SysCom: système de commande à distance d unités mobiles de traitement des boues organiques

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1 SysCom: système de commande à distance d unités mobiles de traitement des boues organiques Rapport de projet version 1 présenté à Robert Bergevin et Éric Poulin par Équipe 07 AAMPPS Engineering matricule nom signature Soufiane Benrqiq Philippe Desmarais Philippe Leblanc Fraser Matthew Giroux Kouamé Ange Martial Konan Université Laval 13 avril 2012

2 Historique des versions version date description - 26 janvier 2012 Création du document 0 3 février 2012 Création de la version février 2012 Création de la version mars 2012 Création de la version avril 2012 Création de la version 3

3 Table des matières Table des figures Liste des tableaux v vi 1 Introduction 1 2 Description 2 3 Besoins et objectifs Besoins Commande locale à l unité Gestion centralisée Entretien des unités Stockage des données Objectifs Contrôler le système de l unité mobile Assurer la gestion centralisée des unités mobiles Faciliter l entretien des unités Stocker les données Sécurité des données et du système Système facile à utiliser et à configurer Cahier de charges Critères et barèmes Justification des critères Composantes du système Puissance de calcul Fiabilité des composantes Résolution du convertisseur Précision Gestion à distance Sécurité Fiabilité i

4 TABLE DES MATIÈRES ii Débit Latence Interface pour les techniciens Ergonomie de l interface Fiabilité du programme Serveur informatique Performances matérielles Archivage Taille de stockage Technologie de stockage Langage de programmation Popularité du langage Portabilité du langage Facilité Systeme de gestion des données Coûts d utilisation Périphérique d affichage Volume du module Durée de vie Périphérique du technicien Taille de l écran Autonomie du périphérique Conceptualisation et analyse de faisabilité Analyse Fonctionnelle Élaboration des concepts de solutions Système de commande et de contrôle NI ComptactRio PC PC/104 empilable PAC Advantech - ADAM-5550CE Affichage CRT ACL Écran ELO AccuTouch Communication Toughsat XP 1.2 Meter System Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Rogers Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Télus Gestion des données MySQL Enterprise Edition Microsoft SQL Server PostgreSQL Support d archivage local

5 TABLE DES MATIÈRES iii Carte SDXC Kingston 64GB, Classe Corsair Force Series GB SSD Western Digital VelociRaptor WD1500HLFS Serveur Sun Fire X2270 M Dell Poweredge T Interface technicien Interface web HTML Logiciel C Java NET Géolocalisation Canmore GT-730F USB GPS Receiver Dongle Navibe GM Appareil mobile type : iphone avec Broadcom BCM Périphérique du Technicien Apple ipad Samsung Galaxy Tab HTC Jetstream Études préliminaires Solution Système de contrôle Peripherique d affichage Communication Systeme de gestion des données Serveur Informatique Langage de programmation Peripherique du technicien Geolocalisation Solution Système de contrôle Affichage Communication Serveur informatique (Gestion des données) Langage de programmation Périphérique du technicien Géolocalisation Solution Système de contrôle Affichage Communication Serveur informatique (Gestion des données)

6 TABLE DES MATIÈRES iv Langage de programmation Périphérique du technicien Géolocalisation Concept retenu Matrice de décision Description du concept final Système de commande et contrôle Affichage Gestion à distance Gestion des données Archivage local Archivage serveur Interface technicien Périphérique technicien Conclusion Bibliographie 43.1 Liste des acronymes

7 Table des figures 3.1 Hiérarchisation des objectifs Maison de qualité Diagramme fonctionnel v

8 Liste des tableaux 4.1 Cahier des charges Tableau d appréciation Prix d un système basé sur le NI CompactRio Tableau de solutions Matrice décisionnelle vi

9 Chapitre 1 Introduction Vivre, c est bien. Savoir vivre c est mieux. Survivre c est sans doute le problème des hommes de demain. ROGER MOLINIER De nos jours, réduire l impact du développement industriel sur l environnement est devenu une préoccupation de plus en plus importante. Plusieurs entreprises, au cours des dernières années, se sont développées dans ce secteur émergeant en adoptant un virage écologique. En réduisant ainsi les impacts environnementaux, ces différents secteurs industriels ont sû réaliser des économies dans leurs coûts d exploitation et/ou augmenter leurs revenus avec une meilleure utilisation de leurs déchets. C est avec ce souci d efficacité que l entreprise ÉcoloVal, spécialisée dans le traitement des boues organiques, nous a mandaté afin d effectuer la conception préliminaire de Syscom. Ce système permettant de commander les équipements de chaque unité mobile aussi bien localement qu à distance, d archiver les données traitées par celles-ci ainsi que de gérer le service d entretien, effectué par des techniciens. Pour ce faire, notre analyse, présentée dans ce document, comporte une description du projet, une exposition des besoins et des objectifs du mandat, un cahier des charges, une section sur la conceptualisation des solutions, une analyse de faisabilité, une étude préliminaire des solutions ainsi qu une description détaillée du concept retenu. 1

