Écrans embarqués pour machines tout-terrain

Power Progress International : En termes simples, pouvez-vous expliquer comment les données/informations affichées sur les écrans de la cabine sont accessibles : sont-elles directement depuis la machine/ECU ou via une connexion OBD II (comme dans la plupart des voitures particulières) ?

Mohamed Abd El Salam, Danfoss Power Solutions. (Photo : Danfoss)

(MAES) Mohamed Abd El Salam, gestionnaire de portefeuille senior, IoT et connectivité, Danfoss Power Solutions : Les données affichées sur les écrans de la cabine sont capturées via des signaux CAN reçus du moteur et du système qui y est connecté, qui sont principalement l'ECU et les capteurs.

Du point de vue de l'IoT, l'accès aux données se fait via le bus CAN ou le réseau CANopen, similaire à celui utilisé dans le monde automobile, mais légèrement différent car il n'est pas toujours standardisé comme OBD II. Ainsi, dans de nombreux cas, les données devront être analysées correctement pour obtenir une valeur significative.

Les données peuvent également être récupérées directement à partir de capteurs spécifiques si ceux-ci ne sont pas numérisés et ne diffusent donc pas de données sur le bus CAN. Dans ce cas, les spécifications électriques du capteur doivent être connues pour identifier, par exemple, le rapport tension/dimension.

PPI : Les écrans plus grands des machines tout-terrain sont-ils le résultat de prix d'écran plus bas ou de la nécessité d'afficher des informations plus détaillées sur un seul écran ?

Herman Oberoi, Danfoss Power Solutions. (Photo : Danfoss)

(HO) Herman Oberoi, gestionnaire de portefeuille senior, Affichages, Danfoss Power Solutions : La baisse des prix et le besoin d'informations supplémentaires expliquent la tendance vers des écrans de plus grande taille. Les exigences de gestion de l'espace dans les nouveaux aménagements de cabine sont un autre facteur d'influence ; cela crée le besoin d'afficher des informations consolidées, mais plus détaillées, sur des écrans plus grands, en un seul coup d'œil.

PPI : Bien qu'une résolution d'écran plus élevée puisse potentiellement permettre plus d'informations (cadrans, graphiques, etc.) sur un écran donné, est-il nécessaire d'agrandir les graphiques pour permettre une analyse plus rapide des niveaux de fonctionnement de la machine ?

HO : Oui. Outre des écrans plus grands, il est nécessaire d'avoir des graphiques plus grands, offrant une vue claire des détails pertinents. Les jauges sont un bon exemple où la lisibilité est importante.

PPI : Y a-t-il un inconvénient à utiliser des écrans d’information dans les machines électriques à batterie ?

HO : Cela dépend de la taille de l'application et du nombre d'indicateurs utilisés. Il n'y a toutefois pas d'inconvénient direct, car un écran consomme moins d'énergie que les indicateurs et les groupes analogiques. De plus, il offre à l'utilisateur l'avantage d'avoir beaucoup plus d'informations sur un seul écran.

PPI : Une plus grande profondeur d'informations télématiques sera-t-elle disponible dans les systèmes IHM du futur proche, permettant à l'opérateur d'avoir une meilleure compréhension de l'état de la machine ?

MAES : Nous constatons déjà une utilisation accrue des données télématiques dans les IHM, et d'autres domaines verront le jour prochainement. Tout dépend de ce que le fabricant de la machine souhaite programmer dans l'écran. Parmi les cas d'utilisation, on peut citer la notification des mises à jour logicielles disponibles, la visualisation en temps réel de l'état de la machine pour la maintenance prédictive et d'autres paramètres de conformité des performances spécifiques aux constructeurs pour fournir des services complémentaires. L'implication de l'opérateur est un élément important à prendre en compte pour les mises à jour logicielles. Pour des raisons de sécurité, l'installation d'un nouveau logiciel machine doit être approuvée par l'opérateur.

