Trends Watch. IoT Solutions World Congress 2023 (2/2). Benchmark technologique

Le parcours Trench Watch 2023 proposait un benchmark technologique sur les dernières tendances en IoT. Ce benchmark a été réalisé par une délégation wallonne composée d'experts scientifiques et d'acteurs de l'écosystème numérique wallon à l'occasion du congrès IoT Solutions World Congress 2023.

L'Infopole Cluster Tic et Le Pôle MecaTech, en collaboration avec l'Agence wallonne à l'Exportation et aux Investissements étrangers et l'Agence du Numérique ont participé à ce salon avec une délégation mixte d'entreprises et de centres de recherche afin de permettre aux industriels et acteurs du numérique d'effectuer une veille technologique dans le cadre d’un parcours "Trends Watch".

Ce dossier est divisé en deux articles :

• Trends Watch - IoT Solutions World Congress 2023 (1/2). Debrief de la mission
• Trends Watch et IoT Solutions World Congress 2023 (2/2). Benchmark technologique

Proposé par la Commission européenne, le concept d'industrie 5.0 orienté vers une transition numérique verte centrée sur l'humain et résiliente a été mis en avant au travers des différents sujets abordés tout au long du congrès.

Au cour de la session d'ouverture "The Key to Future-Proofing Industry: Capitalize on Flexible and Adaptable Technologies", Sean O'Reagain, directeur adjoint de l'Industrie 5.0 à la Commission européenne, a rappelé l'importance des 3 piliers qui soutiennent l'Industrie 5.0:

• Sustainable : l'industrie 5.0 favorise les modèles de production circulaires et soutient les technologies qui rendent l'utilisation des ressources naturelles plus efficace.
• Human-centric : l'industrie 5.0 responsabilise les travailleurs et répond à l'évolution des compétences et des besoins de formation des employés. Elle accroît la compétitivité de l'industrie et contribue à attirer les meilleurs talents.
• Resilient : l'industrie 5.0 revoit ses chaînes de valeurs et ses pratiques de consommation d'énergie existantes afin de la rendre plus résistante aux chocs externes, tels que la crise de Covid-19 ou la crise énergétique.

Selon Thierry Coutelier, SIRRIS, "l'approche 5.0 est une évolution de l'industrie 4.0 qui vise à créer des environnements de travail plus collaboratifs, où les travailleurs humains et les machines travaillent ensemble pour produire des produits personnalisés à grande échelle tout en réduisant l'impact environnemental de la production".

Cette approche 5.0 est soutenue par les technologies avancées suivantes :

• la blockchain industrielle,
• les drones,
• les exosquelettes,
• les technologies additives,
• la connectivité cellulaire (5G et au-delà),
• la réalité mixte.

Les experts de la délégation sont convaincus que le développement en milieu industriel de l'IoT et des technologies qui y sont associées se poursuivra grâce à un renforcement de leur adoption et davantage de convergence, ce qui permettra l'émergence de nouvelles applications.

Les appareils IoT de nouvelle génération (capteurs intelligents, actionneurs, appareils portables, etc) sont de plus en plus équipés de technologies avancées telles que l'IA, la 5G, les caméras 3D, ... Ces technologies augmentent leur intelligence, leur autonomie et leur capacité à collecter et à analyser davantage de données.

Selon Alexis Kozlowski, Taipro Engineering : "Les innovations liées aux capteurs IoT se situent principalement au niveau de leur autonomie, de la longévité de leur batterie et de leur robustesse".

Les appareils IoT de nouvelle génération se veulent plus durables, c’est-à-dire :

• fabriqués avec des nouveaux matériaux comprenant des composants recyclés;
• moins énergivores et développant une capacité de recharge plus longue;
• intégrant de nouvelles sources d'énergie comme le micro-photovoltaïque.

Les tendances mises en avant :

• le edge computing intégrant directement de l’IA dans le capteur afin de le rendre plus autonome et d'intégrer de la maintenance prédictive directement au niveau du capteur.
• l’energy harvesting qui intègre de nouvelles sources d’énergie permettant d’augmenter considérablement l’autonomie des capteurs.
• l'IIoT basé sur le cloud qui permet aux entreprises industrielles de stocker et d'analyser des données volumineuses de manière rentable.