10 Chapitre 2 Description Actuellement, le traitement est centralisé : des camions transportent jusqu à l usine les boues organiques. Cependant, leur pourcentage massique de matière sèche n est que de l ordre de 10% à 30%. Afin de diminuer les coûts ainsi que l impact environnemental dû au transport, ÉcoloVal cherche à développer une dizaine d unités mobiles, permettant le traitement sur place des boues organiques. Le contrôle des unités mobiles peut être fait soit directement sur les lieux, ou à distance par le centre de contrôle ou un technicien sur la route. Les données sont transférées de l unité mobile et archivées au centre de gestion pendant une période minimale d un an pour but de consultations ultérieures. La sécurité est de rigueur dans l ensemble du processus afin d empêcher les données d être lues par une tierce partie. La transmission des commandes aux unités ainsi que l accès à leurs données doivent se faire sous la barre des 5 secondes. Les positions des techniciens ainsi que des unités seront connues en tout temps. En cas de défaillance technique, une alarme avertira le technicien le plus proche automatiquement. Une interface graphique permettra aux techniciens de rapidement contrôler et évaluer l unité. En dernier lieu, notre considération finale portera aussi sur l importance de minimiser les coûts de la fabrication, de l entretien et de l opération des systèmes ainsi que maximiser la fiabilité. 2

11 Chapitre 3 Besoins et objectifs 3.1 Besoins Commande locale à l unité Pour ce faire, le système doit gérer : 40 entrées analogiques 4-20 ma 40 sorties analogiques 4-20 ma 80 entrées discrètes 24 Vdc 80 sorties discrètes 24 Vdc Convertisseurs d au moins 12 bits pour les signaux analogiques d entrée-sortie Le client a aussi émis les contraintes suivantes quant au système : Logique de commande exécutée à toutes les 500 ms ou plus rapidement Langage de programmation adapté aux techniciens Gestion centralisée Accès aux données des unités avec un taux de rafraîchissement de 5 s ou moins Possibilité de transmettre les commandes aux unités avec un taux de rafraîchissement de 5 s ou moins Interface personne-machine permettant de visualiser le fonctionnement du procédé pour chaque unité Accès aux données archivées sur une période d un an Connaître la localisation des unités en tout temps (même celles en transit) Connaître la localisation des techniciens en tout temps Acheminer automatiquement les demandes d intervention aux techniciens et permettre le suivi Entretien des unités Accès aux données archivées sur une période d un an 3

12 CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS 4 Interface personne-machine pour une intervention locale ou à distance Recevoir les demandes d intervention Confirmer l acceptation et l exécution des demandes d intervention Transmettre les rapports d intervention Stockage des données Données archivées aux 20 secondes ou plus rapidement Conserver les archives pour une période d un an ou plus Minimiser les pertes de données 3.2 Objectifs AAMPPS Engineering s est déterminé une liste d objectifs afin de répondre au besoin de EcoVal Contrôler le système de l unité mobile Pour ce faire, le système de commande locale de l unité mobile doit recueillir les données, les interpréter, réguler le système et assurer la précision des données recueillies pour un bon fonctionnement. Il faut s assurer que le système exécute le programme d acquisition, d interprétation des données et de contrôle du système à intervalle régulier et que le temps d exécution soit le plus court possible. Obtenir des données de qualités ( beaucoup d informations, avec un taux d erreur très faible) Assurer la gestion centralisée des unités mobiles Le système doit être en mesure de fournir les informations sur chaque unité mobile, accéder à leurs données et transmettre des commandes à celles-ci (chaque unité mobile) en temps réel ou presque. Le système doit aussi fournir la localisation des techniciens et de chaque unité mobile en temps réel Faciliter l entretien des unités Afin de faciliter et d améliorer l entretien et la maintenance des unités mobiles, le système gère de façon autonome la maintenance des unités mobiles et la planification de la maintenance. Le système fournit également une interface personne-machine permettant d effectuer les interventions de maintenance localement ou à distance Stocker les données Un archivage des données à intervalle régulier et court permettra d obtenir un historique complet du fonctionnement des unités, pour des évaluations du système ou autre évaluation.

13 CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS Sécurité des données et du système La sécurité et la fiabilité sont des valeurs cruciales pour notre firme. C est pour cela qu éviter les intrusions dans le système et minimiser les erreurs de mesure sont des objectifs importants. Il est aussi de notre devoir d assurer la cohérence des données et minimiser Système facile à utiliser et à configurer Afin d obtenir un système facile d utilisation et de configuration, on s assurera que le langage choisi pour la configuration sera facile à apprendre par les techniciens ou déjà connu par une grande partie d entre eux. L interface fournie sera intuitive et ergonomique.

14 CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS 6 Fig. 3.1 Hiérarchisation des objectifs

15 Chapitre 4 Cahier de charges 4.1 Critères et barèmes Cette section présente les critères servant à choisir la meilleure solution pour amorcer le système décrit par le mandat. Les critères sont basés sur les contraintes et besoins formulés par le client. Tous ces critères sont évalués à l aide de formule de notre propre définition, sont notés entre 0 et 1 et pondérés en fonction de leur importance pour le projet. Tout élément évalué qui obtient une note supérieure à la note maximale se verra attribuer la note maximale. L évaluation d une solution se fera en faisant la somme des notes attribuées à cette solution dans les différents critères, si la note finale d une solution dépasse la note maximale, elle se verra attribuer la note de 1. La maison de la qualité, quant à elle, sert à voir la force des relations entre les objectifs et les critères. 7