Nous observons de nombreuses communications bidirectionnelles entre les machines et les portails, rendues possibles par la télématique. Pour alléger la charge de traitement, les données collectées sur la machine sont idéalement transférées hors ligne pour traitement. Les recommandations OEM générées à partir de ces données (machine nécessitant une inspection ou un entretien, par exemple) sont ensuite renvoyées à l'IHM de la machine pour que l'opérateur puisse les appliquer. Cette technique peut être utilisée par les OEM ou les concessionnaires pour vendre des services et des programmes de maintenance. Un autre exemple pourrait être le suivi des travaux, où un opérateur de machine peut indiquer sur l'écran qu'un projet ou une tâche pour un client spécifique est terminé, ce qui enverrait ensuite un message à un portail au siège social.

PPI : Comment l'IA contribuera-t-elle à éliminer les complications liées aux systèmes IHM ? Peut-on compter sur l'IA pour prendre des décisions critiques concernant le fonctionnement des machines ?

MAES : L'IA, et plus particulièrement l'IA générative, crée de nombreuses opportunités et avancées dans de nombreux secteurs. Le secteur des véhicules tout-terrain explore encore les meilleures façons d'exploiter cette technologie pour accroître la productivité et l'efficacité des machines et des opérateurs. À mesure que les algorithmes évoluent avec des codes plus auto-apprenants, l'IA offre de nombreuses possibilités de simulation virtuelle des environnements machines et facilite les tests de nouvelles applications plus rapidement et plus facilement.

Les fonctionnalités autonomes pourraient certainement intégrer l'IA, notamment lorsqu'une machine peut prendre le relais de l'opérateur pour effectuer une tâche avec plus de précision et de sécurité. Quant à savoir si l'IA peut être utilisée pour prendre des décisions opérationnelles critiques, c'est une possibilité, mais elle pourrait être transmise à l'opérateur sous forme de recommandation via une IHM, sans jamais être exécutée de manière totalement autonome. La réglementation et la législation relatives à l'IA sont encore floues, mais nous assisterons probablement à une plus grande clarté et à une meilleure harmonisation dans les années à venir.

PPI : On observe une légère réaction négative sur le marché des véhicules de tourisme, où les constructeurs automobiles réduisent leur présence sur les écrans et ajoutent davantage de boutons physiques/directs (notamment pour les opérations de base, le chauffage, la ventilation et la climatisation, etc.). Le même phénomène se produit-il sur le marché des véhicules tout-terrain ?

Le Danfoss DM430E. (Photo : Danfoss)

HO : Le marché des véhicules tout-terrain suit généralement celui des voitures particulières en termes d'IHM. Nous observons également une certaine tendance à conserver les boutons physiques, ainsi que les claviers CAN sur l'accoudoir, dans certaines régions et pour certaines applications où les préoccupations en matière de sécurité sont plus importantes.

En Chine, de nombreux constructeurs automobiles tout-terrain avec lesquels nous travaillons privilégient les écrans à boutons. Ils disposent généralement d'au moins huit à dix boutons configurables pour les raccourcis et l'affichage de certains écrans. Il en va de même pour de nombreux constructeurs européens.

De même, dans certaines applications – machines utilisées dans l'exploitation minière ou sur terrain difficile, par exemple – l'opérateur n'est pas censé consulter l'écran fréquemment. La présence de claviers CAN sur l'accoudoir ou de boutons de raccourcis d'informations rapides peut aider l'opérateur à se concentrer sur sa tâche sans perdre de temps à naviguer entre les écrans pour trouver des informations spécifiques.

PPI : Existe-t-il une hiérarchie des informations affichées sur les écrans, acceptée par l’industrie, pour permettre un accès plus rapide aux informations critiques et pour aider les opérateurs lorsqu’ils se déplacent entre les machines ?

HO : Nous ne connaissons pas de hiérarchie standard pour les informations affichées sur les écrans.