La Wallonie dispose de tout un écosystème qui se spécialise dans les capteurs comme BLINQY, VOCSens, I-Care, e-Peas, JUMO, Ewattch Belgium, B-Sens, BEA, Emphase, etc.

Les réseaux de capteurs sans fil sont de plus en plus utilisés en milieu industriel pour collecter des données à partir de sources multiples et hétérogènes, telles que des capteurs de température, de pression, d'humidité, de vibrations, etc.

Lors du congrès, les experts ont remarqué une grande diversité de technologies utilisées pour la connectivité dans l’offre de capteurs IoT.

Technologies PAN

Pour ces réseaux personnels qui relient les appareils électroniques situés dans l'environnement immédiat d'un utilisateur, la tendance est au Bluetooth 5  "Low Energy".

Cette norme met en avant sa simplicité de mise en place et sa sobriété énergétique. La version 5.4 compense les différentes faiblesses ou propriétés du Bluetooth en introduisant de nouvelles techniques notamment le mode "longue portée". Cette amélioration permet d’allonger la portée de connexion et d'établir des nouveaux modes de connexion entre les dispositifs permettant une meilleure interconnexion et renforçant la sécurité.

LPWAN (Low Power Wide Area Network)

Ces réseaux envoient des faibles volumes de données sur des distances assez longues.

Les technologies LPWAN, (réseaux NB-IoT, Sigfox, LoRaWAN, LTE-M) qui sont particulièrement bien déployées en Belgique et permettent d’envoyer des informations soit localement, soit vers internet.

Le réseau LoRaWAN présente notamment l’avantage de pouvoir déployer son propre réseau d’entreprise grâce à des gateway et dispose d’une large gamme de capteurs industriels compatibles. Cette technologie est assez fiable et permet d’envoyer des faibles volumes de données sur des distances assez longues. Attention toutefois que celle-ci ne permet pas d’émettre en permanence et donc pas en temps réel.

Cellulaires (4G/5G)

Ces réseaux transmettent de gros volumes de données mais consomment davantage d’énergie.

En 2023, l’émergence de la 5G au niveau industriel devrait permettre :

• La collecte et l’analyse de données en temps réel pour optimiser la prise de décision.
• La mise en place de réseaux virtuels avec la possibilité de travailler sur plusieurs réseaux en parallèle et de pouvoir traiter un plus grand nombre de données.
• Le développement du "edge computing" qui permettra une plus grande interaction grâce à une latence réduite et du temps de réactivité.
• L’intégration d’une IoT complète, c’est-à-dire l’intégration de gros volumes de données non-structurées.
• La mise en places d’opérations de manière autonome grâce à la robotique et aux interfaces homme/machine qui permettra une plus grande automatisation des chaines de production et une maintenance à distance.
• L’intégration de la réalité virtuelle et augmentée en temps réel.
• Un renforcement de la sécurité via les réseaux virtuels.

Toutes ces technologies de connectivité sans fil vont aider à améliorer la précision et la résolution des données collectées, ainsi qu'à réduire les coûts et la consommation d'énergie des appareils IoT.

L’adoption grandissante de ces technologies dans le secteur industriel permettra une connectivité sans fil de plus en plus fiable et rapide.

L'écosystème wallon dispose d'experts en connectivité et IoT comme par exemple Uniwan et EQUANS, NRB, Nokia, Engie M2M, etc.

Les plateformes IoT sont de plus en plus utilisées pour gérer et orchestrer les flux de données entre les appareils IoT, les réseaux de capteurs, les applications et les utilisateurs. Elles aident à normaliser les formats de données, à fournir des API pour l'intégration avec d'autres systèmes et à offrir des outils d'analyse de données.

Selon Lotfi Guedria, Centre d'Excellence en Technologie de l'Information et de la Communication (CETIC), "la tendance est à l’interconnexion des différentes composantes de l’environnement industriel, allant du niveau opérationnel jusqu’aux logiciels d’entreprise et interfaces avec les sous-traitants en passant par les automates et les équipement de terrain".

D’un point de vue technologique, l’intégration des données et de la communication entre ces différentes briques logicielles est rendue possible grâce à une forme d’uniformisation de la sémantique des données, la formalisation de scénarios applicatifs et à une standardisation des méthodes d’échange de données entre ces plateformes.