16 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES 8 Critère d évaluation Pond. % Barème Min Max Composantes du système 25 % Puissance de calcul 12 % 4.2 0ms 500ms MT BF Fiabilité des composantes 8 % 0 1 MT BF +MT T R N Résolution du convertisseur 5 % 12 bits Gestion à distance 15 % Sécurité 5 % tab Fiabilité des données 4 % Débit 4 % X P Géolocalisation (dbm) 2 % Latence 3 % 1 L Interface pour techniciens 18 % Ergonomie de l interface 10 % tab Fiabilité du programme 8 % tab Archivage 12 % cote 10, Performances matérielles 5 % 32Go Taille de stockage 5 % 1 S Technologie de stockage 2 % tab Langage de programmation 10 % Portabilité du langage 4 % tab Popularité du langage 3 % tab Facilité 3 % tab Systeme de gestion des données 6 % Coûts d utilisation 6 % tab Périphérique d affichage 7 % MT BF Durée de vie 5 % 0 1 5ans Volume du module 2 % 1 V Périphérique du technicien 7 % T Taille de l écran 4 % ,65 A Autonomie du périphérique 3 % Tab. 4.1 Cahier des charges

17 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES 9 Cote Note Très bon 1.00 Bon 0.75 Moyen 0.50 Faible 0.25 Très faible 0.00 Tab. 4.2 Tableau d appréciation Le tableau qualitatif d appréciation permet de noter les éléments incalculables.

18 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES Justification des critères Composantes du système Puissance de calcul Il s agit d évaluer la vitesse à laquelle le système effectue la logique de commande. La contrainte qui nous est imposée est une période de 500ms au maximum. Nous prendrons donc cette valeur comme la valeur acceptabilité (0.5/1) et la valeur 250ms comme la période permettant d obtenir la note maximale. Aussi, pour toutes les valeurs de périodes comprises entre 0 ms et 250ms ( la valeur 0 ms étant exclue des valeurs possibles ), la note sera ramenée à la note maximale. 250 (4.1) T T : période à évaluer. Pour les processeurs, la puissance de calcul étant exprimée en terme de fréquence (Hz), nous ramerons cette valeur en temps (T) en utilisant la formule T=1/f Fiabilité des composantes La fiabilité des composants permet l utilisation prolongée du système sans avoir à y effectuer des vérifications et modifications trop souvent. Afin de déterminer la fiabilité, on utilise le MTBF, c est-à-dire le temps moyen entre les défaillances et le MTTR, le temps moyen de réparation. L équation utilisant le MTBF : MT BF MT BF + MT T R (4.2) Résolution du convertisseur Le nombre de bits de conversion nous assure une grande plage de conversions et une meilleure résolution. La contrainte qui nous est imposée est de 12 bits. Nous prendrons donc cette valeur comme la valeur acceptabilité (0.5/1) et la valeur 18 bits comme le nombre de bits permettant d obtenir la note maximale. Pour l évaluation de ce critère, nous utiliserons la formule suivante : N (4.3) 18 N : nombre de bits Précision Elle évalue ici le taux d erreur acceptable sur la réception et la conversion des données. Il est important que ce taux soit aussi faible que possible pour garantir la fiabilité des données. Nous prendrons comme valeur maximale de ce taux 2%. Autrement, pour toute erreur en dessous de 2%, la note maximale sera attribuée. Pour l évaluation de ce critère, nous utiliserons

19 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES 11 la formule suivante : E : Erreur 0.02 E (4.4) Gestion à distance Sécurité La sécurité est un volet important dans la conception de tout système informatique. Un système sécurisé permet d éviter les intrusions, les attaques malveillantes, garantit la sécurité et la fiabilité des données. Dans notre système la technologie de réseau privilégié est le sans fil. La sécurité des différents types de connexions sans fil est évaluée selon le type de chiffrement des données. Un réseau sans chiffrement obtiendra 0, avec un chiffrement symétrique, une cote de 0,5 sera accordée, et un chiffrement asymétrique obtiendra Fiabilité Nous devons nous assurer que les données transmises entre les unités mobiles et le centre de gestion ne contiennent aucune erreur dans un sens comme dans l autre. Une force de réseau suffisante permet d empêcher la perte de données, c est-à-dire s assurer que les données sont bien reçues. Pour l évaluation de ce critère, nous utiliserons la formule suivante : F : Puissance du signal (dbm) Débit (4.5) Il est primordial de pouvoir échanger des informations de manières constante et rapide entre le centre de gestion et les unités mobiles. La vitesse maximale d échange des informations sur le réseau. Le débit est exprimé en Kbps (kilobits par seconde) ou en Mbps (mégabits par seconde), la note maximum sera attribuée pour un débit en aval de 300 Mbps et 75 Mbps en amont, c est-à-dire les débits théoriques maximums du 4G LTE. À ces vitesses (ou mieux), une note de 1 sera attribuée. En dessous de 384 Kbps (aval ou amont), le débit minimum de toutes les technologies cellulaires confondues, une cote de 0 sera donnée. Le choix a été retenu parce que c est la vitesse maximale fournie par les différents distributeurs spécialisés. Pour l évaluation de ce critère, nous utiliserons la formule suivante : X (4.6) X : débit maximum (kbps)

