HARDWARE IoT PARA LAS SMARTER CITIES

El hardware IoT es un componente crítico de una solución completa IoT. Las decisiones de hardware afectan el costo de tu producto IoT, la experiencia del usuario, las capacidades de la aplicación y varios puntos más. En este artículo, trataré de ilustrar un poco sobre el hardware IoT para ayudarte a comprender cómo un dispositivo inteligente adquiere, procesa y comunica datos a la nube.

Después de leer encuestas y artículos de diferentes industrias y de orígenes de diversos países, ví que solo alrededor del 20% de los administradores, project managers y demás perfiles que trabajan en IoT tienen experiencia en hardware. Contrariamente, casi el 80% de ellos están familiarizados con la gestión de productos de software.

En IoT, el hardware y el software trabajan juntos en el stack de tecnología IoT.

Administrar productos de hardware requiere habilidades muy diferentes a administrar software. Esa es una de las razones por las que la creación de productos IoT puede ser muy desalentadora para los nuevos e incluso experimentados productores de soluciones para IoT.

Si sos un PM de IoT que proviene del negocio del software, tómate unos minutos para leerte y armarte con toda la información de este artículo.

Basado en un Marco de Decisión de IoT (IoT Decision Framework, el hardware es parte del Area de Decisión de Tecnología. Por lo tanto, vos estás aquí:


¿Por qué necesito entender el hardware de IoT? ¿La ingeniería no toma esas decisiones?

Sí, los ingenieros son responsables de investigar, proponer y ejecutar opciones de hardware para el producto. Pero es importante que el PM participe y guíe la ingeniería en las necesidades del producto final para que puedan elegir la mejor solución. Después de todo, las decisiones de hardware pueden afectar el costo de tu producto, la experiencia del usuario, las capacidades de la aplicación y varios puntos más.

Cuanto más entiendas cómo funciona el hardware, sus matices y su nomenclatura, más poder tendrás para tener conversaciones inteligentes con tu equipo de ingeniería.


Los 4 bloques de construcción del hardware del dispositivo IoT

Con tantas aplicaciones IoT como empresas de IoT, se hace imposible generalizar una arquitectura de hardware. Pero independientemente de la aplicación, todos los dispositivos IoT comparten algunos puntos en común o "bloques de construcción", como se muestra a continuación:


Bloque de construcción 1: Cosa

Defino "cosa" como el activo que se desea controlar o monitorear.

En muchos productos IoT, la "cosa" está totalmente integrada en el dispositivo inteligente. Por ejemplo, pensá en productos como una bomba de agua inteligente o un vehículo autónomo. Estos productos se controlan y monitorean solos.

Pero hay muchas otras aplicaciones en las que la "cosa" está sola como un dispositivo "tonto", y se conecta un producto separado para convertirlo en un dispositivo inteligente.

Esto es muy común en aplicaciones industriales donde las empresas tienen activos existentes, y quieren hacerlos "inteligentes" conectándolos a la nube. Algunos ejemplos incluyen aerogeneradores, motores a reacción, cintas transportadoras, etc.

La razón por la que te señalo esta diferencia es para que sepas que hay diferentes modelos de negocios entre los que se puede elegir. Tu empresa puede decidir construir nuevos dispositivos que sean inteligentes desde el principio, o puede decidir que su propuesta de valor es proporcionar una manera de convertir las cosas existentes en cosas inteligentes, abriendo la puerta a lo que se denomina "oportunidades industriales abandonadas".

Cualquiera de los dos está bien, solo tené en cuenta que esta distinción afectará muchas otras decisiones que tomes para tu producto.

La mayoría de los ejemplos anteriores son productos B2B, pero ¿qué pasa con los productos B2C? En el mundo de los productos de consumo, muchos productos IoT solo incluyen los tres módulos en azul más arriba. Eso es porque la "cosa" que están monitoreando es a menudo un ser humano o el ambiente del hogar. Pensá en un termostato digital.


Bloque de construcción 2: Módulo de adquisición de datos

El módulo de adquisición de datos se enfoca en adquirir señales físicas de la "cosa" y convertirlas en señales digitales que pueden ser manipuladas por una computadora.

Este es el componente de hardware que incluye todos los sensores que adquieren señales del mundo real, como temperatura, movimiento, luz, vibración, etc. El tipo y número de sensores que necesitas dependen de tu aplicación.

Sin embargo, el módulo de adquisición de datos incluye más que sensores. También incluye el hardware necesario para convertir la señal del sensor en información digital para que la computadora la use. Esto incluye acondicionamiento de señal, conversión de analógico a digital, escalado e interpretación.