Parmi les exemples de scénario applicatifs dédiés à la smart production on retrouve notamment :

• la gestion de production,
• la gestion de projet,
• la gestion de la qualité et de la conformité,
• l’architecture de production,
• l’élaboration de produits,

Une multitude de plateformes "one-stop-one" proposant des solutions modulaires, avec des fonctionnalités spécialisées et interopérables entre elles arrivent également sur le marché.

L'avantage de ces solutions, c'est qu'elles permettent de fluidifier le flux d’information en couvrant à la fois la connectivité, le processing, le data management, etc mais par contre cette approche crée une nouvelle forme de dépendance à un logiciel qui occupe dès lors une place centrale dans les installations en adressant quasiment l’ensemble des équipements de connectivité, de data management, de processing, etc.

Le besoin de personnalisation en fonction du cas d’usage reste néanmoins bien réel. Pour répondre à ce besoin, ces solutions s’appuient de plus en plus sur une approche No-Code / Low-Code qui permet une personnalisation rapide de l’utilisateur sans besoin de compétences de programmation avancées.

Lotfi Guedria met toutefois en garde face à ces solutions quant à leur interopérabilité, pérennité et la possibilité de développement spécifique pour un besoin futur.

La Wallonie compte divers acteurs qui se spécialisent dans les plateformes IoT comme Connectic, Optimal Computing, WideTech, Aeonics, etc.

A tous les échelons de l'industrie, on retrouve l'Intelligence Artificielle notamment au niveau de :

• La supply chain pour l’identification de pièces et de matières premières.
• La production pour l’ordonnancement, la planification et la documentation.
• Des processus qualité pour la maintenance prédictive et la détection de défauts.
• De la traçabilité avec de la lecture automatique et de la reconnaissance d’objets.
• De la loogistique pour le suivi du stockage, de l’empaquetage et de la livraison.

Selon François Narbonneau, Multitel, "L’IA et la robotique avancée ouvrent de nouveaux horizons dans tous les secteurs de l’industrie, tant au niveau du développement de nouvelles techniques de fabrication que de la révision de l’interaction entre les travailleurs humains et les outils automatisés".

Du côté des tendances technologiques, François Narbonneau souligne particulièrement l’intégration de plus en plus étroite de l'Intelligence Artificielle et de l'apprentissage automatique dans l'IIoT.

L'Intelligence Artificielle (IA) et l'apprentissage automatique (AA) sont des technologies qui permettent à l'IIoT de fonctionner de manière plus efficace, de détecter les anomalies, d’optimiser les performances et d’améliorer la sécurité. Par exemple, les machines intelligentes seront en mesure d'apprendre et de s'adapter à leur environnement et aux préférences de l'utilisateur.

Parmi les autres tendances, François Narbonneau relève l’émergence :

• de plateforme et dashboard pour le développement rapide de briques IA grâce au Low/No-code.
• de l’augmented analytics pour l’aide à la génération de données et au data management.
• de l’IA pour la cybersécurité, la détection d’anomalies et d’intrusion.
• de l’IA générative pour l’aide à la création.
• du Edge AI pour le traitement et l’exploitation localisés grâce à du hardware dédié et des frameworks optimisés.

Ces évolutions technologiques permettront de nouvelles applications et améliorations notamment :

• Services clients augmentés : une production adaptée avec une prise en compte de l’expérience client et de sa satisfaction.
• Qualité de production : une meilleure efficacité au niveau de l’outil de production et une optimisation des procédés.
• Développement rapide : une amélioration du cycle de développement, tant au niveau de la production que de l’attente du consommateur et une mise sur le marché beaucoup plus rapide.
• Monitoring amélioré : un meilleur contrôle qualité au niveau du produit final et des procédures.
• Gestion des talents : une meilleure détection du mal-être, une aide au recrutement et une amélioration des conditions de travail.

Divers acteurs wallons combinent des expertises en IA et en IoT comme PEPITe, B12 Consulting, Sagacify, Phoenix AI, Moviin, Thelis, TIMi, etc.

La cybersécurité est une préoccupation majeure dans le secteur industriel, en particulier en ce qui concerne l'IoT. Les installations, outils de production et automates sont en effet de plus en plus connectés et constituent donc des vulnérabilités aux cyberattaques qui peuvent causer des dommages considérables.