20 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES Latence Le mandat requiert un temps de latence de maximum 5 secondes dans l envoi, la réception et l accès des données entre le centre de contrôle et les usines. Une latence de 5000ms et plus se voit donner une note de 0, plus qu elle ne respecte plus les besoins du client. Plus la latence tend vers 0, plus sa note tend vers 1. Pour l évaluation de ce critère, nous utiliserons la formule suivante : 1 L (4.7) 5000 L : temps de latence (ms) Interface pour les techniciens Ergonomie de l interface Elle représente la facilité d utilisation des différentes interfaces offertes par le système. Nous avons besoin d interfaces simples et intuitives, qui sont faciles à comprendre et qui répondent parfaitement aux besoins des techniciens. On utilisera le tableau qualitatif 4.2 pour cette évaluation Fiabilité du programme L interface étant le premier contact entre le technicien et le système, elle se doit d être fiable. Le technicien se base sur les données qui lui sont fournies par l interface. Le code de programmation doit être léger afin de minimiser les erreurs pouvant survenir lors de problèmes du système. L interface doit être résistante aux défaillances. Elle doit pouvoir être réinitialisée en cas de conditions extrêmes. Le barème est défini selon une échelle qualitative si les normes des langages de programmation utilisés sont respectées peu ou beaucoup Serveur informatique Performances matérielles Le serveur devra être en mesure de traiter une multitude de requêtes à la fois. C est pourquoi il est très important que celui-ci soit doté d un processeur et d une quantité de mémoire vive suffisante pour être en mesure de répondre à la demande. Pour être en mesure de comparer les différents processeurs adéquatement, nous utiliserons les données de la firme PassMark Software qui effectue une multitude de tests sur les processeurs afin de leur attribuer une cote. L équation utilisée sera : cote + RAM 10,277 32Go 2 (4.8) P : cote de la firme PassMark Software [40] attribuée au processeur, et m la quantité de mémoire vive. Selon nous, un serveur ayant un processeur qui a une cote de (Intel

21 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES 13 Xeon w3690) et possédant 512 Mo de mémoire vive se verra attribuer la note 0. Un serveur avec un processeur qui a une cote de 4029 (Intel Xeon X5365) et possédant 32GB de mémoire vive obtiendra la note Archivage Taille de stockage Le serveur d archivage doit avoir un volume assez vaste pour retenir toutes les données recueillies par chaque usine. Nous estimons que chaque usine envoie environ 1440 octets chaque seconde et que sur une année une usine produit environ 45 Go (Giga-Octets) de données sur une période d un an. On multiplie par un facteur afin de laisser une marge d erreur (format de données instantanées des ensembles de données). Basée sur ces estimations avec un facteur de 100, la taille du support de stockage peut être déterminée de la manière suivante : Stockage = facteur (1440o s j 365 j 10Usines) = 45Go (4.9) a Donc, en additionnant l espace nécessaire pour le système d exploitation et les différents logiciels, un support de stockage possédant 45 Go de stockage se verra attribuer la note 0 et un serveur ayant 20 To de stockage se verra attribuer la note 1. L équation utilisée sera : 1 S 20 (4.10) S : Taille du support de stockage Le facteur de 100 est une marge d erreur choisie par nous même qui assure d avoir suffisamment d espace de stockage en cas de dépassement des estimations Technologie de stockage Elle se définit par le type de technologie qui sera utilisée pour l archivage et la sauvegarde des données. La technologie choisie devrait intégrer la redondance des données et la résistance aux pannes. La redondance permet de s assurer de récupérer ces données. Le barème sera qualitatif : 0 n aura aucune forme de redondance, une note de 0,25 sera accordée pour une copie, 0,5 pour deux copies, et 1 pour 3 copies et plus Langage de programmation Popularité du langage Elle définit le nombre d utilisateurs connaissant le langage en question et sachant l utiliser. Plus un langage est populaire, plus il est connu des utilisateurs, ce qui permet de gagner du temps d apprentissage. On utilisera le tableau qualitatif 4.2 pour cette évaluation.

22 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES Portabilité du langage Elle nous sert à évaluer la capacité du système écrit dans le langage à s intégrer parfaitement dans plusieurs plateformes différentes. On utilisera le tableau qualitatif 4.2 pour cette évaluation Facilité C est la facilité avec laquelle le langage peut être utilisé pour créer un programme. On utilisera le tableau qualitatif 4.2 pour cette évaluation Systeme de gestion des données Pour gérer l archivage des données, nous utiliserons une base de données. Pour obentir une évaluation, des différentes solutions de bases de données nous évaluerons selon plusieurs critères Coûts d utilisation Prix de la licence professionnelle. Les prix déterminent les notes relatives entre les SGBD elles-mêmes, échelonnées selon le tableau Périphérique d affichage Volume du module Un volume restreint permettra plus d aisance pour l installation du périphérique dans l unité mobile et au client dans ses déplacements. C est pourquoi il est important de ne pas dépasser un volume de 22000cm 3, volume d occupation jugé moyen et adéquat. On évaluera ce critère avec la formule suivante : 1 V (4.11) V : volume du périphérique (cm 3 ) Au-delà de cm 3, une cote de 0 sera donnée Durée de vie Pour maximiser la fiabilité nous avons besoin de périphérique qui une durée de vie d au moins 5 ans. Cela représente un temps de vie raisonnable en fonction des composants plus ou moins fragiles de l écran. Pour un MTBF supérieur à 5 ans, une cote de 1 est accordée. MT BF 5ans (4.12)

23 CHAPITRE 4. CAHIER DE CHARGES 15 Fig. 4.1 Maison de qualité Périphérique du technicien Taille de l écran L écran doit avoir une dimension assez grande pour une interface ergonomique pour le technicien. Nous utiliserons la formule : T : taille (diagonale) de l écran (cm) Autonomie du périphérique T 25,65 (4.13) Pour faciliter la mobilité du technicien, le périphérique doit disposer d une grande autonomie. La valeur minimale qui nous conviendra sera de 10h environ un quart de travail avec marge. Nous évaluerons ce critère avec la formule suivante : A 10 (4.14) A : Autonomie du périphérique (heures)

