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10 february 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 12/2013 | Informatics

Tout pour les PC industriels

Frank Bittigkoffer*

A l’extérieur, exposés à de fortes vibrations dans des machines ou en fonctionnement continu, les PC à usage industriel ou semi-industriel doivent répondre à d’autres exigences que les ordinateurs destinés au grand public. C’est avant tout un problème pour les composants de stockage.
La plupart des produits de stockage sont fabriqués pour le marché grand public, car celui-ci est beaucoup plus important et moins fragmenté que le marché industriel. La forte pression sur les prix, qui règne dans ce secteur, en particulier pour les disques durs et les mémoires flash, permet bien de réduire les coûts, mais est également à l’origine de la baisse constante de la qualité et du raccourcissement du cycle de vie des produits, avec pour conséquences des arrêts de production intempestifs.

Dans le domaine des cartes mères, rares sont les fabricants qui proposent un processus strict de contrôle du cycle de vie, avec une disponibilité à long terme et des annonces d’obsolescence (PCN, Product Change Notification – notification de modifications de produit) effectuées à temps. Pendant longtemps, l’entreprise Intel était un bon exemple, de sorte que de nombreux développeurs utilisaient ses cartes mères pour les PC de bureau, dans des applications semi-industrielles, même si celles-ci n’avaient pas été développées pour cet usage. L’entreprise Intel a récemment annoncé son retrait de ce secteur d’activité.
 
 
Des solutions en kit pour PC industriels
Pour tous les composants destinés aux PC industriels, la société Rutronik mise exclusivement sur des partenaires et des produits conçus explicitement pour ce marché. Ainsi, le client peut compter sur des composants disponibles à long terme, suffisamment solides et à longue durée de vie. Si nécessaire, il dispose également de plages de températures élargies, d’un fonctionnement continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, d’une protection contre les gaz corrosifs ou autres influences extérieures. Tous les partenaires de la société Rutronik publient des PCN et des processus EOL (End of Life – fin de vie) détaillés et clairement définis. D’autre part, un traitement en continu des RMA (Return Material Authorization – autorisation de retour de matériel) est également proposé.
La gamme de la société Rutronik comprend l’ensemble des solutions de stockage de qualité, ainsi que tous les autres composants constitutifs d’un PC de type industriel, tels que cartes mères, écrans, pilotes, convertisseurs de courant, solutions de connexion, adaptateurs, câbles, ainsi que des alimentations électriques. A partir de ces composants, le fournisseur généraliste réalise rapidement des kits personnalisés en fonction des demandes spécifiques de ses clients.
 
 
Une mémoire la une conservation des données
Les mémoires adaptées à l’industrie sont disponibles dans toutes les technologies et en différents formats. Pour stocker des données à long terme et de manière fiable, les disques durs restent un support apprécié. L’entreprise Toshiba, par exemple, propose une gamme intéressante de produits ayant une grande tolérance aux chocs et aux vibrations, des plages de températures élargies, un fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, ainsi qu’une longue durée de conservation des données.
Les solutions mémoires basées sur la technologie flash sont le premier choix pour les applications soumises à de fortes vibrations ou à de nombreux chocs. Pour effectuer un choix, il est cependant essentiel d’être conseillé de manière approfondie. En effet, les die-shrinks (réduction de la taille d’une puce électronique) permanents et les nouvelles technologies flash réduisent la qualité et la longévité de la mémoire. Afin de réduire les coûts, on utilise ainsi de plus en plus de puces TLC (Triple Level Cell – cellules à trois niveaux) dans les cartes flash et les clés USB, qui offrent un maximum de 500 cycles d’écriture/effacement. En revanche les puces MLC (Multi Level Cell – cellules multi-niveaux) atteignent 1000 à 10’000 cycles d’écriture/effacement et les puces SLC (Single Level Cell – cellules à niveau simple) 100’000 environ. Dans le domaine de la conservation des données également, les différences sont très importantes: alors que les TLC ne stockent les données de manière fiable que pendant quelques mois, les MLC atteignent un an et les solutions SLC dix ans. Dans le cas d’applications industrielles, il arrive que l’utilisateur ne sache pas exactement quelle quantité de données est écrite sur la carte, or c’est précisément le facteur dont dépend la durée de conservation des données. Des données endommagées ou même la défaillance d’une mémoire pouvant avoir des conséquences fatales, il convient de choisir, selon l’application, le type de mémoire le plus adapté: MLC ou SLC.
Les die-shrinks ont encore l’inconvénient suivant: la réduction de taille impose généralement un autre contrôleur dans la mémoire flash. Ce changement de micrologiciel peut avoir d’importantes conséquences sur l’application du client: il est possible que, sans que l’on s’y attende, la mémoire ne fonctionne plus correctement ou même plus du tout. Selon les indications des fabricants, les nouveaux modèles sont souvent rétro-compatibles. Cependant, cette indication repose généralement sur des tests avec des produits de grands fabricants et des logiciels standards. Les clients utilisant leur propre carte ou leur propre logiciel ne devraient pas s’y fier.
En revanche, Apacer, Swissbit, Toshiba et Transcend, les fournisseurs de la société Rutronik, garantissent pour leurs produits, non seulement une disponibilité à long terme de plusieurs années, mais également une «Fixed Bill of Material (BOM)» ou liste fixe de composants. Ainsi, toutes les mémoires sont identiques à l’échantillon testé et approuvé. Lorsque des modifications ont été effectuées au niveau du micrologiciel, le distributeur reçoit une PCN et informe alors tous les clients, qui utilisent le modèle de stockage concerné. Ces derniers ont ainsi suffisamment de temps pour tester et vérifier que l’application concernée fonctionne. Si ce n’est pas le cas, il peut continuer à commander le composant en fin de série et commencer à évaluer les solutions de remplacement. Lorsque le client ne trouve pas de modèle de remplacement, certains fabricants proposent même d’évaluer les composants concernés dans l’application du client et d’adapter le micrologiciel en conséquence.
 
