mesures pour obtenir des indicateurs exploitables.

4. Analyse
Application de règles, seuils ou algorithmes permettant d'identifier une évolution inhabituelle.

5. Transmission
Envoi des informations pertinentes vers le SCADA, le MES, la plateforme IoT ou le cloud.

6. Action
Déclenchement d'une alerte ou transmission de l'information aux équipes concernées.

Cette chaîne permet de distinguer clairement la collecte de données du traitement des données et de l'analyse destinée à la maintenance.

Quel bénéfice pour les équipes de maintenance ?

Le traitement local des données ne remplace pas une stratégie globale de maintenance prédictive. Il constitue une brique technique permettant de rendre cette stratégie exploitable sur le terrain.

Identifier plus rapidement certaines dérives

Une évolution progressive de la température, des vibrations ou de la consommation d'un équipement peut être détectée à partir des données collectées. Le système Edge peut calculer les indicateurs nécessaires et signaler une variation dépassant les règles définies pour l'application.

Faciliter la priorisation des interventions

Toutes les variations ne nécessitent pas une intervention immédiate. En fournissant des informations contextualisées aux équipes de maintenance, l'architecture peut contribuer à distinguer une variation ponctuelle d'une dérive nécessitant un contrôle.

La décision reste ensuite liée aux règles métier, à la criticité de l'équipement et au contexte de production.

Anticiper certaines interventions

Lorsqu'une dérive est détectée suffisamment tôt, une intervention peut potentiellement être planifiée plutôt que réalisée après une panne. L'objectif de la maintenance prédictive est ainsi de disposer d'informations permettant de mieux anticiper l'état des équipements.

Cas d'application : surveiller un moteur industriel avec un PC fanless

Prenons une ligne de production équipée de plusieurs moteurs. Des capteurs mesurent leur température et leurs vibrations. Les données sont collectées par un PC fanless industriel installé à proximité des équipements.

Le traitement peut alors suivre plusieurs étapes :

1. Récupérer les données des capteurs ;

1. 2. Vérifier leur cohérence ;
2. 3. Calculer des indicateurs ;
3. 4. Comparer les valeurs avec les références définies ;
4. 5. Détecter une évolution inhabituelle ;
5. 6. Transmettre une alerte ou un indicateur au système de supervision ;
6. 7. Conserver certaines données pour une analyse ultérieure.

En fonctionnement normal, le PC poursuit la surveillance. Si une dérive apparaît progressivement, l'information peut être transmise à la plateforme de maintenance afin que les équipes puissent décider d'un contrôle ou programmer une intervention.

Dans cet exemple, le PC fanless n'est donc pas nécessairement le système qui prend seul la décision de maintenance. Il constitue la brique informatique locale qui transforme les données issues du terrain en informations exploitables.

Comment choisir un PC fanless pour le traitement des données machine ?

Le choix du PC doit être réalisé à partir des besoins réels de l'application et non uniquement de la puissance du processeur.

Pour approfondir les différents critères de sélection, consultez également notre guide comment choisir un PC fanless industriel. 

Puissance de calcul

Le dimensionnement dépend des traitements à effectuer : acquisition simple, supervision, calcul d'indicateurs, analyse locale ou exécution d'algorithmes plus complexes. Certaines applications nécessitant davantage de puissance peuvent également s'appuyer sur des architectures intégrant des capacités GPU ou GPGPU.

Mémoire et stockage

La mémoire doit être adaptée aux logiciels exécutés simultanément. Le stockage dépend quant à lui du volume de données conservées localement, de la fréquence d'écriture et des exigences de disponibilité.

Pour certaines applications, des architectures avec plusieurs supports de stockage ou RAID peuvent être pertinentes.

Connectivité

Le PC doit pouvoir communiquer avec les équipements présents dans l'installation. Le nombre et le type d'interfaces disponibles sont donc déterminants : Ethernet, ports série, USB, GPIO, CAN Bus ou interfaces spécifiques selon les besoins.

