Considérations spécifiques à la navigation dans les décisions de construction ou d'achat pour des projets de contrôle embarqué industriel

Aperçu

Il est difficile de décider s'il faut construire ou acheter des composants pour votre projet embarqué. Vous pouvez construire des contrôleurs à partir de zéro, mais cela implique des coûts et des risques énormes. Cependant, les options prêtes à l’emploi ne répondent pas toujours aux exigences spécialisées des applications industrielles complexes.

Pourquoi ne pas envisager une troisième option, construireetacheter ?

Il existe plusieurs considérations susceptibles de rencontrer lorsque vous décidez de construire ou d'acheter. Découvrez comment une approche prête à l’emploi personnalisable peut vous aider à équilibrer les compromis étant donné les exigences et les risques uniques associés aux applications industrielles complexes.

Contents

Coût

Comprendre les compromis sur le coût total de la construction ou de l'achat est une tâche difficile mais importante. Bien sûr, vous devez prendre en compte le coût de votre compte de matériaux (BOM), mais il existe une longue liste de coûts à court et à long terme associés à la conception de cartes personnalisées qui n’est pas toujours bien pris en compte.

Aucun responsable de conception ne veut être dans une situation où le coût du développement est sous-estimé au point où le projet n'est plus rentable. Mais la réalité est que le temps de développement (et donc le coût) est souvent sous-estimé : seuls 41 % des projets de contrôle et surveillance se terminent dans les délais.

Pour vous aider à mieux comprendre le coût total de possession, voici un résumé des coûts liés à une conception de carte de contrôle entièrement personnalisée :

  • Développement:
    • Conception matérielle
    • Développement logiciel (y compris la sélection, l’intégration et la vérification de la pile logicielle)
    • Conception mécanique
    • Sélection et gestion des fournisseurs de composants
    • Test (y compris le test et la vérification de logiciels et matériels, les tests de performances du système, les certifications environnementales, les chocs et les vibrations et la validation thermique)
    • Intégration de système
    • Documentation
    • Outils de conception (si vous ne les avez pas déjà)
  • Fabrication :
    • Outils
    • Coût de montage
    • Test en production
  • Coût du composant
    • BOM
  • Ingénierie de maintenance
    • Gestion des stocks (ceci peut impliquer des modifications au fur et à mesure que les composants arrivent en fin de vie, ou les coûts liés à la maintenance d’un inventaire de pièces de rechange)
    • Maintenance logicielle (maintenance du système d'exploitation et du driver, tests de régression)
    • Support client
    • Coût de mise à niveau
    • RMA

Ce sont beaucoup de coûts à envisager ! Comparez cela à une solution commerciale prête à l’emploi (COTS). Les fournisseurs commerciaux peuvent non seulement vous minimiser les coûts de développement, mais aussi utiliser leur puissance d’achat pour acheter des composants à un prix bien inférieur, car ils achètent généralement en volume beaucoup plus élevé.

Les fournisseurs commerciaux peuvent également transférer les coûts d'ingénierie supportés. Par exemple, les relations étroites entre les fournisseurs de NI nous donnent un aperçu des feuilles de route auxquelles la plupart de nos clients n’ont pas accès. Nous transmettons cette prévision à nos clients en concevant des produits avec des cycles de vie très longs (15 ans pour les produits CompactRIO) et des chemins de mise à niveau transparente. Pour les applications industrielles avec de longs déploiements sur le terrain, ce type de support est essentiel.

Si un fournisseur commercial peut réduire les coûts grâce à la marchandisation, y a-t-il déjà une situation dans laquelle le coût du développement en interne serait inférieur ? Lorsque vous évaluez un produit COTS qui semble trop cher, vous devriez demander :

  • N'utiliserai-je qu'un petit pourcentage des fonctionnalités offertes par ce produit ?
  • Dois-je redéfinir ce produit de manière à augmenter considérablement les coûts de développement, car il ne tient pas bien dans le système ?