Selon Lotfi Guedria, CETIC , "L’enjeu de la cybersécurité en IoT consiste pour les fournisseurs et fabricants à développer des solutions sécurisées de bout en bout, c’est-à-dire depuis la conception jusqu’à la sécurisation de la donnée finale en passant par l’exécution".

Le concept de "security by design" qui s’appuie sur des méthodologies de développement comme le "Zero trust" ou le  "DevSecOps" intervient dès lors à tous les niveaux :

• conception du capteur connecté,
• conception du logiciel embarqué,
• sécurisation des assets et des données sensibles.

L’Europe met en place toute une série de règlements comme la directive NIS/NIS 2 ou encore le Cybersecurity Act qui concerne potentiellement toutes les entreprises qui développent des produits avec une composante logicielle embarquée.

En Wallonie, le projet de recherche CyberExcellence vise à répondre aux défis collectifs des industriels comme :

• l'automatisation de la vérification cybersécurité de systèmes cyber-physiques,
• la gestion des risques pour les tests de pénétration,
• la cyber-sécurisation "by design" de systèmes cyber-physiques,
• la sécurisation de la digitalisation des réseaux énergétiques.
• la configuration sécurisée d’infrastructure de communication IoT "by design".

L'écosystème wallon compte des experts en cybersécurité et IoT comme Shinka IT, BlueKrypt, Cyber 4 Industry, Procsima-Group, Shinka IT, Assyst Europe, Matias Consulting Group, etc.

Au même titre que la cybersécurité ou l’Intelligence Artificielle, les jumeaux numériques sont de plus en plus fortement liés aux technologies IoT. Ces répliques virtuelles d’un objet, d’un système ou d’un processus réel utilisent des données historiques ou en temps réel pour simuler, tester et optimiser différents scénarios.

Selon Ahmed Rasini, CRM Group, "L’acquisition de données via IoT constitue une étape clé pour garantir le maximum de précision des données échangées entre l’espace physique et le espaces virtuel".

Les étapes clés de la création et de l’utilisation d’un jumeau numérique sont les suivantes :

• acquisition des données,
• modélisation,
• simulation,
• analyse,
• mise à jour du processus.

L’objectif pour les industriels est d’améliorer les performances, la fiabilité et la sécurité de leurs machines ou processus réels en testant préalablement une multitude de scénarios dans un espace virtuel, un jumeau numérique sur base de données provenant de l’espace réel comme le temps, l’énergie, la matière utilisés par le processus, la machine.

La Wallonie dispose d'experts en IoT & Jumeau numérique comme Technord Belgium, V2i, Cimes, Cenaero, etc.

1. L’industrie 5.0 se repose sur trois piliers: la durabilité, l'humain et l'adaptabilité. 
2. L’entreprise de demain  doit être "data orientée". Au cœur de leur performance et de leur compétitivité, les entreprises recherchent le moyen de mieux capter la donnée, l'analyser et la stocker intelligemment.
3. La maintenance prédictive, le Digital twin et le Metaverse offrent de belles opportunités aux entreprises. Ils réduisent les risques d’erreur et assurent une optimisation  des processus.
4. L’IoT est une technologie stratégique au coeur de l'industrie 5.0.
5. L'IoT se combine de plus en plus avec l'IA pour un traitement optimal des données.
6. Les innovations en IoT sont durables (fabriquées avec des nouveaux matériaux, moins énergivores, plus autonomes)  avec une capacité de recharge de l’ordre d’une vie.
7. Les produits IoT se retrouvent sur tous types de surfaces et de matériaux. Une importante variété d’innovations s’opèrent sur des nanotechnologies. 
8. Le marché des plateformes de collecte de la donnée et de son analyse innove de façon continue. Ces plateformes permettent une interopérabilité et une intégration optimale de tout type de capteurs, machines et logiciels.
9. Le marché de l’IoT au profit de l’environnement explose. Il existe une multitude de solutions pour mesurer l’air, la pollution et le CO2. 
10. Le marché de la sécurité des équipements IoT et des plateformes qui les captent, les stockent et les analysent sont de plus en plus pointus. La cybersécurité est bien au cœur des préoccupations.