Conditions environnementales

Température, vibrations, poussière, humidité et encombrement doivent être intégrés au cahier des charges. Un PC fanless destiné à une application Edge industrielle doit être sélectionné en fonction de son environnement réel d'utilisation.

Pérennité

Une architecture de maintenance prédictive est généralement conçue pour fonctionner sur plusieurs années. La disponibilité des composants, la gestion à distance, les possibilités d'extension et la pérennité du matériel sont donc des critères importants lors du choix du PC industriel.

PC fanless, Edge Computing et maintenance prédictive : une même architecture de données

Le rôle d'un PC fanless industriel dans une architecture de maintenance prédictive ne se limite pas à fournir une puissance informatique. Installé au plus près des équipements, il peut assurer la collecte, le prétraitement et une partie de l'analyse des données machine avant leur transmission vers les systèmes centraux.

Cette approche permet de construire une architecture dans laquelle chaque niveau joue un rôle précis :

• Les capteurs mesurent.
• Les automates et systèmes d'acquisition collectent.
• Le PC fanless Edge traite localement.
• Les systèmes SCADA, MES ou IoT centralisent et exploitent les informations.
• Les équipes de maintenance utilisent ces données pour prendre leurs décisions.

Pour les industriels qui souhaitent développer leurs usages de maintenance prédictive, le choix du matériel informatique doit donc être considéré comme une composante de l'architecture globale de données.

Le dimensionnement du PC dépendra notamment de la charge de calcul, du volume de données, des interfaces nécessaires, des conditions d'installation et du niveau de disponibilité attendu.

Le PC fanless industriel constitue une brique essentielle pour rapprocher le traitement des données des équipements de production. En combinant collecte, traitement local et Edge Computing, il contribue à rendre les données machine plus rapidement exploitables pour la maintenance prédictive. Le choix d'un PC fanless industriel doit ainsi s'inscrire dans une architecture globale, adaptée aux contraintes et aux objectifs de chaque installation industrielle. 

FAQ – PC fanless et maintenance prédictive

Un PC fanless peut-il être utilisé pour la maintenance prédictive ?

Oui. Un PC fanless industriel peut collecter et traiter les données provenant de capteurs, automates et équipements communicants. Selon l'application, il peut assurer le prétraitement des données, calculer des indicateurs ou détecter certaines anomalies avant de transmettre les informations à une plateforme de maintenance.

Quel est le rôle d'un PC industriel dans une architecture Edge ?

Le PC industriel Edge traite les données au plus près des équipements qui les produisent. Il peut assurer leur collecte, leur filtrage, différents calculs ou une analyse locale avant de transmettre les informations nécessaires à un SCADA, un MES, une plateforme IoT ou une infrastructure cloud.

Pourquoi traiter les données machine localement ?

Le traitement local permet de limiter la transmission de données brutes vers les infrastructures centrales et de réduire la latence pour certaines applications. Il peut également permettre de conserver localement certaines fonctions de traitement lorsque la communication avec un système distant est temporairement indisponible.

Un PC fanless peut-il communiquer avec un automate industriel ?

Oui, selon sa configuration matérielle et logicielle. Les PC industriels peuvent disposer de différentes interfaces de communication, notamment Ethernet, ports série, USB ou GPIO. Le choix dépend des équipements, des protocoles et de l'architecture de l'installation.

Quelle différence entre PC fanless, passerelle IoT et serveur industriel ?

Ces équipements peuvent avoir des fonctions complémentaires. Une passerelle IoT est généralement orientée vers la collecte et la communication des données. Un PC fanless industriel peut offrir davantage de capacités de traitement et permettre l'exécution d'applications Edge directement sur le terrain. Un serveur industriel est plutôt destiné aux applications nécessitant davantage de ressources de calcul, de stockage ou de virtualisation.

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