Si la réponse à l’une de ces questions est « oui », le produit COTS peut être trop cher car ce n’est tout simplement pas le bon produit pour vous. Si la réponse est non, il est probablement temps de jeter un œil et d’évaluer si vous sous-estimez vos coûts, en particulier les coûts de maintenance, car ils ont tendance à être le plus négligés.

Volumes

Les considérations relatives au volume des produits finaux sont étroitement liées aux considérations relatives au coût. La plupart des responsables de conception comprennent qu’à des quantités inférieures, les solutions COTS deviennent de plus en plus attrayantes. Cependant, il est trop simple d’avoir un seuil général et de l’appliquer à chaque décision de construction ou d’achat.

La clé est de déterminer le « point de croisement » où la construction devient plus rentable que l’achat. Autrement dit, lorsque les coûts d’ingénierie non récurrents (NRE) peuvent être amortis sur une quantité suffisamment importante que le coût de développement par unité est compensé par des économies de coût des composants. Plus vous comprenez mieux tous les coûts (y compris l’ingénierie de maintenance) et le facteur dans le risque de dépassement de budget et de temps, plus vous avez une meilleure idée de ce qui est le véritable point de croisement.

 

Point de croisement

N’oubliez pas que la plupart des fournisseurs ont une stratégie de tarification pour les clients OEM qui leur permettra de réduire les prix pour des quantités plus élevées. Cette économie de coûts doit également être prise en compte lors de l'évaluation des coûts.

Time to Market

Il estpresque toujours plus rapided’acheter COTS que de construire une conception personnalisée.

Cependant, bien que ces options soient probablement encore plus rapides que la conception entièrement personnalisée, de nombreuses options de COTS peuvent nécessiter un développement logiciel important pour manœuvrer autour de fonctionnalités fixes définies par le fournisseur.

Chez NI, la personnalisation de notre plate-forme nous permet de réduire le temps de développement, même par rapport aux autres options COTS. En moyenne, les équipes de conception qui utilisent la chaîne d'outils NI terminent leurs projets en environ la moitié du temps avec des équipes de conception de taille inférieure à la moitié. Par exemple, la société de stockage de l’énergie, Dynapower, a accéléré son temps de développement de 72 semaines à 24 semaines en utilisant la plate-forme NI .

Il y a plus d'avantages d'accélérer le développement que d'économiser les coûts d'ingénierie. La mise sur le marché plus rapide de votre produit entraîne souvent une augmentation des parts de marché et vous donne un avantage par rapport à vos concurrents. Dans les industries où l'innovation et la concurrence sont élevées, le délai de mise sur le marché peut être essentiel pour le succès de votre projet. 

Coût d'opportunité

Vous devez également prendre en compte le coût d'opportunité associé à un temps de développement plus long. Geoffrey Moore traite en détail du concept de noyau vs contexte dans le livre Dealing with Darwin : Les grandes entreprises innovent à chaque phase de leur évolution. Selon Moore :

  • Lenoyauest toute activité créant une différenciation sur le marché cible, entraînant des prix Premium ou une augmentation du volume
  • Lecontexteest toute activité qui ne différencie pas votre entreprise du point de vue du client

Moore explique encore : « Le noyau est ce que les entreprises investissent leur temps et leurs ressources dans ce que leurs concurrents ne font pas. Le noyau est ce qui permet à une entreprise de gagner davantage d’argent et/ou de marges, et de rendre les personnes plus attrayantes à une entreprise que ses concurrents. Le noyau donne un pouvoir de négociation commercial : c'est ce que les clients veulent et ne peuvent pas obtenir de quelqu'un d'autre. »

Noyau ou contexte

Les équipes d’ingénierie tombent souvent dans le piège d’investir la plupart de leur temps et de leurs efforts dans des tâches critiques pour la réussite de l’application, mais qui ne sont pas des différenciateurs. Dans l’industrie, environ 90 % des ressources de R&D sont déployées sur des tâches non différentielles. Ces fonctionnalités sont essentiellement en jeu : les clients s’attendent à cette fonctionnalité, il y a des conséquences si elle échoue, mais cela ne distingue pas votre entreprise.

