Rationaliser le développement des produits industriels intelligents

Les FEO (fabricants d'équipement d'origine) d'une grande majorité des secteurs du monde industriel font face au besoin urgent de repenser leur approche du développement de produit. Il était encore possible il y a peu de monter une entreprise viable dans la fourniture de produits électroniques non connectés au réseau, n'incluant aucune fonctionnalité de sécurité, ou presque, et dont les interactions avec l'utilisateur et le contrôle étaient limités, à l'exception de quelques boutons ou manettes mécaniques.

Les tendances actuelles dans le secteur industriel détournent les FEO de ce modèle et les dirigent vers le développement de produits en constante liaison avec internet, qui transfèrent des flux chiffrés de données vers d'autres appareils ou vers un serveur Cloud et qui proposent un aperçu graphique élaboré de leurs activités, accompagné de moyens de contrôle intuitifs, comme un écran tactile ou une reconnaissance automatique de la parole naturelle.

Cette tendance a un impact significatif sur la constitution des équipes de développement des FEO, ainsi que sur leur gestion du processus de développement. Pour la première fois, les FEO se rendent compte qu'ils ont besoin d'une expertise dans les fonctionnalités matérielles et logicielles telles que la connectivité sans fil, le chiffrement et l'authentification, ainsi que les affichages graphiques et les écrans tactiles. Il n'est pas évident de recruter et d'intégrer des concepteurs experts dans ces domaines au sein d'une équipe de développement établie. Une autre solution consiste à doter les membres actuels de l'équipe de conception de l'expertise nécessaire à ces nouveaux domaines, mais cela demande beaucoup de temps et d'investissement en formation et en développement de compétences. La troisième solution prévoit de puiser dans l'expertise de sociétés partenaires tierces, qui disposent de spécialistes dans ces fonctionnalités particulières. Encore une fois, la sélection judicieuse d'un réseau de confiance composé de tierces parties disposant des compétences requises demande du temps.

La recherche de solutions à cette problématique semble bénéficier aujourd'hui de l'aide d'une source inattendue : le distributeur de composants.

Elle est inattendue dans le sens où la compétence principale d'un distributeur n'est normalement pas axée sur le développement de produit, ni sur la gestion de ressources en ingénierie. Par le passé, l'expertise des distributeurs consistait principalement dans le stockage et l'expédition de composants, ainsi que dans leur marketing, notamment la promotion produit pilotée par l'ingénierie et le support technique. Ces fonctions liées aux composants ne demandent pas de savoir-faire en développement système.

En quoi le distributeur est-il devenu pertinent dans la résolution des difficultés actuelles de développement produit ?

Blocs fonctionnels communs à de nombreux secteurs industriels

La nécessité d'enrichir le produit traditionnel principal avec de nouvelles fonctionnalités complexes, pour lesquelles aucune expertise en développement n'était requise auparavant, pose problème aux FEO. Ces fonctionnalités incluent généralement :

• Une connectivité sans fil – des connexions radio Bluetooth® Low Energy (basse consommation) ou Wi-Fi® pour une connectivité à faible portée, LoRaWAN™, Sigfox ou NB-IoT pour la mise en réseau longue portée
• Une connectivité filaire – Ethernet, typiquement, pour une connexion à internet, ou USB pour les connexions locales, tout comme les bus du domaine industriel tels que Profibus et CAN
• Une sécurité – des fonctionnalités d'authentification et de chiffrement incluant le matériel d'authentification pour sécuriser des informations sensibles ou un trafic de données, et une résistance anti-sabotage, pour protéger l'appareil lui-même, le système et par conséquent la marque du fabricant
• Une interface Homme-Machine (IHM) – des entrées utilisateur sensibles au toucher, comme un écran tactile, et un affichage graphique
• Des alimentations numériques conformes aux normes offrant une efficacité élevée, une densité d'énergie optimisée et la possibilité de configurer leur fonctionnement en réponse aux conditions d'utilisation

Tous ces blocs fonctionnels sont communs à de nombreux produits finis et secteurs de l'industrie, une particularité intéressante en soi. Cela signifie qu'une tierce partie, comme un distributeur de composants, peut potentiellement fournir une plateforme de conception ou un modèle unique pour chaque fonctionnalité, pouvant être employée dans des centaines de prototypes de produits finis différents.

De cette manière, la tierce partie peut s'appuyer sur l'expertise de spécialistes dans ces fonctionnalités communes, afin de compléter l'expertise conservée par le fabricant du produit fini dans ces applications. Telle était l'intention de Future Electronics en développant ses Centres d'Excellence, des laboratoires de conception rassemblant des spécialistes de domaines qui aident les clients dans leurs projets de développement. Dans certains cas, un Centre d'Excellence peut fournir une assistance approfondie en conception système, afin de permettre à un client d'implémenter le modèle d'un bloc fonctionnel particulier plus rapidement qu'il ne l'aurait fait lui-même, avec un risque de développement réduit.

Future Electronics possède quatre Centres d'Excellence européens :

• Paris, France – pour les capteurs et la connectivité
• Munich, Allemagne – pour le contrôle moteur et les systèmes industriels
• Gdansk, Pologne – pour les systèmes embarqués
• Londres, Royaume-Uni – pour l'électronique de puissance

Le service fourni par le Centre d'Excellence permet aux clients de se concentrer sur leur compétence clé et d'entrer plus rapidement sur le marché avec de nouveaux produits intelligents, souvent dotés d'une option de connectivité à internet, tout en éliminant le risque de conception.

