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Eric StarkloffDa diversi anni National Instruments pubblica un’interessante ricerca sull’evoluzione del settore del collaudo automatico.

Ne abbiamo parlato a Roma in occasione di NIDays 2012 con Eric Starkloff, Vice President, Product Marketing della multinazionale americana.

Qual è lo scopo della ricerca Automated Test Outlook che pubblicate ogni anno?

Sappiamo che una delle difficoltà per tecnici e manager che si occupano di misure e collaudo automatico è rimanere aggiornati sulle tendenze più recenti che possono modificare radicalmente l’evoluzione futura delle metodologie di progettazione e collaudo dei sistemi elettronici.

Avendo la fortuna di fornire tecnologie di collaudo a oltre 30.000 aziende nel mondo, abbiamo anche la grande opportunità di poter raccogliere opinioni da numerosi utilizzatori, che sintetizziamo ogni anno nel nostro rapporto e che ci piace condividere con tutti gli interessati a questo settore.

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Quali sono allora gli spunti identificati quest’anno?

Li abbiamo raggruppati in cinque macro tendenze:

  • Ottimizzazione delle strutture dedite al collaudo
  • Simulazione e misure nel flusso di progettazione
  • PCI Express come interfaccia esterna
  • Proliferazione dei terminali mobili
  • Algoritmi di misura portabili

Cosa intendente per ottimizzazione delle strutture dedite al collaudo?

Tutto nasce dalla crescente consapevolezza che “il costo di sbagliare” è enorme per un’azienda che produce elettronica. E’ ben noto che il costo di rimediare ad un errore cresce esponenzialmente più il progetto si avvicina alla commercializzazione.

Pertanto, sempre più aziende considerano il collaudo non più come un costo legato a un progetto, bensì un investimento remunerativo per evitare costi successivi, che possono essere enormi, legati alla correzione di errori quando è ormai tardi e si rischierebbe di ritardare la commercializzazione di un prodotto o, addirittura, di doverlo richiamare dal mercato perché afflitto da inconvenienti.

La nostra ricerca ha rivelato che “ottimizzato” è il livello ideale di maturità raggiunto quando un’organizzazione di collaudo è in grado di fornire una strategia di test centralizzata che abbraccia l’intero ciclo di prodotto.

Un’azienda deve avere una strategia di investimento disciplinata e innovativa per trasformare l’organizzazione di test attraverso i quattro livelli di maturità: ad-hoc, reattiva, proattiva, e ottimizzata. Ciascun livello include persone, processi ed elementi tecnologici.

Le persone giuste sono richieste per sviluppare e mantenere una strategia di test coerente. I miglioramenti di processo sono richiesti per snellire lo sviluppo di test e il riutilizzo attraverso le fasi di sviluppo del prodotto. E infine, l’impiego di tecnologie di ultima generazione è richiesto per ottimizzare le prestazioni del sistema di collaudo e ridurne il costo industriale.

Da anni si predica l’integrazione tra progetto e collaudo, cosa c’è di nuovo?

La chiave è l’utilizzo della stessa architettura software nel processo di simulazione e in quello di collaudo fisico.

Nelle fasi iniziali di progettazione e simulazione, il software EDA viene usato per modellare sia i comportamenti fisici che elettrici di un prodotto simulato. Essenzialmente, il software EDA è una utility in grado di sfruttare modelli matematici per rappresentare il risultato di un dispositivo in fase di collaudo sulla base di una serie di dati e, infine, di mostrare i risultati al progettista.

Durante le fasi di validazione e verifica dello sviluppo di prodotti, i tecnici utilizzano il software in un contesto leggermente diverso: per automatizzare le misure su un prototipo reale. Tuttavia, alla stregua delle fasi di progettazione e simulazione, il processo di validazione e verifica richiede gli stessi algoritmi di misura di quelli utilizzati dagli strumenti software EDA.

Tradizionalmente, una fonte di inefficienza nel processo di progettazione di un prodotto è il ritardo dello sviluppo del codice di collaudo fintantoché i primi prototipi fisici sono disponibili per il test. Un modo per accelerare questo processo consiste nell’impiego del prototipo software del prodotto utilizzato e sviluppato nella fase di progetto come un dispositivo "virtuale" da collaudare durante la scrittura della codice di collaudo per la caratterizzazione o produzione.

