System on Demand – Agiler Systementwicklungsprozess
Überblick
System on Demand (SoD) ist ein agiler Systementwicklungsprozess, der modulare und Standardkomponenten nutzt, um Validierungs- und Funktionstestsysteme für LRU-Hardware, Embedded-Software-Algorithmen, Hardware-in-the-Loop (HIL oder HWIL), Integrationslabore und mehr zu entwerfen, zu integrieren und bereitzustellen. Während andere Parteien noch mit einem linearen Integrationsmodell arbeiten, bietet SoD mehrere parallele Tasks, die mit Komponenten der Testlösung beginnen, die sich im Laufe der Programmentwicklung wahrscheinlich nicht ändern werden. Tasks im Zusammenhang mit Komponenten, für die mehr Flexibilität hinsichtlich Änderungen erforderlich ist, wenn die Testanforderungen finalisiert werden, werden am Ende der Integration ausgeführt. Dieses automatisierte Verfahren führt zu einer schnelleren Bereitstellung der Testplattform.
Der SoD-Entwicklungsprozess wurde von der SET GmbH und Tech180, jetzt Teil von NI Test & Measurement bei Emerson, erstellt.
Es muss immer getestet werden, aber die Verfahren ändern sich. Mit den modularen, rekonfigurierbaren Plattformen von NI können Sie die schwierigsten Herausforderungen schneller lösen.
Inhalt
Das Problem
Die Luft- und Raumfahrt ist im Wandel. Reisen im Weltraum und fliegende Autos werden immer greifbarer. Für die flugzertifizierten Produkte der Zukunft werden mehr Funktionen und komplexere Software und Bedienelemente erforderlich sein, die in kürzeren Zeiträumen getestet und bereitgestellt werden müssen.
In einer idealen Welt wird der Zeitplan für die Testausrüstung vorgezogen, um ihn an das Innovationstempo anzupassen. Sie würden mit stabilen Anforderungen starten, die längerfristigen Anpassungen hinzufügen und dann Tests, korrigierte Versionen und Überarbeitungen in Angriff nehmen.
In der realen Welt verlagern sich Arbeit und Risiko auf einen späteren Zeitpunkt im Projekt. Verzögerungen beim Empfang von Vorgaben und Überarbeitungen aufgrund wechselnder Anforderungen führen zu kritischen Situationen in der letzten Minute. Die Kosten steigen, wenn die Frist näher rückt. Nachbearbeitungen während der Integration sind zeitaufwändig.
Auch wenn es den Anschein hat, als könnten Sie die Herausforderungen bewältigen, indem Sie zu einem früheren Zeitpunkt starten, ist die Risikokontrolle der Kern des Problems. Wenn der gesamte Systementwurf im Voraus festgelegt wird, stellt dies eine Schwachstelle dar, wenn sich die Anforderungen im Laufe des Programms ändern. Ihre anfänglichen Entscheidungen können über den Erfolg eines Projekts entscheiden, da sich die Kosten und die Zeit für Änderungen später schnell summieren. Entscheidungen über die weniger riskanten Teile des Testsystems können nicht von den riskanteren Teilen getrennt werden. Eine falsche Entscheidung führt zu Verzögerungen und Budgetüberschreitungen. Der Druck, alles richtig zu machen, ohne spätere Änderungen vorzunehmen, ist immens – und unrealistisch.
Was wäre jedoch, wenn Sie Teile des Systems fertigstellen und validieren könnten, bevor eine Entscheidung über die riskanteren Teile getroffen werden muss? Was wäre, wenn Sie die benötigte Absicherung erhalten, bevor Sie sie benötigen?
Was Sie wirklich brauchen, sind umfassende Tests Ihres Programms. Erfahren Sie, wie NI während des gesamten Programms eine Testabdeckung zur Verfügung stellt, nicht nur eine Testreihe am Ende des Programms.
Die Lösung
SoD ist der erste agile Systementwicklungsprozess überhaupt, mit dem einzelne Teile eines Systems Einheit für Einheit spezifiziert, entworfen, gebaut und validiert werden können. Anstelle eines langwierigen Wasserfallprozesses erhalten Sie ein hochmodernes System, das Ihr Risiko senkt. Darüber hinaus ist es in Wochen statt Monaten fertig, ohne Ihr Budget zu sprengen.