Para el módulo de adquisición de datos, las consideraciones importantes para enfocarse son:

¿Qué señales físicas necesito medir? (es decir, qué tipo de sensores necesito)¿Cuántos sensores de cada tipo necesito?¿Qué tan rápido debo medir la señal del mundo real? (es decir, frecuencia de muestreo)¿Cuánta precisión necesito en mi medición? (es decir, la resolución del sensor)

Las respuestas a estas preguntas informarán los requisitos para tu módulo de adquisición de datos, así como también te darán una idea de la cantidad de datos que producirá tu dispositivo.

En esta publicación EVOLUCION DE SENSORES PARA IoT, podes leer cómo funcionan los sensores IoT.


Bloque de construcción 3: Módulo de procesamiento de datos

El tercer bloque de construcción del dispositivo es el módulo de procesamiento de datos. Esta es la "computadora" que procesa los datos, realiza análisis locales, almacena datos localmente y realiza cualquier otra operación de computación en el borde (edge computing).

No necesitas ser un experto en arquitectura de computadoras para tener una conversación sólida con tu equipo de ingeniería sobre este módulo. Tu función debe ser comprender el objetivo general del producto y hacer las preguntas correctas que guiarán a tu equipo hacia las decisiones correctas. Las dos consideraciones más importantes para centrarse son:

Potencia de procesamiento (es decir, ¿cuánto procesamiento harás en el borde?)Cantidad de almacenamiento de datos local (es decir, tamaño del disco duro, ¿cuántos datos necesitará almacenar en el borde?)

Las decisiones que vos y tu equipo tomen tendrán una correlación directa con el rendimiento, la funcionalidad, el costo, el tamaño del dispositivo, la vida útil, etc. Discutamos cada una de esas preguntas con más detalle.


¿Cuánta potencia de procesamiento necesitas?

Para determinar cuánta potencia de procesamiento necesita tu dispositivo, debes comenzar por comprender todas las diferentes tareas que debe realizar el dispositivo.

Los elementos que afectarán su decisión incluyen:

¿Cuántos sensores necesitas leer? (Más sensores requerirán más poder de procesamiento).¿Necesitas realizar un control en tiempo real? (Esto definitivamente aumentará la potencia de procesamiento requerida.)¿Tu aplicación necesita realizar análisis en el borde? (Esto también aumentará la potencia de procesamiento requerida.)¿Tiene suficiente capacidad de procesamiento para admitir futuras actualizaciones / versiones de software? (Es probable que tus nuevas y mejoradas actualizaciones de software requieran más poder de procesamiento).¿Cuáles son las limitaciones de tamaño de tu dispositivo?.

¿Cuánto almacenamiento local necesitas?

La cantidad de almacenamiento local que necesitas depende de tu política de retención de datos. Una vez que definas la cantidad de datos que necesitas adquirir, la frecuencia y la cantidad que enviarás a la nube, podrás calcular la cantidad de almacenamiento local que necesitarás como almacenamiento temporal para realizar cálculos o para servir como un búffer en caso de que sea necesario.

Perdés la conexión a la nube

Si se espera que tu producto funcione sin conexión, debes definir durante cuánto tiempo funcionará sin conexión y, por lo tanto, la cantidad de datos que necesitas poder almacenar localmente. Algunas aplicaciones no soportan interrupciones en los datos, ya sea porque la nube no podrá manejar los vacíos de datos o porque tenés un acuerdo legal con el cliente para la continuidad de los datos.


Bloque de construcción 4: Módulo de Comunicaciones

El último bloque de construcción del hardware de tu dispositivo es el módulo de comunicaciones. Este es el circuito que permite las comunicaciones con tu plataforma en la nube y con sistemas de terceros localmente o en la nube.

Este módulo puede incluir puertos de comunicación como USB, serie (232/485), CAN o Modbus, por nombrar algunos. También puede incluir la tecnología de radio para comunicaciones inalámbricas como Wi-Fi, LoRA, ZigBee, etc.

El módulo de comunicaciones se puede incluir en el mismo dispositivo que sus otros módulos, o podría ser un dispositivo separado específicamente para comunicaciones. Este enfoque a menudo se conoce como una "arquitectura de puerta de enlace (gateway)".

Por ejemplo, si tenés tres sensores en una sala que necesitan enviar datos a la nube, es posible que tengas esos sensores conectados a una única puerta de enlace en esa misma sala, y la puerta de enlace consolida estos datos y los envía a la nube. De esa manera, solo necesitas un módulo de comunicaciones, no tres.


La línea de fondo

Como PM IoT, no necesitas ser un experto en todas las áreas del stack de tecnología IoT. Pero sí necesitas una comprensión sólida de los componentes principales y cómo se organiza una solución IoT de extremo a extremo (end-to-end).

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