24 Chapitre 5 Conceptualisation et analyse de faisabilité 5.1 Analyse Fonctionnelle Le système dans son ensemble est relativement complexe. Pour s assurer de ne rien oublier, il est souhaitable de le projeter en sous-problèmes, plus faciles à saisir. Ce chapitre abonde en ce sens : on y retrouve la décomposition fonctionnelle ainsi que l analyse de faisabilité et la conceptualisation. Essentiellement, tel que présenté dans le diagramme fonctionnel (figure 5.1), le fonctionnement du système se répartit en trois tâches majeures, à savoir : le système de commande locale à l unité mobile, le serveur pour la gestion centralisée, l archivage et le stockage des données, les interfaces des techniciens. Dans le cadre d une analyse fonctionnelle, il faut établir les intrants et les extrants. Les intrants sont principalement des données provenant des capteurs (entrées-sorties analogiques ou discrètes) des données du fonctionnement du procédé des unités et des commandes entrées par les techniciens soit pour un usage normal ou pour intervention. Finalement, le système émet deux extrants, l archivage et l accès des données et la gestion des interventions des techniciens. 5.2 Élaboration des concepts de solutions Système de commande et de contrôle Cette section évalue les différentes plates-formes électroniques qui seront considérées pour régler et contrôler les débits, vannes et interrupteurs de l usine mobile. Ces composantes doivent être capables de s accommoder différents modules (matériel provenant de constructeur différent) et être fiables. Les concepts de solution devront converger avec les objectifs listés dans la section 3 ainsi qu avec les contraintes énumérées dans la section du cahier des charges. 16

25 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 17 Fig. 5.1 Diagramme fonctionnel

26 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ physiques Support de stockage inclût ou possibilité d en ajouter Possibilité d interfacer avec une technologie de transmission de données sans-fil Possiblilité d y incorporer une interface homme-machine Doit demander un temps d entretien minimal Doit respecter les spécificités techniques minimales émises par le client (voir section 3 au besoin) 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Doit avoir un taux de dégradation naturel (usure due à l utilisation continue du matériel) faible 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable NI ComptactRio Description : Ce PLC de National Instruments possède les caractéristiques suivantes : Processeur double-coeur Intel Celeron 1.06 GHz 16 Go de disque dur 2 Go DDR3 800 MHz de mémoire vive Sotie VGA intégrer pour afficher une interface utilisateur 1 MXI-Express, 4 USB Hi-Speed, 2 Gigabits Ethernet et 2 serial Châssis 8-slot Spartan-6 LX75 FPGA Châssis extensible pour plus de module d acquisition et de contrôle Convertisseur analogique de 16 bits Nombre d entrée et de sortie configurable selon les besoins Le prix estimé d un système basé sur le NI CompactRio est exposé dans le tableau 5.1. Références : [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Décision : Retenue Justification : La solution de Nationnal-Instrument répond à tous les aspects énumérés précédemment. Son prix d acquisition est élevé, mais il est rentabilisé par le faible coup de développement et déploiement lié au système PC PC/104 empilable Description : Les ordinateurs empilables de norme PC/104 sont pratiques, car en plus de prendre peu de place et consommer peu d énergie, un paquet de modules sont conçus pour ceux-ci pour atteindre le nombre d entrées/sorties analogique/numérique nécessaire afin de répondre au besoin [8] Décision : Rejetée

27 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 19 Produit Description Quantité Prix ($) Sous-total($) NI crio-9081 Système de commande et de , ,00 contrôle NI 9148 Châssis d expansion Ethernet , ,00 RIO pour 8 modules C Series I/O NI 9208 Un module de 16 entrées analogiques 2 625, ,00 NI 9203 Un module de 8 entrées analogiques 1 555,00 555,00 NI 9265 Un module de 4 sorties analogiques , ,00 NI 9426 Un module de 32 entrées discrètes 3 365, ,00 NI 9476 Un module de 32 sorties discrètes 3 365, ,00 Total : 18505,00 Tab. 5.1 Prix d un système basé sur le NI CompactRio Justification : Même si le PC PC/104 répond à la plus part des aspects, les coûts de la main-d oeuvre nécessaire pour le développement et le déploiement sont trop élevés PAC Advantech - ADAM-5550CE Description : L Advantech ADAM-5550CE est un PAC possédant les caractéristiques suivantes : Support VGA pour affichage local Peu être opéré avec ou sans un écran/clavier/souris Contrôle à distance par un serveur web Maintenance via serveur FTP Supporte les protocoles Modbus/RTU Modbus/TCP (Serveur et Client) Fournis avec des classes.net pour Windows CE Supporte une carte SD Supporte les modules maîtres AMONet Possibilité d expansion Entrées/Sorties à distance Le prix est disponible sur demande auprès des fournisseurs, mais on peut estimer qu il s apparente à celui du système CompactRio. Références : Décision : Retenue Justification : La solution de Advantech possède toutes les caractéristiques nécessaires pour être retenue. Elle répond a tous les aspects physiques et les coûts relatifs à cette solution sont convenables.