Ce service comprend la fourniture de cartes de développement spécifiques aux fonctionnalités, conçues et fabriquées par un Centre d'Excellence. Cela inclut des cartes pour :

• De nombreux types de moteurs
• Des interfaces homme-machine et des capteurs
• Des alimentations AC-DC et DC-DC, avec ou sans correction du facteur de puissance, et des convertisseurs
• La connexion aux objets connectés ou IoT
• Des opérations informatiques embarquées de pointe utilisant des FPGA

Les cartes fournissent une plateforme de prototypage accéléré, c'est-à-dire une plateforme propre à une application pouvant être facilement modifiée et adaptée pour répondre aux besoins de cette application. Un Centre d'Excellence Future Electronics est également capable de réunir tout un écosystème, afin de proposer à ses clients des partenaires qualifiés dans des technologies spécifiques. Ces partenaires peuvent comprendre des fournisseurs d'IP, des développeurs de blocs constituant les logiciels comme les affichages graphiques, des centres professionnels de formations, etc.

Bien qu'il puisse sembler étonnant à première vue qu'un distributeur adopte le rôle de fabricant de cartes de développement, celui-ci se révèle en fait très pertinent dans ce rôle. Tout d'abord, les cartes Future Electronics peuvent intégrer les composants les plus récents disposant des meilleures caractéristiques et performances, car les distributeurs ont privilégié l'accès aux feuilles de route des fabricants de composants et peuvent intégrer un nouvel élément à la conception d'une carte avant même que cet élément ne soit officiellement lancé.

Ensuite, un distributeur peut garantir que chaque composant de la carte est optimisé en matière de performance, de disponibilité et de prix. À la différence d'un fabricant de composants, qui remplira une carte d'évaluation avec des pièces de son propre catalogue, le modèle de carte d'un distributeur peut utiliser les éléments les plus adaptés sur le marché. En tant que distributeur de gamme complète de produits, Future Electronics peut s'approvisionner auprès d'un très large panel de fournisseurs franchisés lors du choix des composants de ses propres modèles de cartes.

Enfin, un distributeur peut orienter les spécifications de ses cartes vers une fonctionnalité ou une application particulière, alors qu'une carte d'évaluation d'un fournisseur de composants a un objectif différent : démontrer de la manière la plus flatteuse possible les caractéristiques et performances du composant principal. Une carte de fonctionnalité comprendra donc les divers périphériques analogiques et numériques, interfaces et logiciels nécessaires à une application – des caractéristiques qu'une carte d'évaluation de fabricant à faible coût ignorera.

Modèle de plateforme pour affichages graphiques

La dernière arrivée au catalogue de cartes de fonctionnalité de Future Electronics est la plateforme Amber pour la conception d'interface homme-machine (IHM). Le cœur de la plateforme Amber est composé de trois cartes contrôleur d'affichage, chacune basée sur un microcontrôleur (µc) doté de capacités graphiques spécifiques – les µc sont fournis par STMicroelectronics, NXP Semiconductors et Microchip. Les cartes contrôleur commandent un afficheur LCD industriel de 4,3" ou 7" de chez Tianma, doté ou non des capacités d'effleurement capacitives et de visualisation grand angle.

La plateforme de conception Amber IHM de Future Electronics

La plateforme Amber permet essentiellement à l'utilisateur de commencer à travailler sur le développement de l'interface utilisateur d'affichage graphique à peine sortie de l'emballage, grâce à la suite d'outils de conception graphique TouchGFX supportée. La plateforme fournit une démonstration concrète des différences entre plusieurs configurations d'affichage et des capacités de l'outil TouchGFX. Elle offre également une façon bien plus intuitive d'évaluer la performance d'affichage par rapport aux recherches basées sur des spécifications d'affichage publiées.

Comme toute carte de fonctionnalité, la plateforme Amber inclut également des ressources en formation variées, proposées par Future Electronics, un partage d'information sur le lancement de nouveaux produits et des services de support technique.

L'outil de conception graphique TouchGFX

Optimisation du processus de développement

Ces dernières années, les FEO du domaine de l'électronique se sont habitués à l'idée qu'un distributeur étende ses fonctions de la simple expédition de composants à une position de partenaire de la chaîne d'approvisionnement des clients industriels. En offrant des services tels que la tenue des stocks réservés, la prévision des besoins en matériels et la logistique à valeur ajoutée, le distributeur est vu maintenant par certains clients comme un fournisseur de services proposant une optimisation de la chaîne d'approvisionnement.

Avec l'évolution des services de conception experts en fonctionnalités et des plateformes de développement, il est possible que les distributeurs veuillent étendre leur rôle à une nouvelle dimension, pour devenir des fournisseurs de services proposant une optimisation du processus de développement. De nombreux FEO partageant le même besoin de certaines fonctionnalités, les distributeurs peuvent émerger pour fournir des cartes de fonctionnalité et une expertise domaine, faisant économiser à chaque client le besoin de réinventer la roue.

L'effort de conception est ainsi supprimé, les clients ont accès à des capacités sophistiquées dans un format de carte issu du commerce, ce qui accélère le délai de mise sur le marché de nouveaux produits intelligents et connectés, prêts pour l'Internet des objets et pour des utilisateurs finaux demandeurs et technophiles.

Article rédigé par Étienne Lanoy, 
Responsable du Centre de l'Excellence EMEA, Future Electronics 
www.futureelectronics.com