Von Hardware- und Softwarekonfigurationsdiensten bis hin zu vollständigen Standardisierungslösungen kann NI Ihnen dabei helfen, Ihr Testprogramm zu beschleunigen und Ihrer Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein.
Agile Systementwicklung
Es ist ein vertrautes Szenario: Ein schwerfälliger und zeitaufwändiger Prozess bedeutet, dass Sie warten müssen, bis der gesamte Entwurf des Testsystems abgeschlossen ist, bevor Sie mit dem eigentlichen Aufbau beginnen können. Infolgedessen ist das System nicht rechtzeitig fertig, wodurch das Projekt verzögert und das Budget gesprengt wird. Außerdem schnellt der Stresslevel in die Höhe.
In diesem Fall ist unser agiler Entwicklungsprozess von besonderer Bedeutung. Nicht immer liegen zum geforderten Startzeitpunkt alle Produktanforderungen vor, die für die Erstellung eines Testgeräts benötigt werden. Wir können mit den Informationen beginnen, die Sie haben. Dank unserer Architektur können wir später verschiedene Änderungen vornehmen – ohne nennenswerte Kosten oder Auswirkungen auf den Produktionszeitplan.
NI verwendet einen einzigartigen agilen Entwicklungsprozess, um ganze Teile des Testsystems fertigzustellen, noch während andere Anforderungen finalisiert werden. Wir unterteilen den Entwurf in stabile Anforderungen und sich ändernde Anforderungen. Dadurch können wir früher mit der Erstellung beginnen und gleichzeitig Raum und Schnittstellen für die Integration von Objekten schaffen, die später hinzukommen.
Ohne die Verzögerungen eines serialisierten Wasserfallprozesses können wir entwickeln und sogar bei einzelnen Anforderungen Komponententests durchführen. Eine solche Segmentierung des Systems sorgt für eine größere Anpassungsfähigkeit, reduziert Risiken und gewährleistet, dass Ihr Projekt im Zeitplan bleibt. Der unflexible Entwurfsprozess gehört der Vergangenheit an.
Abbildung 1: Implementieren Sie einen Testsystementwicklungsprozess, bei dem unvermeidliche Verzögerungen durch den Entwurf und die Validierung von Testlösungen am Ende des Programms vermieden werden.
Modulare und standardisierte Hardwareimplementierungen
SoD-Testsysteme bestehen aus COTS-Hardwarekomponenten, die Standard-Signalkonnektivität, Verkabelung und Rack-Infrastruktur sowie modulare Signalaufbereitung und Instrumentierung umfassen. Daher verfügen die meisten Signaltypen über vorkonfigurierte, handelsübliche Entwürfe, die bereits hinsichtlich Kompatibilität und Funktion validiert sind. Zu jedem Signaltyp gibt es eine umfangreiche Dokumentation.
Durch unsere modulare Architektur und den agilen Prozess werden kostspielige Punkt-für-Punkt-Verkabelungen und benutzerdefinierte Entwürfe vermieden. Wir können vom ersten Tag an mit dem Aufbau und der Verifizierung von Funktionen beginnen, sodass das System in Wochen statt Monaten geliefert werden kann.
NI verwendet für die Signalklassifizierung beim Aufbau Ihres Luft- und Raumfahrt-Testsystems einen Standardansatz.
Darüber hinaus können die Testingenieure und Testingenieurinnen von NI diese Systementwürfe mit verschiedenen Fehlerbedingungen zu Verifizierungs- und Validierungszwecken verbessern. Benutzerdefinierte Verbindungen ermöglichen das Umschalten zwischen realer Hardware und simulierten Geräten. Auf diese Weise können Sie verschiedene Testszenarien abdecken und in frühen Projektphasen mit dem Testen beginnen, ohne dass alle Komponenten zur Verfügung stehen.
Erfahren Sie, wie wir mit unserem Blackbox-Ansatz Ihr System entwickeln können, während wir gleichzeitig auf das Ausreifen weiterer Anforderungen warten.
Alle in der Luftfahrt gängigen Schnittstellen sind vorhanden.
Als Teil unserer Architektur haben wir 80 der gängigsten Signaltypen vorentwickelt und standardisiert. Durch die Verwendung dieser bereits validierten Signale können wir die Entwicklungs- und Testrisiken Ihrer Projekte reduzieren.