28 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 20 Concept physiques économiques temporels environnementaux Décision NI CompactRio Oui Oui Oui N/D Retenu PC PC/104 empilable Oui Non Oui N/D Rejeté PAC Advantech Oui Oui Oui N/D Retenu - ADAM- 5550CE Affichage Les périphériques externes permettent de mettre en interface l utilisateur et la machine. Pour ce faire, les usines seront dotés d un écran pour afficher l état de l usine en temps réel et les données archivées. 1. physiques Doit être robuste Doit être de taille facilitant l implantation 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Doit avoir un taux de dégradation naturel (usure dû à l utilisation continue du matériel) faible 4. environnementaux Doit résister des températures variant de -20 et CRT Description : Les écrans CRT possèdent une luminosité d environ 350 candelas par mètre carré. Étant un procédé développé depuis longtemps, les prix de ces appareils sont très bas. Il coutent environs 50$. Références : [10] [11] Décision : Rejetée Justification : Cette solution est rejetée, car les écrans CRT sont une technologie robuste et bien connue, avec une capacité de fonctionner dans environnements extrêmes. Cependant, leurs poids (entre 15 et 25 kg pour un écran de 17 pouces) et leurs volumes les rendent difficiles à l implantation ACL Description : L intensité lumineuse des écrans ACL varie habituellement de 250 à 400 candelas par mètre carré et peuvent parfois atteindre la barre des 500. Une luminosité élevée

29 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 21 permet de pouvoir travailler à l extérieur. Le TFT LCD possède des températures de fonctionnement allant de -20 à 70 C. En cas de température extrême, les affichages LCD peuvent avoir des problèmes dus au fait de la présence de la mince couche de cristaux liquides. Ils sont peu encombrants, ont un plus grand respect de l environnement et ont une très bonne durée de vie. Cout moyen a l unité d un modèle générique de 17 pouces entre 80$ et 100$. Références : [12] [13] [14] [15] Décision : Retenue Justification : Cette solution est retenue, car l écran ACL nous offre un très bon rapport qualité- prix, répond parfaitement aux aspects environnementaux et il est très peu encombrant, donc facile à implanter Écran ELO AccuTouch Description : Les écrans ELO sont des écrans TouchScreen, qui peuvent donc inclure les boutons d utilisation directement dans l interface graphique. La température de fonctionnement du ELO se situe de -10 à 50 C. Le ELO résiste bien aux intempéries, aux chocs et aux vibrations. Son poids très faible entre 1.5kg et 3kg pour un modèle de 17 pouces. Il est capable de résister à une très longue utilisation, c est-à-dire résister à plus de 35 millions de touches à un même endroit. Le MTBF (Mean-Time between Failures) indique que le temps moyen entre deux erreurs du TouchScreen est d environ heures. Il est possible d avoir un écran antireflet, rendant la visualisation de l écran plus facile en extérieur. Son coût varie entre 300$ et 600$ pour un modèle de 17 pouces. Références : [16] [17] Décision : Rejetée Justification : Cette solution est rejetée pour en raison de la faible fiabilité lorsqu il est utilisé lors de températures inférieures à -10C, mais aussi de son coût. Sachant le système devant être utilisé au Québec, ces contraintes demeurent un inconvénient majeur. Concept physiques Économiques temporels environnementaux Décision CRT Non Oui Oui Oui Rejeté ACL Oui Oui Oui Oui Retenue Écran ELO AccuTouch Oui Non Oui Non Rejeté Communication Cette section évalue quelques solutions de transmission des données entre l usine, les technicien, et le centre de gestion. Considérant que les unités mobiles peuvent être déplacées dans un très grand rayon à partir du centre de gestion. Seulement les solutions des transmissions de données sans fil seront proposées. 1. physiques Possibilité d interfacer avec le système de commande et de contrôle

30 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 22 Système mobile, puisque les techniciens et les usines sont en mouvement constant Doit respecter les spécificités techniques minimales émises par le client (voir section 3 au besoin) 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Doit avoir un taux de dégradation naturel (usure dû à l utilisation continue du matériel) faible 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable Toughsat XP 1.2 Meter System Description : Le Toughsat XP 1.2 développé par Ground Control Inc. est un système de communication via satellite mobile qui est autonome, compact, et robuste. Ce système s installe sur le haut de l usine mobile et peut être rangé sans problèmes. La capture de satellite se fait automatiquement et le système n a pas besoin d un environnement spécifique pour fonctionner. De plus, le Toughsat XP 1.2 est capable d opérer dans des environnements extrêmes et peut communiquer avec des satellites partout dans le monde sauf aux pôles. Les coûts associés à cette solution sont d environs $ pour 10 unités, plus les coûts de connexion Internet de $ par année pour toutes les unités. Références : [18] Décision : Rejetée Justification : Cette solution est rejetée parce que la latence de transmission satisfait à peine la contrainte qui nous a été imposée par le client et peut parfois la dépasser. De plus, les coûts associés à l implémentation de ce système sont élevés. Enfin, les techniciens ne peuvent l utiliser lorsqu ils sont en déplacement Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Rogers Description : Le réseau cellulaire de Roger combiné avec la clé internet sans-fils Sierra Wireless LTE AirCardMC 330U, offre, dans le meilleur des mondes, une vitesse maximale théorique du de 100 mbits/s en amont et 50 mbits/s en aval. Le forfait inclut un volume de données de 5 Go par mois. Les couts associés à cette solution sont sur 2 niveaux principalement ; le cout de la clé internet étant environs 160$. Donc, 1600$ pour les 10 usines. Le deuxième niveau des coûts est associé aux frais mensuels d accès au service qui monte approximativement à 72$ par mois par clé internet, pour un total annuel d environ $ pour les 10 usines et les 5 techniciens. Références : [19] Décision : Retenue Justification : Avec une vitesse et une bande passante aussi élevées, ce service répond amplement au besoin de transmission et réception des données et aux besoins de mobilités. Son implantation ne demande aucune compétence particulière