PPI : Les écrans tactiles sont connus pour leur caractère capricieux, car la température et la poussière peuvent affecter leur fonctionnement. Nombre d'entre eux ne peuvent pas être utilisés avec des gants (sauf s'ils sont dotés d'une surface tactile spéciale). Comment améliorer ce problème ? La matrice tactile peut-elle être améliorée pour garantir qu'une simple pression sur un bouton virtuel déclenche la réponse souhaitée ?

HO : La possibilité d'utiliser un écran tactile avec des gants est une exigence pour les engins tout-terrain. Cette exigence peut être satisfaite grâce à l'utilisation d'écrans tactiles résistifs plutôt que capacitifs. De plus, le menu utilisateur doit être conçu pour éviter les manipulations accidentelles, et les éléments critiques font généralement l'objet d'invites de confirmation.

PPI : Les rayures sur les écrans tactiles entravent-elles également leur bon fonctionnement ? Si oui, comment résoudre ce problème ?

L'écran du Danfoss DM1000B. (Photo : Danfoss)

HO : Oui, les rayures peuvent gêner les fonctions tactiles et la visibilité de l’écran. Il existe des écrans plus robustes offrant une meilleure protection contre les rayures. Bien que plus onéreux, ils sont judicieux pour les applications les plus exigeantes du secteur tout-terrain. La série Danfoss DM est un exemple d’écran utilisant ce type d’écran plus robuste. Danfoss teste et sélectionne des composants d’écran conçus pour résister aux manipulations brutales. Les écrans de la série DM ont été testés et ont prouvé leur résistance à la chute d’une balle de 536 grammes d’une hauteur d’un mètre, démontrant ainsi leur résistance aux fissures et aux rayures.

PPI : Comment les systèmes de connexion (connecteurs de câbles, etc.) ont-ils été améliorés pour offrir une meilleure facilité d'installation aux OEM ?

HO : Les connecteurs Poka-yoke pour éviter un câblage incorrect et les connecteurs personnalisés à clé pour faciliter le câblage sont quelques-unes des méthodes que nous mettons en œuvre dans tous les développements futurs.

Certains ports, comme Ethernet, ont des normes de brochage de facto, mais sinon, il est généralement requis et attendu par les clients de conserver les mêmes brochages et positions de port pour la migration vers de nouvelles plates-formes, car cela nécessite peu d'efforts du côté OEM.

PPI : Comment un plus grand nombre de capteurs et une technologie de détection améliorée ont-ils contribué à une meilleure expérience IHM ? Sommes-nous arrivés à une saturation d'informations due au nombre croissant de sources de données ?

HO : La technologie de détection n'a pas contribué à améliorer l'expérience IHM, si ce n'est l'augmentation de la vitesse et de la qualité des informations échangées. L'augmentation du nombre d'entrées dans ces capteurs pour différents cas d'utilisation a facilité l'automatisation de certaines opérations, mais du point de vue de l'IHM, cela n'a pas beaucoup changé, si ce n'est la possibilité de visualiser les informations de ces capteurs sur le cluster.

La quantité d'informations attendues par l'opérateur et celles généralement fournies sont bien équilibrées. Cependant, un excès d'informations ou de notifications peut distraire l'opérateur et engendrer des problèmes de sécurité. Même en l'absence de risques environnementaux inhérents, la gestion des informations à l'écran tout en effectuant des tâches sur la machine peut s'avérer complexe pour l'opérateur.

PPI : Certaines entreprises de Tier ont présenté des commutateurs holographiques, qui offrent le double avantage d'être visibles dans des conditions de faible luminosité et de ne pas être affectés par la poussière. Est-il probable que ces commutateurs gagnent du terrain sur le marché ?

HO : Le cas d’utilisation est certainement logique, mais il doit être validé par davantage d’OEM et d’utilisateurs finaux pour évaluer son potentiel futur.