Tramite questo approccio e riutilizzando le stesse modellizzazioni software, è possibile parallelizzare il tempo di sviluppo di software di collaudo sia durante la caratterizzazione che per la produzione con il progetto del prodotto, il che consente di ridurre ulteriormente il time to market.

Da sempre siete i paladini del PCI Express, qual è la sua evoluzione futura?

Ci aspettiamo la crescente diffusione del nuovo standard PXImc (multicomputing). In sostanza, si tratta di una tecnologia molto utile per aumentare le prestazioni dei sistemi di misure e collaudo più avanzati che permette di collegare tra loro in modo più efficiente più schede di controllo presenti nello stesso cestello o rack PCIExpress.

Nei sistemi conformi al nuovo standard PXImc, una scheda periferica o un controller può trasferire grandi quantità di dati ad altissima velocità in modalità peer-to-peer ad un altro controller, senza l’intervento di un sistema centrale.

Un’altra futura evoluzione importantissima sarà probabilmente il nuovo standard Thunderbolt, che è in pratica la trasposizione del PCIExpress su di un singolo cavo in rame. E’ una tecnologia originariamente proposta a Intel con il nome di LightPeak per la quale Apple ha ottenuto un periodo iniziale di esclusiva inserendola come interfaccia di I/O sui più recenti Mac.

Grazie a questa tecnologia, si potranno ottenere le prestazioni di PCIExpress direttamente in un cavo. Ad esempio, grazie all’enorme velocità e bassa latenza supportate da questa interfaccia di nuova generazione, sarà possibile utilizzare un normale notebook come controllore di un sistema di misura e collaudo avanzato.

Molti tecnici si sono innamorati di smartphone e tablet, come si possono integrare in un sistema di collaudo?

Realizzare un’applicazione mobile implica una prima, grossa decisione da prendere: dovrebbe essere nativa del sistema operativo oppure poter essere eseguita direttamente dal browser? Questa scelta può avere un impatto enorme su ogni aspetto dell’applicazione, dalle competenze necessarie per svilupparla alle funzionalità che può includere nel proprio metodo di distribuzione.

Un’applicazione nativa (app) viene stata appositamente progettata per un dispositivo specifico, utilizza API integrate per accedere alle funzionalità e risorse del sistema operativo del dispositivo e deve rispettare regole e standard del costruttore. Le app native sono tipicamente più complesse, più interattive e maggiormente integrate rispetto le applicazioni basate su web. Tuttavia, richiedono competenze e strumenti di sviluppo diversi e specifici per ogni piattaforma (Apple, Android, Windows, etc) che non possono essere riutilizzati da una piattaforma all’altra.

Le applicazioni basate su web e scritte in HTML e JavaScript sono invece ampiamente portabili e distribuite gratuitamente senza la necessità di interagire con un fornitore e il suo “mercato” chiuso. Mentre potrebbe sembrare che le applicazioni web siano in grado di offrire vantaggi enormi rispetto a quelle native, è corretto citare anche i rovesci della medaglia. Le applicazioni eseguibili all’interno di un browser sono circoscritte o talvolta impossibilitate ad accedere alle diverse API integrate nei dispositivi hardware, per cui spesso offrono un’interfaccia utente decisamente meno interattiva e accattivante di una app nativa.

Quale sarà il ruolo delle FPGA nei sistemi di collaudo dei futuro?

Riteniamo che saranno sempre più diffuse. Così come 20 anni fa i microprocessori ci hanno permesso di inventare e realizzare gli “strumenti virtuali”, così oggi e in futuro le FPGA riprogrammabili dagli utilizzatori ci consentiranno di partizionare meglio il carico di elaborazione tra software eseguito dalla CPU ed elaborazione locale del segnale eseguita in tempo reale dalle FPGA.

Le metodologie del collaudo verranno definite tramite degli algoritmi che vogliamo far diventare portatili nel modo più semplice possibile. A secondo delle necessità, la stessa metodologia di progettazione potrà essere sfruttare per realizzare algoritmi che verranno poi eseguiti su controllori centrali universali o su sistemi distribuiti su una o più FPGA. E’ la rivoluzione del prossimo futuro che in National Instruments chiamiamo semplicemente progettazione grafica dei sistemi.

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