31 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Télus Description : Le réseau cellulaire de Télus combiné avec la clé internet sans-fils Ovation MC679 4G LTE offre, dans le meilleur des mondes, une vitesse maximale théorique du de 75 Mbit/s en amont et 50 Mbit/s en aval. Le forfait inclut un volume de données de 6 gigaoctets par mois. Les couts associés à cette solution sont sur 2 niveaux principalement ; le cout de la clé internet étant environ 160$. Donc, 1600$ pour les 10 usines. Le deuxième niveau des coûts est associé aux frais mensuels d accès au service qui monte approximativement à 60$ par mois par clé internet, pour un total annuel d environ $ pour les 10 usines et les 5 techniciens. Références : [20] Décision : Retenue Justification : Avec une vitesse et une bande passante aussi élevées, ce service répond amplement au besoin de transmission et réception des données et aux besoins de mobilités. Son implantation ne demande aucune compétence particulière Concept Toughsat XP 1.2 Meter System Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Rogers Réseau cellulaire 3G/4G LTE de Télus physiques Gestion des données Économiques temporels environnementaux Décision Non Non Oui N/D Rejeté Oui Oui Oui N/D Retenu Oui Oui Oui N/D Retenu Une base de donnée est obligatoire au bon fonctionnement du système et répondre au besoin d entreposage des données générées par les usines et les techniciens. 1. physiques Aucun aspect physique notable 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Aucun aspect temporel notable 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable

32 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ MySQL Enterprise Edition Description : MySQL est un système de gestion de base de données. La version entreprise possède des fonctionnalités avancées importantes pour une utilisation corporative : système de sauvegardes, de haute disponibilité, intégration avec Active Directory (Windows) ou PAM (Linux). Son prix est de 5 568$ par année. Références : [21] Décision : Retenue Justification : Les fonctionnalités additionnelles sont jugées indispensables dans le cas ou les données sont vitales pour les opérations et la survie de l entreprise Microsoft SQL Server Description : Microsoft SQL Server un système de gestion de base de données. Il est entièrement compatible avec les environnements de développement Microsoft. Il intègre des fonctionnalités avancées de sécurité, de disponibilité et de sauvegarde des données. Il fournit une aide a l utilisation très complète par rapport ses concurrents ce qui facilite son utilisation. Son prix est de 2140$ par année. Références : [22] Décision : Retenue Justification : Il s intègre bien avec les environnements Microsoft, et qui est environnement le plus le utilisé à ce jour PostgreSQL Description : Son utilisation est libre et gratuite et est établie sous la licence BSD. Étant open source, plusieurs personnes participent à son développement et sont souvent mise à jour. Un de ses avantages principaux est qu il est compatible sous pratiquement n importe quel système d exploitation, autant Linux, que les Mac OS, que Windows. Référence : [23] Décision : Retenue Justification : Il est compatible avec tous les environnements et est gratuit. Il nous donne la possibilité de réduire les coûts d exploitation. Concept physiques Économiques temporels Décision environnementaux MySQL Enterprise N/D Oui N/D N/D Retenue Edition Microsoft SQL N/D Oui mais N/D N/D Retenue Server PostgreSQL N/D Oui N/D N/D Retenue Support d archivage local Pour être en mesure de stocker les données de chaque usine localement pour 1 an, il faut un media de stockage local s il n est pas déjà intégré.

33 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ physiques Résister aux chocs dus au transport 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Doit avoir un taux de dégradation naturel (usure dû à l utilisation continue du matériel) faible. 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable Carte SDXC Kingston 64GB, Classe 6 Description : Les cartes mémoire Flash sont de petits supports de stockage de données. La mémoire Flash permet de garder les données même lors de la mise hors tension de l appareil. La taille est de plus de 64GB, permettant d enregistrer les données d un an d un module, c est-à-dire évalués à 45 GB. La vitesse de transfert est de 104 Mb/sec, ce qui donne, dans le pire des cas, une lecture ou d écriture d une donnée au maximum d environ 7 minutes. Cette carte supporte des températures allant de -25 à 85 C. Cependant, une des limitations de cette carte est qu elle ne supporte que les systèmes d exploitation Windows. Références : [24] Décision : Retenue Justification : Cette carte permet de supporter des conditions extérieures relativement extrêmes, parfaites pour supporter les conditions québécoises. De plus, grâce à son concept, elle résiste bien aux chocs et vibrations Corsair Force Series GB SSD Description : Les SSD peuvent accéder aux données beaucoup plus rapidement que les disques durs. En effet, ceux-ci stockent les données sur des puces de mémoire flash. Puisqu il ne s agit pas de pièce mécanique comme on retrouve dans un disque dur, les SSD sont moins enclins aux bris dus aux chocs. La vitesse de lecture atteint plus de 550 Mb/s et la vitesse d écriture 520 Mb/s. Par ailleurs, le MTBF est évalué à plus de d heures, ce qui en fait une pièce très fiable. Pour son côté résistance aux intempéries, le SSD ne peut être utilisé que dans la plage de température de 0 à 55 C. Son prix est évalué à 235$. Références : [25] Décision : Retenue Justification : Contrairement au disque dur normal, le SSD est constitué de mémoire flash, et par conséquent est moins sensible aux vibrations, donc moins de probabilités de bris mécaniques.