Einfache Fehlersuche.
Unsere Systeme verfügen über integrierte oder externe Selbsttests, sodass Sie die Ursache von Fehlern schnell überprüfen können. Darüber hinaus erleichtern unsere kabelgebundenen Verbindungen die Wartung und Änderung des Systems. NI stellt stets vollständige Zeichnungen, eine Stückliste und die Dokumentation der Signalverfolgung zur Verfügung.
Einbindung in Ihre vorhandene Software und Ihren Modellierungsworkflow
Das SoD-Verfahren wird in einem System mit offener Architektur abgeschlossen. Die Testsoftware innerhalb des LRU-Systems wird an die zu prüfende Phase des Lebenszyklus angepasst, während die Hardware weitgehend unverändert bleibt.
SoD nutzt auch Abstraktionsschichten, um zwischen dem Softwarestapel der Testentwicklung und der Hardware zu kommunizieren. Auf diese Weise können Änderungen an der Testsequenz oder der Benutzeroberfläche vorgenommen werden, ohne dass sich dies auf die Kommunikationsschnittstellen zur Testhardware auswirkt.
Sie müssen sich nicht zwischen veralteter Hardware und der Verwaltung fortlaufender Software-Upgrades entscheiden. Mit dem I/O-Server-Ansatz von NI können Sie Ihre aktuelle Softwareumgebung beibehalten und gleichzeitig von den neuesten Innovationen in der Testsystemarchitektur profitieren.
Die Kommunikationsschnittstellen zum Testen von Hardware, Kernsystembetrieb und Utility-Software basieren alle auf handelsüblichen Softwaretools, von einer Industriestandard-Testprogrammiersprache bis hin zu mehreren Teilen der unterstützten Entwicklungsumgebung.
LabVIEW, LabVIEW FPGA und LabVIEW Real Time
LabVIEW ist eine grafische Programmierumgebung, mit deren Hilfe Testingenieure und Testingenieurinnen mit der Instrumentierung kommunizieren und Daten in LRU-Validierungs-, HIL- und Produktionstestsystemen erfassen. Im Rahmen des SoD-Prozesses übersetzen wir Ihre spezifischen Anforderungen in strukturierte und transparente LabVIEW-Anwendungen. Die Module LabVIEW FPGA und LabVIEW Real Time ermöglichen die Erzeugung von Real-Time-Anwendungen und FPGA-Code in LabVIEW. Die LabVIEW-Schulung ist eine der vielen Serviceleistungen, die im Rahmen des SoD-Verfahrens angeboten werden.
TestStand
TestStand ist eine leistungsstarke Software, mit der Sie Testsequenzen strukturieren und durch eine einfache Konfiguration darstellen können. Unsere erfahrenen und zertifizierten TestStand-Entwickler*innen (CTD) und -Architekt*innen (CTA) unterstützen Sie schnell und effizient bei der Erstellung einer leistungsstarken Testlösung sowie von Bedienoberflächen und benutzerdefinierten Schrittweitebibliotheken.
VeriStand
Die Software VeriStand ermöglicht die Konfiguration von Datenerfassung und -protokollierung, die Sequenzierung von Echtzeitprüfsequenzen und die Integration von Simulationsmodellen während der schnellen Inbetriebnahme Ihres Steuer-, Regel- und Überwachungssystems.
Integration von Drittanbietersoftware
Unabhängig von den Tools, die Sie für den Aufbau Ihres aktuellen Softwareworkflows ausgewählt haben, ist SoD auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten. Wenn Sie Tests in Python durchführen möchten, können Sie dies auch tun. Unsere Real-Time-Software ist speziell auf die MathWorks® Simulink®-Software als Modellierungsumgebung abgestimmt. Wenn Sie Ihre Modelle auf Ihrem eigenen Server statt in unserem PXI-Controller ausführen möchten, können wir hierbei Unterstützung bieten. Wir arbeiten unablässig daran, dass sich Hardwareänderungen so wenig wie möglich auf Ihren bevorzugten Arbeitsablauf auswirken.
