PC industriel sous Linux: un choix orienté industrie 4.0 ?

PC industriel sous Linux

Depuis quelques années, le marché de l’informatique industrielle s’est adapté à une demande croissante de PC industriel sous Linux. Historiquement, ce type de système d’exploitation était  et est toujours largement utilisé dans l’informatique embarquée, grâce à ses distributions orientées temps réel. Aujourd’hui vous êtes de plus en plus nombreux à souhaiter équiper vos PC industriel, Panel PC, serveur ou PC fanless d’une distribution GNU/Linux.

NB: la demande autour des systèmes d’exploitation Microsoft Windows (XP, W7 et Windows 10) est encore aujourd’hui très forte. Mais nous avons remarqué une augmentation sensible des demandes de configurations sous Linux.

Afin d’analyser cette évolution ensemble, nous vous proposons de découvrir les principales distributions Linux utilisées aujourd’hui dans le domaine de l’informatique industrielle. Puis, dans un second temps, nous vous présenterons les avantages et les inconvénients de ce système d’exploitation vis-à-vis de Windows dans le domaine industriel. Enfin, nous décortiquerons certains cas d’usages liés à la demande actuelle pour expliquer pourquoi il y a aujourd’hui un regain d’intérêt pour ce système d’exploitation dans le milieu professionnel.

 

Qu’est-ce qu’un PC industriel sous Linux ?

pc fanless industriel

Un PC industriel sous Linux est un ordinateur industriel quel qu’il soit qui est compatible avec le système d’exploitation Linux.

Dans la catégorie des PC industriels on retrouve entre autres: PC Rack, PC durci, Panel PC, PC industriel, PC fanless, serveur industriel, … Parmi le matériel informatique disponible sous Linux on retrouve aussi des tablettes tactiles durcies, des routeurs, les terminaux pour véhicules,  les pc portables durcis, …

Généralement un PC est compatible avec Linux si l’ensemble du matériel dont il est composé (Carte mère, mémoire, processeur, extensions, carte graphique, GPU, …) est compatible Linux ou dispose de drivers pour Linux.

 

Les distributions Linux utilisées pour les PC industriel

Logo de plusieurs distributions Linux

Linux est un noyau de système d’exploitation Open-source dont le développement a été initié par Linus Torvald en 1991. Aujourd’hui on parle communément de Linux comme d’un système d’exploitation basé sur le fameux noyau du même nom. Il existe de nombreuses versions de cet OS aussi appelées distributions. Si vous souhaitez en savoir plus n’hésitez pas à visiter la page Wikipedia à propos de Linux.

La dénomination Open source (peut s’appliquer à toutes les œuvres de l’esprit, dont les logiciels) décrit une licence qui respecte des prérequis en matière de libre redistribution, d’accès au code source et de création de travaux dérivés.

A titre de comparaison, Microsoft Windows est un système d’exploitation à licence propriétaire dont les sources ne sont pas distribuées, ni libres.

Si on observe l’évolution de Linux et de son noyau jusqu’à aujourd’hui on s’aperçoit que de grandes entreprises participent à ce mouvement. On retrouve entre autres:

  • Red Hat,
  • IBM,
  • Samsung,
  • Suse,
  • Google,
  • AMD,
  • Intel,
  • Microsoft,

En 15 ans plus de 15 000 développeurs professionnels et passionnés ont participé à son évolution.

Le kernel Linux est l’un des projets open source les plus importants et les plus réussis ayant pu voir le jour. Le développement du kernel prouve donc qu’il est capable de passer à l’échelle et de doubler sa vitesse de développement sans le moindre problème.

(source)

 

Distributions temps réel

Historiquement le domaine d’application de l’informatique industrielle qui utilisait le plus les distributions Linux était l’informatique embarquée. Depuis de nombreuses années, une version du noyau Linux a été créée pour répondre aux contraintes des systèmes temps réel: Linux-rt (RT pour Real Time). Les systèmes RTOS (Real Time Operating System) sont des OS multi-tâches qui permettent de définir un temps maximum entre un événement d’entrée et une réponse de sortie. On retrouve ce type de système embarqué dans de nombreux domaines d’application comme:

  • la robotique industrielle,
  • les vaisseaux spatiaux,
  • les systèmes de contrôle de commandes industriels,
  • la téléphonie mobile,
  • L’IoT (Internet des objets)

Différentes distributions Linux sont basées (souvent en option) sur un noyau RT comme Debian, Ubuntu, Zephyr, … Vous pouvez retrouver une liste de systèmes d’exploitation RTOS sur cette page.

De nombreux pc industriels sont donc compatibles avec des systèmes Linux temps réel et particulièrement les PC et cartes pensés pour l’informatique embarquée.

Il n’existe pas que des versions temps réel du système Linux comme nous allons le voir dans les chapitres suivants.

 

Distributions pour serveur

De nombreuses distributions Linux ont vu le jour depuis la création du noyau du même nom. Depuis plus de 25 ans, grâce aux licences Open source, de nombreux développeurs et communautés de développeurs ont créé des versions spécialisées ou génériques du système. Les 10 distributions les plus utilisées à ce jour (toutes utilisations confondues) sont:

La famille des BSD (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, …) est aussi beaucoup utilisée pour les serveurs. On la distingue de la catégorie des distributions Linux parce que son noyau est un dérivé d’UNIX.

Wikipedia offre un classement des 10 distributions les plus utilisées de 2011 à 2017:

Distributions Linux les plus utilisées de 2011 à 2017

Ce classement intègre les versions de Linux les plus utilisées dans le monde quelle que soit l’utilisation: serveur, pc de bureau, pc portable, smartphone, tablette, …

En 2015 Linux faisait fonctionner environ 67% des serveurs hébergés de la planète. Aujourd’hui ce chiffre est plus difficile à valider du fait de l’avènement des solutions Cloud comme Azure, Google Cloud Platform ou encore AWS (Amazon Web services).

Dans le domaine de l’industrie, les pc industriels de type rack ou serveurs sont encore largement plébiscités sous Windows. Les éditeurs d’applications industrielles développent principalement à destination de Windows. Cependant les machines industrielles sous Linux utilisent principalement:

  • Debian (stabilité, fort historique, possibilités de personnalisation)
  • Red Hat (Support, nombreuses applications, intégration dans les systèmes d’information facilitée)
  • CentOS (Version Open Source et communautaire de Red Hat)

De nombreuses autres distributions sont utilisées mais les trois ci-dessus sont aujourd’hui celles qui reviennent le plus fréquemment.

 

Les distributions Linux pour PC industriel

En ce qui concerne le marché des pc industriels que ce soit les PC Fanless, Panel PC ou les PC durcis on retrouve une plus large variété de distributions qui sont moins orientées serveurs et plus souvent utilisées comme des distributions de bureau avec une interface graphique.

  • Debian
  • Ubuntu
  • CentOS
  • OpenSUSE
  • Mint

Les 5 distributions ci-dessus sont les plus utilisées dans le domaine de l’industrie sous Linux. Principalement pour leurs interfaces graphiques intégrées et faciles d’accès. On retrouve très régulièrement Ubuntu sur ce type de machines et ce parce que l’interface graphique est proche de celle d’un bureau Windows, simple à utiliser et compatible avec un environnement tactile.

 

Usages mobiles

Il faut noter que Linux est aussi utilisé au sein de certaines tablettes durcies. Et comme expliqué précédemment, puisque son interface est compatible avec une utilisation tactile, c’est Ubuntu qui tire ici son épingle du jeu.

Enfin il est important de noter que le système d’exploitation Android de Google, qui équipe près de 80% des smartphones et tablettes tactiles vendues dans le monde, est de plus en plus utilisé dans le domaine professionnel et industriel et est basé sur un noyau Linux. MacOS et iOS sont les deux systèmes d’exploitation d’Apple basés sur un noyau UNIX mais sont que très peu utilisés dans le domaine industriel.

Le noyau Linux est un dérivé d’UNIX créé de toutes pièce. Il n’est donc pas un produit direct d’UNIX mais s’en inspire beaucoup.

 

Avantages et inconvénients de Linux dans l’industrie

Avantages et inconvénients linux dans l'industrie

Linux possède des avantages et des inconvénients pour être utilisé dans le domaine industriel. Nous avons déjà traité ce sujet dans un précédent article que vous pouvez retrouver ici.

En substance, Linux possède de nombreux points forts dans son architecture et son fonctionnement. Cependant la faible utilisation actuelle de ce système rend difficile une adoption de masse.
Malgré tout, la 4ème révolution industrielle pourrait amener ce système d’exploitation à tirer son épingle du jeu. Les technologies et les fonctions associées au M2M, à l’IoT ou encore au Web sont particulièrement bien adaptées sur ce système.

Un des points importants dans l’avancée de Linux dans le monde de l’industrie est que les nouvelles générations de développeurs sont de plus en plus formées à travailler et développer avec Linux. De plus ils sont de plus en plus formés à utiliser des langages comme C/C++ et Python plutôt que les langages CEI pour les automates programmables.

 

Cas d’usage de Linux dans l’industrie

Composants industriels

Comme vu précédemment Linux est largement utilisé dans le domaine de l’informatique embarquée. On retrouve donc naturellement ce système dans un usage militaire, dans le domaine du transport, le transport maritime et l’automation.

 

Le transport

Dans le domaine du transport et notamment celui des voitures, bus et camions Linux est très présent. L’AGL (Automotive Grade Linux) oeuvre grandement dans de ce sens. On retrouve entre autres Ford, Honda, Mazda, Nissan, Mercedes, Suzuki et Toyota.

Linux, avec ses logiciels open-source, apporte la souplesse recherchée pour le développement de véhicules intelligents. Tesla par exemple utilise sa propre version de Linux afin de développer son système embarqué (source).

Aujourd’hui un grand nombre de constructeurs travaille sur la reconnaissance vocale dans les véhicules afin de créer la nouvelle génération de transports intelligents.

 

Automation & SCADA

Le domaine de l’automation dans l’industrie est primordial afin de piloter, superviser et contrôler la production. Si l’on prend l’exemple des SCADA, ils sont depuis de nombreuses années majoritairement disponibles sous Windows. Ceci est principalement dû à la disponibilité des drivers de communication sous cet environnement. Or aujourd’hui, grâce à l’avènement de la nouvelle génération des OPC: OPC-UA (OPC Unified Architecture), cette tendance s’inverse.

En effet ce nouveau standard est cross-platform et donc compatible avec Linux. Il y a 3 raisons principales pour lesquelles Linux tire son épingle du jeu dans ce domaine aujourd’hui:

  • La sécurité: Si un système de contrôle est corrompu à cause d’un virus cela peut entraîner des temps d’arrêt de la production, voire même des dommages sur les équipements.
  • La stabilité: Comme vu plus haut Linux est considéré comme largement plus stable que Windows. Même pour les mises à jour en général aucun reboot du système n’est requis. Cela évite des durées de maintenance ou d’arrêt de production
  • Le coût: Les industriels cherchent constamment à réduire leurs coûts. Et Linux, dans le temps, devient très rentable. Sans même parler de son côté gratuit, le peu de maintenance nécessaire à son bon fonctionnement le rend plus simple à maintenir pour les services informatiques.

 

IoT & IIoT

industrie 4.0 et IIoT

Dans le domaine de l’internet des objets et de l’internet des objets industriel, Linux est très présent aujourd’hui. Ceci grâce à sa stabilité et ses performances qui nécessitent moins de « puissance » pour fonctionner.

On retrouve donc Linux (sous de nombreuses formes) dans de nombreux objets connectés ou systèmes d’IIoT. Il est aussi omniprésent dans ce qu’on appelle les passerelles IoT qui permettent la communication entre les objets et le système d’information ou le Cloud.

Microsoft s’implique de plus en plus dans le monde de l’Open-source et de Linux. Ils ont récemment annoncé Microsoft Azure Sphere, un OS a destination de l’IoT et l’IIoT basé sur Linux. Pour en savoir plus n’hésitez pas à vous rendre sur la page de Microsoft.

 

Les applications Web métier

L’industrie intègre de plus en plus d’applications Web. Alors qu’il y a encore quelques années cette technologie ne semblait pas intéresser les industriels plus que ça, un nouvel engouement s’est créé. Cela provient des besoins en terme de mobilité que ce soit dans ou en dehors de l’industrie (techniciens multi-sites, gestion de plusieurs chaînes de production en même temps, …).

Dans ce type de situation, les solutions informatiques sont devenues beaucoup plus ergonomiques  et adaptées grâce aux tablettes durcies et aux PC portables. Ces terminaux embarquent en général moins de puissance qu’un PC plus classique. Les clients lourds des logiciels métiers ne sont en général pas adaptés à ce type de fonctionnement. C’est là que les applications Web apportent un réel plus en terme de légèreté (un simple navigateur) et dans la gestion de la connectivité (pertes de connexion, …).

Linux est, depuis de nombreuses années, un des systèmes d’exploitation leader dans le domaine de l’hébergement de solutions Web. C’est donc une des raisons qui l’amène de plus en plus dans le domaine de l’industrie.

 

Linux et l’industrie 4.0

D’autres cas d’usage auraient pu être détaillés dans cet article comme la robotique, l’arrivée de l’intelligence artificielle, … En tous cas de nombreuses technologies basées ou hébergées sous Linux arrivent et concourent à l’avancée de l’industrie 4.0. Microsoft avance lui aussi sur ces domaines.

Cependant il faut noter que les problèmes de mises à jour intempestives ou forcées de Windows 10 ont refroidi de nombreux acteurs dans le domaine industriel qui se tournent de plus en plus vers d’autres solutions.

Difficile de dire si Linux est un choix d’avenir dans le domaine de l’industrie. Ce qui est sûr c’est qu’il y a une certaine effervescence autour de ce système d’exploitation depuis quelque temps, et que la place qu’il occupe dans le monde de l’informatique grandit.

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