34 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ Western Digital VelociRaptor WD1500HLFS Description : Le disque dur permet de stocker plus de 150 Gb de donnés. Selon le fabricant, sa vitesse de lecture et d écriture se situe aux environs de 126 Mb/s. Pour que l utilisation de ce disque dur soit optimale, la température doit se situer entre 5 et 55 C. Cependant, s il n est pas utilisé, il peut être entreposé avec des températures allant de -40 à 70 C. Un des inconvénients de cet appareil est qu il est plus sensible aux chocs puisqu il est constitué de plusieurs pièces mécaniques. Son prix est d environ 179$. Références : [26] Décision : Rejeté Justification : Ce concept est rejeté puisqu il n est pas capable de bien résister aux températures du Québec. Par ailleurs, étant situé sur le module, il sera soumis aux vibrations lors du déplacement du module et aussi lors du fonctionnement. Puisque le disque dur est constitué de pièces mécaniques, les chances de bris sont élevées. Concept Carte SDXC Kingston 64GB, Classe 6 Corsair Force Series GB SSD Western Digital VelociRaptor WD1500HLFS Serveur physiques Économiques temporels environnementaux Décision Oui Oui Oui N/D Retenue Oui Oui Oui N/D Retenue Non Oui Oui N/D Rejeté Le serveur est le pièce maitresse pour rendre la centralisation possible. C est l endroit où les données provenant des différentes usines et des techniciens sont stockées. 1. physiques Aucun aspect physique notable 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Aucun aspect temporel notable 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable

35 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ Sun Fire X2270 M2 Description : Il s agit d un serveur avec capacité à archiver les données. Il roule sous le système d exploitation Sun Solaris (récemment acquis par Oracle) et supporte le système de fichiers ZFS, le plus avancé à l heure actuelle. Le prix d un tel serveur est d environ 6099$. Le matériel Sun est réputé pour être bien conçu et fiable. Références : [28] Décision : Retenu Justification : Il répond aux aspects économiques Dell Poweredge T620 Description : Le Poweredge T620 est un serveur développé par Dell. Il peut gérer jusqu à 32 TB de données. Il est capable également de supporter des disques SSD, SAS et SATA. Il est facilement configurable et supporte une bonne panoplie de produits, ce qui le rend apte à s adapter avec facilité à une hausse des données devant être gérées. Son prix de base est de $. Références : [29] Décision : Retenu Justification : Il répond aux aspect économiques. Concept Sun Fire X2270 M2 Dell Poweredge T620 physiques Interface technicien Économiques temporels environnementaux Décision N/D Oui N/D N/D Retenue N/D Oui N/D N/D Retenue L interface du technicien est un atout important dans la maintenance, le contrôle et le monitorage des usines. À l aide d une connexion internet, le technicien va pouvoir faire la plus part des commandes que s il était localement à l usine. 1. physiques Aucun aspect physique notable 2. économiques Le coût d acquisition doit être minimisé Le coût d implantation doit être minimisé 3. temporels Aucun aspect temporel notable 4. environnementaux Aucun aspect environnemental notable

36 CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ Interface web HTML 5 Description : L interface web est une application à laquelle on peut accéder via le réseau Internet. Un des avantages principaux de cet environnement est que le code de l interface est seulement stocké sur un serveur. De plus, puisque le code est localisé, les chances de corruption ou d erreur sont réduites au travers du réseau de technicien. Références : [30] Décision : Retenu Justification : Les applications web ont l avantage d être compatibles entre plusieurs navigateurs. De plus, un seul déploiement est nécessaire pour que tous les clients soient à jour. Il y a relativement peu de limitations avec cette technologie et répond aux aspects économiques Logiciel C++ Description : Étant un des langages les plus connus, C++ a un niveau de support exceptionnel et est connue pour être efficace et rapide. Par contre, la programmation en C++ est aussi reconnue en étant un langage complexe et difficile à maitriser. C++ est un langage orienté-objet, qui permet la réutilisation de module/objets de code. Étant un langage modulaire, les programmes écrits en C++ peuvent être très compacts et portables. Références : [31] Décision : Retenu Justification : Il existe plusieurs librairies disponibles pour accomplir les tâches demandées par SysCom. Le C++ est un langage compilé très performant et un grand bassin de développeurs est disponible en Amérique du Nord Java Description : Jave est un langage connu pour sa simplicité. Comme C++. Java est aussi un langage orienté-objet et est donc considéré compact et flexible. Puisque Java est un langage compilé et interprété, il est facile de l implémenter sur des plateformes au coût de moins bonne performance. Références : [32] Décision : Retenu Justification : Il existe plusieurs librairies disponibles pour accomplir les tâches demandées par SysCom. Un grand bassin de développeurs est disponible en Amérique du Nord NET Description : Le cadre de travail.net de Mirosoft est bien connu des développeurs, et facile à apprendre aux néophytes, car il offre une panoplie de langages à utiliser. L environnement de développement de Microsoft est le plus complet sur le marché et les différents outils s intègrent très bien ensemble. Les fournisseurs de gros systèmes PLC et PAC fournissent généralement des librairies.net compatibles avec leur matériel pour faciliter le développement. Le.NET regroupe le C#, le langage vedette de Microsoft dont la syntaxe ressemble à celle du Java et du C++. Le.NET jouit également du compilateur juste à temps, ce qui fait en sorte que l exécution des programmes en.net est plus rapide que celles des autres