MathWorks MATLAB®-Software und Simulink-Software
Simulationsmodelle jeglicher Art sind ein großer Bestandteil vieler Embedded-Software- und HIL-Echtzeit-Testsysteme in der Luft- und Raumfahrt. VeriStand unterstützt nativ die Integration der MathWorks MATLAB-Software und Simulink-Softwaremodelle in dieser Echtzeitumgebung. Wir unterstützen Sie gerne bei der Integration. Sollten die Modelle etwas größer ausfallen, können wir Ihnen unsere Softwarearchitektur (Reflective Memory Network mit dedizierten Simulationscomputern) für besonders rechenintensive Modelle und deren Integration in die VeriStand-Echtzeitumgebung zeigen.
Python
Verwenden Sie Python als Standard-Entwicklungsumgebung für die Testautomatisierung und verfügen Sie bereits über validierte und zertifizierte Testsequenzen? Sie möchten Ihre Testumgebung modernisieren, scheuen aber den Aufwand, bestehende Softwaremodule anzupassen?
NI kann Sie bei der Integration Ihrer vorhandenen Softwareanwendungen unterstützen und Ihnen die vielen Möglichkeiten aufzeigen, wie Sie die NI-Toolchain einfach und bequem in Ihre vorhandene Python-Testumgebung integrieren können.
Vorteile der Zusammenarbeit mit NI
Wenn Sie die Erstellung von Testsystemen auslagern möchten, benötigen Sie einen Partner, der Ihre Sprache spricht und die erforderlichen Systemanforderungen und den entsprechenden Abdeckungsbereich bereitstellt. Die modulare Open-Source-Architektur von NI hilft Ihnen und Ihrem Anbieter, die gleichen Anforderungen an den Kontakt des Produkts zu erfüllen. NI kann Lösungen in verschiedenen Formaten liefern, von Stücklisten bis hin zu schlüsselfertigen Systemen und allem, was dazwischen liegt.
Sie müssen in der Regel nicht für jede Anforderung eine Leistungsbeschreibung angeben. Teilen Sie uns stattdessen mit, über welche Schnittstellen Ihr Produkt verfügt. Wir entwickeln dann die Lösungen, um die Anforderungen der einzelnen Schnittstellen zu erfüllen. In den meisten Fällen haben wir bereits eine Lösung für etwa 80 Prozent eines Testsystems, sodass wir uns auf die riskanteren Teile des Systems konzentrieren können.
Wiederverwendung und Erweiterung mit SoD
Bei SoD benötigen Sie nicht für jeden neuen Prüfling ein separates Testsystem. Stattdessen können frühere Entwürfe wiederverwendet und erweitert werden. Basierend auf Ihren neuen Anforderungen können wir die Schnittstellen analysieren, die erweitert werden müssen, die erforderlichen System-Zusatzpakete definieren und das System entsprechend konfigurieren. Anschließend können Sie entscheiden, was als Nächstes kommt: Wir stellen Ihnen die Anleitung und die Dokumentation zur Verfügung, damit Sie mit der Installation fortfahren können – oder wir kümmern uns um die notwendigen Anpassungen gemäß Ihren Wünschen.
Mit SoD beträgt die erforderliche Vorlaufzeit, um ein Testsystem zur Verfügung zu stellen, nur 12 bis 15 Wochen. Darüber hinaus stehen die gesamte Entwurfsdokumentation und die Spezifikationen kurz nach Projektstart zur Verfügung. Die komplette Simulationsumgebung erhalten Sie direkt nach Abschluss des Entwurfs.
Die gesamte Konfiguration wird in der Angebotsphase abgeschlossen. Folglich erhalten Sie von Anfang an ein vollständiges Bild Ihres Systems sowie seiner Fähigkeiten und Funktionen. Anhand dieser Dokumentation wird ein genauer Liefertermin gewährleistet, den Sie auch in Ihrem Angebot finden.
Der Schlüssel zur digitalen Souveränität
Mit SoD erhalten Sie ein offenes System einschließlich der gesamten Dokumentation und Entwurfsdaten, mit denen Sie Ihr Testsystem vollständig verstehen und sich autonom an die raschen Änderungen der Marktanforderungen anpassen können. So können Sie über einen langen Zeitraum unabhängig von Drittanbietern agieren. Gleichzeitig kann NI Ihnen dabei helfen, mühsame Entwicklungsaktivitäten zu reduzieren. Mit SoD erhalten Sie einen vollständigen Überblick über alle Signale innerhalb der Hardware und Software, sodass das gesamte Fachwissen über das Testsystem in Ihrem Unternehmen verbleibt.