Pour réallouer vos ressources aux tâches de base, vous pouvez implémenter quelques stratégies :

  • Standardiser : réduisez la variabilité de vos processus et systèmes pour réduire les coûts et les risques
  • Modulariser : décompose un produit en sous-systèmes modulaires afin que ses composants puissent être réutilisés.
  • Externalisation — Exécuter complètement les processus de votre entreprise pour réduire le temps système

Comme la plate-forme NI est à la fois flexible et extensible, vous pouvez implémenter les trois stratégies répertoriées ci-dessus. En standardisant sur la plate-forme NI, vous pouvez réutiliser les modules et architectures de code sur plusieurs projets, personnaliser le matériel en choisissant le facteur de forme et les modules pour votre application, et externaliser les coûts de développement, de test et de maintenance d’ingénierie.

Plus vous pouvez dissocier vos efforts d'ingénierie du contexte, plus vous pouvez réallouer des ressources d'ingénierie précieuses vers votre IP innovante qui vous distingue de vos concurrents.

Expertise

La conception embarquée nécessite un haut niveau d'expertise. Pour construire des produits fiables attendus par l’industrie, les équipes de conception doivent avoir une expertise dans :

  • Derniers chipsets haute densité et haute vitesse
  • Outils de disposition capables de gérer correctement l’emballage complexe et la signalisation haute vitesse des composants
  • Des ensembles logiciels mécaniques qui permettent une conception et une simulation correctes des composants
  • Vérification de la conception mécanique et électrique
  • Suites et infrastructures de test logicielles pour la validation de bout en bout
  • Plus...

Prendre des raccourcis dans l'une de ces tâches du processus de développement augmente le risque d'échec du projet ou de problèmes de qualité en aval.

NI a une longue histoire de conception de produits COTS robustes et fiables qui ont été déployés dans certains des environnements les plus difficiles tels que les champs pétroliers, les sous-stations de réseau et les équipements agricoles. Cette fiabilité est due à nos meilleures pratiques de conception, de test et de validation. Notre capacité à déployer de manière fiable dans des environnements difficiles fait partie de notre « noyau ».

Support technique

Le support technique comprend deux considérations distinctes :

  1. Soutien nécessaire à l'équipe de conception de la part du fournisseur

Pour les composants plus complexes, le support du fournisseur peut réduire les efforts de développement et les risques liés au projet. Les fournisseurs peuvent fournir une expertise et un support précieux qui peuvent vous faire gagner du temps et des efforts de développement, et peuvent souvent vous conseiller sur les meilleures pratiques de conception.

  1. Le support que vous devez fournir àvotre client final

En ce qui concerne la prise en charge de votre produit, le coût du support et des RMA est lié aux tests, à la vérification et à la documentation qui font partie d’un produit avant son envoi. De plus, à mesure que les conceptions deviennent obsolètes (peut-être parce que le coût de la mise à niveau est trop élevé), l’accès aux ressources de support appropriées devient de plus en plus limité.

Une autre considération qui affecte la prise en charge est la compatibilité de l'Internet des objets (IoT). Les fonctionnalités IoT telles que l’accès à distance, la gestion des systèmes et la surveillance de l’état des machines peuvent réduire considérablement le coût du support technique sur le terrain. Des fonctionnalités innovantes telles que la maintenance prévisionnelle ou le machine learning peuvent empêcher activement les temps d'arrêt du système.

L'intégration de la technologie IoT nécessite des ensembles de compétences supplémentaires dans votre développement et nécessite probablement la collaboration avec plusieurs fournisseurs de technologies qui proposent chacun une partie de la pile technologique IoT. Les clients de NI tirent parti des partenariats que nous avons établis avec des leaders technologiques IoT tels que Cisco, Intel et Xilinx, et des consortiums tels que OPC UA et Industrial Internet Consortium.

Spécifications

Pour les projets avec des spécifications très étroites et hautement optimisées, la décision tend à se tourner vers une conception personnalisée. Lorsque votre conception nécessite un contrôle à très haute vitesse ou qu'elle doit être déployée dans des environnements difficiles, la plupart des fournisseurs de COTS ne répondent pas aux exigences de conception. En général, les options COTS sont envisagées lorsque les spécifications sont plus légères.

Cependant, c'est une considération pour laquelle NI est tout à fait différente d'un fournisseur typique de COTS. Notre philosophie de conception modulaire et notre plate-forme matérielle définie par logiciel nous placent dans la position unique d’offrir une solution COTS qui offre la flexibilité et la puissance pour répondre aux exigences d’application hautement spécifiques. Comment le faire ?

  • Accessibilité FPGA —Définissez la fonctionnalité matérielle dans le logiciel à l'aide de FPGA. Vous pouvez implémenter le contrôle et le traitement du signal personnalisés avec un cadencement et un déterminisme au niveau matériel.
  • Connectivité—Connectez-vous à n'importe quel signal, capteur ou bus avec plus de 150 modules NI et tiers de la Série C.
  • Ouverture—Tirez parti d'un système d'exploitation Linux NI Real-Time validé avec le support de LabVIEW et Eclipse, et intégrez du code tiers provenant de Python, C/C++, VHDL, Verilog, etc.
  • RobustesseLe matériel NI peut répondre à des contraintes très strictes en matière de performances, de température de fonctionnement, d'indice de protection et d'amplitude de vibrations.

Comme les clients de NI peuvent personnaliser via des logiciels et du matériel, nous considérons notre plate-forme comme une plate-forme d’ingénierie personnalisée accélérée plutôt que comme une solution de contrôle standard prête à l’emploi.

Découvrez cette applicationLime Instruments qui n'a pu être réalisée qu'avec une conception de contrôle entièrement personnalisée avant d'adopter la chaîne d'outils NI.     

Caractères génériques

Comme pour toute conception, il existe toujours quelques considérations génériques qui peuvent être difficiles à quantifier. Peut-être votre entreprise se dirige vers une nouvelle direction commerciale et votre équipe de conception est motivée à développer les compétences pour une utilisation future. Ou vous avez peut-être un développeur passionné d'acquérir une compétence dans laquelle elle n'a pas d'expertise aujourd'hui. Dans ces cas-là, l’avantage de concevoir en interne est toujours risqué, mais il pourrait en valoir la peine.

Cependant, il se peut qu’une solution COTS ait plus de fonctionnalités que ce dont vous avez besoin aujourd’hui, mais elle vous permet d’étendre vos fonctionnalités à l’avenir. C’est peut-être une bonne raison d’acheter une option COTS plus complète que celle que vous auriez déjà envisagée.

Résumé

La décision de construire ou d’acheter est complexe. Le coût BOM n'est qu'une petite partie du coût total de possession. Lorsque vous prenez en compte les considérations relatives aux risques, à la réutilisation de la plate-forme, à l’extensibilité et aux coûts d’opportunité, cela peut devenir un web encore plus difficile.

Lorsque les applications sont plus spécialisées et complexes, il est rare de voir des projets avec des volumes suffisamment importants pour justifier véritablement les coûts de développement, de test, de fabrication et d’ingénierie de maintenance.

L’option d’acheter devient encore plus convaincante si vous considérez la plate-forme NI, qui est suffisamment robuste, puissante et personnalisable pour les applications industrielles les plus spécialisées. La plate-forme NI est fortement différenciée des autres options commerciales prêtes à l’emploi, qui fournissent souvent des fonctionnalités fixes et limitées.

Lorsque vous prenez des décisions de conception, déterminez si la majeure partie des efforts d’ingénierie est consacrée à des fonctionnalités précieuses et différentielles. Si la plupart de vos efforts sont dirigés vers des tâches de bas niveau qui n’offrent pas de différenciation, il est judicieux de déterminer si ces dépenses et risques d’ingénierie peuvent être réalloués vers des tâches plus « au cœur » de votre entreprise.

Étapes suivantes

La marque déposée Linux® est utilisée selon les termes d’une sous-licence de LMI, le détenteur exclusif de la licence de Linus Torvalds, propriétaire de la marque au niveau mondial.