PPI : Au-delà de l’intégration d’écrans plus grands dans le tableau de bord – et notamment avec les chargeuses-pelleteuses – serait-il possible/réalisable d’avoir une série d’écrans montés sur le siège de l’opérateur et qui tourneraient avec le siège pour soutenir le fonctionnement des machines à l’avant et à l’arrière de la machine ?

HO : Oui, c’est possible, et certaines applications pourraient en bénéficier. D’ailleurs, on observe déjà l’intégration d’écrans dans les accoudoirs.

PPI : Il est possible qu'à l'avenir, des alertes soient affichées sur les vitres des fenêtres. Cela ne serait-il pas considéré comme potentiellement dangereux en raison de la notification bloquant la vue du conducteur ?

HO : Le type d'informations affichées sur l'écran et leur mode d'affichage déterminent leur valeur ajoutée. En cas d'alertes critiques, il peut être plus pratique et plus sûr de voir les informations affichées dans le champ de vision du conducteur. Dans certaines voitures particulières haut de gamme, par exemple, les instructions de navigation affichées de manière contextuelle permettent au conducteur de continuer à regarder par la fenêtre tout en utilisant les informations pour effectuer les actions nécessaires. Bien que cet exemple ne soit pas totalement applicable au secteur des véhicules tout-terrain, s'il est souvent nécessaire de détourner le regard de la fenêtre pour consulter des informations sur un écran, cela pourrait devenir un problème de sécurité plus important que des graphiques translucides bloquant la vue du conducteur. Si l'information devient une distraction, elle doit rester affichée sur un écran.

Le Danfoss DM700 dans la chargeuse compacte électrique à batterie Elise 900. (Photo : Danfoss)

PPI : Lorsqu'il s'agira d'utiliser des écrans dans les machines tout-terrain, sera-t-il possible d'éviter les affichages qui affichent des « données pour le plaisir des données » – affichant des informations simplement parce que c'est possible, et non parce que cela en vaut la peine pour l'opérateur.

HO : C’est l’objectif de la plupart, voire de toutes, des applications d’affichage d’informations. L’art consiste donc à simplifier l’affichage du point de vue de l’utilisateur, en présentant et en regroupant les informations utiles de manière logique, facile à utiliser et évitant les distractions inutiles.

En fin de compte, ce pouvoir appartient au fabricant de la machine. Les écrans des machines ne sont pas de simples moniteurs ; ce sont de petits ordinateurs dotés d'une puissance de traitement et de capacités d'affichage. Des fournisseurs comme Danfoss fournissent ces écrans programmables aux OEM, qui utilisent ensuite du code C, l'éditeur graphique du fabricant de l'écran ou une application open source pour déterminer les informations à afficher et leur organisation.

Il est intéressant de noter que le développement graphique de ces machines, surtout pour les nouvelles machines dotées d'écrans plus grands, prend un temps considérable. Près de la moitié du temps de développement est consacrée uniquement à l'affichage graphique, tandis que l'autre moitié est consacrée au développement d'applications pour l'hydraulique, la direction et toutes les interactions entre les composants. Bien que l'affichage ne représente qu'une petite partie de la machine, il représente une part importante du travail de développement. C'est pourquoi Danfoss s'efforce de standardiser le développement en utilisant des widgets, soit via ses propres tableaux de bord et éditeurs graphiques, soit via des éditeurs open source avec davantage de bibliothèques.

PPI : Les technologies de l’information sur écran (sous toutes leurs formes) deviendront-elles redondantes à mesure que de plus en plus de machines seront télécommandées ou autonomes ?

HO : Nous sommes loin des machines entièrement autonomes, où l'opérateur n'aura plus besoin d'informations sur écran. Des considérations de sécurité nécessitent la présence d'un opérateur dans la cabine ou à proximité, et dans les deux cas, un cluster IHM pour surveiller et superviser la machine, même en cas d'autonomie complète.

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