Des cartes mères avec disponibilité à long terme
Dans le domaine des cartes mères également, la société Rutronik dispose de fabricants et de modèles spécialement conçus pour les applications industrielles et semi-industrielles. Le choix s’étend des cartes mères pour l’industrie, à l’ordinateur monocarte, le Computer on Modules (COM), PC104, Blade computer, PICMG et Backplanes, IPC et serveur, sans oublier les PC Box, panel et HMI (interface homme-machine) des fabricants Advantech, DFI, Emtrion, F&S et Fujitsu.
Comme alternative aux modèles du fabricant Intel, qui ne seront bientôt plus disponibles, la société Rutronik recommande l’entreprise Fujitsu. En plus de sa série standard destinée au marché industriel, cette entreprise propose une série appelée Extended Lifecycle. Ces cartes se caractérisent par leur aptitude au fonctionnement continu dans une plage de températures allant jusqu’à 50 °C, une disponibilité minimale de trois ans, ainsi qu’un contrôle strict du cycle de vie pour répondre aux projets particulièrement sensibles à la problématique des coûts. A cela viennent s’ajouter des fonctions spéciales, telles qu’un «chien de garde» surveillant le fonctionnement fiable du système, même sans opérateur. La fonction intégrée Intel vPro permet un entretien à distance du système, également lorsque le système d’exploitation est défectueux, afin d’éviter des travaux d’entretien sur place et de longues périodes d’immobilisation.
 
L’équilibre optimal entre coûts et qualité
Pour l’assemblage des PC industriels, Rutronik offre une aide complète et neutre par rapport aux fabricants et fait bénéficier de son expérience résultant de nombreux projets de clients. Dans un premier temps, le choix s’effectue généralement en fonction de la place disponible, dont découlent les formats de la carte et de l’écran. Par ailleurs, la performance requise est décisive pour le choix de ces composants. Les interfaces spécifiques jouent également un rôle important, surtout si le PC doit pouvoir résister à des températures extrêmes et à des contraintes mécaniques particulières, en particulier s’il est conçu pour une utilisation à l’extérieur.
Plus les exigences environnementales sont élevées, plus le composant est onéreux. Dans ce domaine, l’objectif est de trouver le compromis idéal pour le client, entre les coûts et la qualité. On s’aperçoit parfois que les exigences envers la carte ne sont pas aussi élevées que celles indiquées à l’origine et qu’une solution plus économique est suffisante. Ou que, grâce à un composant un peu plus cher, un autre peut être supprimé, d’où une réduction du coût global du système.
Commercialisant lui-même tous ces composants, Rutronik est en mesure de monter entièrement un système spécifique pour chaque client et de le tester. D’autre part, pour 90 % des pièces, cette entreprise dispose de petites quantités en stock. Si le client le souhaite, son propre logiciel est utilisé lors des tests et le matériel est testé au niveau du système d’exploitation. Selon les résultats des tests, Rutronik peut, le cas échéant, optimiser le design, ce qui permet au client d’avoir une solution fonctionnelle et d’économiser du temps de développement.
 

* Directeur Storage, Displays & Boards chez Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH