Les points essentiels à examiner pour prendre votre décision de construire ou d'acheter un système industriel de contrôle/commande embarqué pour vos projets

Aperçu

La décision de construire ou d'acheter les composants pour votre projet embarqué n'est pas facile à prendre. Il est possible de construire des contrôleurs de toutes pièces, mais cela implique des coûts et des risques considérables.Toutefois, les solutions disponibles sur le marché ne répondent pas toujours aux exigences des applications industrielles complexes.

Mais pourquoi ne pas envisager une troisième option, c'est-à-dire construire et acheter ?

Avant de prendre la décision de construire ou d'acheter votre système, vous vous poserez probablement plusieurs questions.Dans cet article, vous découvrirez qu'une approche commerciale personnalisée peut vous aider à trouver un juste équilibre par rapport aux exigences uniques et aux risques associés aux applications industrielles complexes.

Contenu

Coût

Il n'est pas facile, mais toutefois nécessaire, de comprendre le compromis en termes de coûts que suppose la construction ou l'achat d'un système.Bien sûr, vous devez prendre en compte le coût de votre nomenclature, mais il ne faut pas oublier une longue liste de coûts à court et à long terme associés à la conception de cartes personnalisées et qui ne sont pas toujours bien comptabilisés.

En tant que responsable de conception, vous voulez éviter à tout prix de vous retrouver dans une situation où le coût de développement a été sous-estimé à tel point que le projet n'est maintenant plus rentable.Mais, dans les faits, la durée de développement (et donc son coût) est souvent sous-estimée : seuls 41 % des projets de systèmes embarqués sont menés à bien dans les temps impartis.

Pour mieux comprendre le coût global du système, voici un condensé des coûts qu'implique la conception d'une carte de contrôle/commande totalement personnalisée.

  • Développement :
    • Conception matérielle
    • Développement logiciel (notamment la sélection, l'intégration et la vérification de la pile logicielle)
    • Conception mécanique
    • Sélection et gestion des fournisseurs de composants
    • Test (y compris test et vérification des logiciels et du matériel, test des performances du système, certifications environnementales, chocs et vibrations, validation thermique, etc.)
    • Intégration du système
    • Documentation
    • Outils de conception (si vous ne les avez pas encore)
  • Fabrication :
    • Outillage
    • Coût d'assemblage
    • Test en production
  • Coût des composants
    • Nomenclature
  • Support technique
    • Gestion de l'inventaire (cela peut impliquer des refontes de conception pour les composants en fin de vie, ou des coûts liés à la tenue d'un inventaire de pièces de rechange)
    • Maintenance logicielle (maintenance du système d'exploitation et des drivers, tests de régression)
    • Service client
    • Coûts de mise à niveau
    • Autorisations de retour de marchandise (RMA)

Comme vous pouvez le constater, de nombreux coûts sont à prendre en compte. Il suffit de les comparer avec une solution commerciale prête à l'emploi.Les fournisseurs commerciaux peuvent non seulement vous faire économiser des coûts de développement, mais également vous faire bénéficier de leur pouvoir d'achat, car ils achètent généralement des composants en grands volumes et à moindre prix.

De plus, les fournisseurs du commerce peuvent vous permettre d'alléger le coût du support technique.À titre d'exemple, les étroites relations que NI entretient avec ses fournisseurs nous donnent un aperçu des calendriers produits (roadmaps) auxquels la majorité de nos clients n'ont pas accès.Nous transmettons ces perspectives à nos clients en concevant des produits dotés de cycles de vie très longs (15 ans pour les produits CompactRIO) et des mises à niveau faciles.Ce type de support est crucial pour les applications industrielles déployées sur le terrain pendant de longues périodes.

Si un fournisseur du commerce peut réduire les coûts par la banalisation des produits, comment le développement d'un système en interne peut-il être moins couteux ?Lorsque vous évaluez un produit du commerce qui vous semble trop cher, vous devez demander :

  • Utiliserons-nous seulement quelques-unes des fonctions proposées par ce produit ?
  • Aurons-nous besoin de contourner les inadéquations du produit, et donc d'augmenter sensiblement les coûts de développement ?

Si vous répondez « oui » à l'une des questions, le produit du commerce est probablement trop couteux parce qu'il ne répond pas à vos attentes.Dans le cas contraire, l'heure est peut-être venue de jeter un regard critique sur vos coûts et de les réévaluer, notamment le coût du support technique qui est souvent négligé.

Volumes

Les considérations de volume des produits finaux sont étroitement liées aux considérations de coûts.Du point de vue des responsables de conception, il paraît logique que les solutions commerciales soient plus attractives pour de plus petits volumes.Cependant, il serait trop simpliste d'utiliser un seuil général à appliquer à chaque décision (construire ou acheter). 

L'essentiel est de déterminer le point à partir duquel construire devient plus rentable qu'acheter.Autrement dit, le point à partir duquel les coûts non récurrents de conception peuvent être amortis sur une quantité suffisamment grande pour que le coût de développement par unité soit compensé par les économies réalisées sur le coût des composants.Avec une meilleure compréhension de la totalité des coûts (sans oublier ceux du support technique), et la prise en compte du risque de dépassement de budget et de délai, votre capacité à situer ce point s'affinera.

 

Gardez à l'esprit que la plupart des fournisseurs appliquent une stratégie de tarification pour les utilisateurs OEM, qui leur permettront de diminuer les prix suivant l'augmentation des quantités.Ces économies doivent également être prises en compte lorsque vous estimez les coûts.

Temps de mise sur le marché

Il est presque toujours plus rapide d'acheter une solution commerciale prête à l'emploi que de construire une conception personnalisée.

Cependant, de nombreuses options commerciales (même si elles sont probablement plus rapidement installées que des conceptions totalement personnalisées) nécessiteront du temps de développement logiciel pour contourner des fonctions figées définies par le fabricant.

Les capacités de personnalisation de notre plate-forme NI sont particulièrement adaptées pour réduire le temps de développement, même comparées aux autres options commerciales prêtes à l'emploi.Les équipes de développement qui utilisent la chaîne d'outils NI ont besoin, en moyenne, de moitié moins de temps pour terminer leurs projets avec des équipes au moins deux fois plus petites.À titre d'exemple, l'entreprise de stockage d'énergie, Dynapower, a réduit le temps de développement de 72 à 24 semaines à l'aide de la plate-forme NI.

Les économies réalisées sur les coûts de conception ne sont pas les seuls avantages procurés par l'accélération du développement.Un temps de mise sur le marché plus court entraîne souvent une augmentation de vos parts de marché et vous confère un avantage concurrentiel.Ce temps de mise sur le marché est d'autant plus crucial pour la réussite de votre projet que l'innovation et la concurrence sont élevées.

Coût d'opportunité

 Vous devez également prendre en compte les coûts d'opportunité liés à un temps de développement plus long.Geoffrey Moore développe en détail le concept de Core par rapport à Context dans son livre : Dealing with Darwin: How Great Companies Innovate at Every Phase of Their Evolution.Selon Moore :

  • Les activités Core sont celles qui différencient votre entreprise dans le marché cible, et qui engendrent des prix avantageux ou des volumes plus importants.
  • Les activités Context sont celles qui ne différencient pas votre entreprise du point de vue client.

Moore poursuit son explication : « Pour une entreprise, les activités core représentent tous les investissements en temps et de ressources qui ne sont pas faits par ses concurrents.Les activités core permettent à une entreprise d'augmenter ses profits et/ou ses marges, et d'augmenter l'attractivité d'une entreprise par rapport à ses concurrents.Elles confèrent un pouvoir de négociation à une entreprise : il s'agit de ce que les clients veulent et ne peuvent obtenir d'aucune autre entreprise. »

Les équipes de conception font souvent l'erreur d'investir la majorité de leur temps et de leurs efforts dans des tâches qui, même si elles sont essentielles pour le succès de l'application, ne sont pas différenciatrices.Au sein de l'industrie, environ 90 % des ressources de R&D sont consacrées à des activités non différenciatrices. Ces fonctionnalités se résument essentiellement aux attentes minimales des clients : leur non fonctionnement engendre des conséquences, mais elles ne permettent pas à votre entreprise de se différencier.

Pour réorienter vos ressources vers les activités core, vous pouvez mettre en œuvre plusieurs stratégies :

  • Standardisez : Réduisez la variabilité de vos processus et systèmes pour diminuer les coûts et les risques
  • Modularisez : Décomposez un produit en sous-systèmes modulaires pour réutiliser les composants
  • Externalisez :Transférez les processus hors de votre entreprise pour réduire les frais d'exploitation

La plate-forme NI étant à la fois flexible et évolutive, vous pouvez mettre en œuvre chacune des trois stratégies mentionnées supra.En standardisant vos produits avec la plate-forme NI, vous avez la possibilité de réutiliser les modules et les architectures de code sur d'autres projets, de personnaliser le matériel en choisissant le facteur de forme et les modules pour votre application, et d'externaliser les coûts de développement, de test et de support technique.

Plus vous séparez vos efforts de conception des activités context, plus vous pouvez réaffecter de précieuses ressources d'ingénierie à votre IP innovatrice qui vous différencie de vos concurrents.

Expertise 

La conception de systèmes embarqués requiert un haut niveau d'expertise.Pour concevoir des produits fiables conformes aux attentes de l'industrie, les équipes de conception doivent posséder une expertise dans les domaines suivants :

  • Les tout derniers chipsets à haute densité et haute vitesse
  • Les outils de conception qui permettent de gérer le conditionnement complexe et la signalisation haute vitesse des composants
  • Les ensembles logiciels mécaniques qui permettent de concevoir et simuler efficacement les composants
  • La vérification de conceptions mécaniques et électriques
  • Les suites et l'infrastructure de test de logiciel pour la validation complète
  • Plus encore...

Le simple fait de prendre des raccourcis pendant l'une de ces tâches du processus de développement augmente le risque que le projet échoue ou que des problèmes de qualité surgissent.

NI possède une vaste expérience de conception de produits durcis, fiables et prêts à l'emploi, lesquels ont été déployés dans les environnements les plus rudes (champs de pétrole, sous-stations électriques et machines agricoles).Nous devons cette fiabilité à nos pratiques exemplaires de conception, de test et de validation.Notre capacité à déployer des systèmes dans des environnements difficiles en toute fiabilité fait partie de notre « Core ».

Support technique

Deux considérations distinctes doivent être prises en compte dans le support technique :

  1. Le support technique que l'équipe de conception attend de la part du fournisseur 

Pour les composants les plus complexes, le support du fournisseur peut aider à réduire les efforts de développement et les risques associés au projet.Les fournisseurs fournissent une expertise et un support précieux que vous pouvez mettre à profit pour économiser du temps et des efforts de développement, mais ils peuvent également vous conseiller sur les meilleures pratiques de conception à adopter.

  1. Le support technique que vous devez fournir à votre client final

La capacité de support de votre produit dépend du coût du support et des autorisations de renvoi de marchandise (RMA), qui varient en fonction de la quantité de test, de vérification et de documentation investie dans le produit avant son expédition.En outre, l'accès à des ressources de support adaptées se limite à mesure que les conceptions deviennent obsolètes (ce qui est probablement dû au coût trop élevé de mise à niveau du produit).

La capacité de support du produit est également liée à sa compatibilité avec l'Internet des Objets (IoT).Les fonctionnalités de l'IoT telles que l'accès à distance, la gestion de systèmes et la surveillance d'état peuvent largement réduire le coût du support technique sur le terrain.Les fonctionnalités issues de l'innovation, comme la maintenance prévisionnelle ou le machine learning, peuvent prévenir les temps d'arrêt du système de façon pro-active.

L'intégration de la technologie de l'IoT nécessite des compétences supplémentaires et exige probablement une collaboration entre plusieurs fournisseurs de technologie qui proposent chacun une partie de la pile technologique de l'IoT.Les clients de NI peuvent bénéficier des partenariats que nous avons établis avec des leaders de la technologie de l'IoT (tels que Cisco, Intel et Xilinx) et avec des consortiums (OPC UA et Industrial Internet Consortium).

Spécifications 

Les projets contraints par des spécifications très précises et hautement optimisées appellent souvent une conception personnalisée.Lorsque votre conception exige du contrôle/commande haute vitesse, ou doit être déployée dans des environnements difficiles, la plupart des systèmes commerciaux prêts à l'emploi ne répondent pas aux exigences de votre conception.De façon générale, les options prêtes à l'emploi sont envisagées lorsque les spécifications sont plus souples.

Cependant, ce point permet à NI de se différencier d'un fournisseur typique de matériels commerciaux prêts à l'emploi.Notre philosophie de conception modulaire et notre plate-forme matérielle définie par logiciel nous confère une position unique pour fournir une solution prête à l'emploi comportant la flexibilité et la puissance requises pour des exigences très spécifiques d'application.Quels moyens employons-nous ?

  • Accessibilité FPGA—Définissez des fonctionnalités matérielles dans le logiciel à l'aide des FPGA.Vous pouvez implémenter des commandes personnalisées et du traitement de signal avec cadencement et déterminisme au niveau matériel.
  • Connectivité—Connectez-vous à toute sorte de signal, capteur ou bus via plus de 150 modules NI de la Série C ou de tiers.
  • Ouverture—Tirez parti du système d'exploitation NI Linux Real-Time avec support de LabVIEW et Eclipse, et intégrez du code de tiers (Python, C/C++, VHDL, Verilog et autres).
  • Robustesse—Répondez aux exigences strictes en termes de performance, de température de fonctionnement, d'indice de protection et de vibrations.

En raison de la personnalisation logicielle et matérielle proposée à nos clients, nous voyons notre plate-forme plutôt comme une plate-forme d'ingénierie accélérée et personnalisée qu'une solution de contrôle/commande standard prête à l'emploi.

À titre d'exemple, découvrez cette application de Lime Instruments qui n'a pu être réalisée qu'avec une conception de contrôle/commande totalement personnalisée avant d'adopter la chaîne d'outils NI.

Les éléments imprévisibles

Comme pour toute conception, certaines considérations imprévues sont difficiles à quantifier.Votre entreprise adopte peut-être une nouvelle direction, et votre équipe de conception souhaite développer les compétences qui lui seront utiles par la suite.Ou peut-être comptez-vous parmi vos rangs des développeurs désireux de maîtriser de nouvelles compétences.Dans ce cas, il peut être risqué de concevoir votre système en interne, mais l'avantage obtenu peut en valoir la peine.

En revanche, une solution prête à l'emploi peut fournir plus de fonctionnalités que nécessaires à l'heure actuelle, mais elle pourra vous permettre d'enrichir vos fonctionnalités dans le futur.Cette raison peut suffire à vous décider de choisir une option prête à l'emploi qui fournit plus de fonctionnalités que vous ne l'auriez envisagé.

Résumé

La décision de construire ou d'acheter votre système n'est pas facile à prendre.Le coût de la nomenclature n'est qu'une petite fraction du coût total d'acquisition.Ajoutez à cela les risques, la réutilisation de la plate-forme, la capacité d'extension et le coût d'opportunité, et la situation n'en devient que plus déconcertante.

À mesure que les applications deviennent plus spécialisées et complexes, il est plus rare de trouver des projets dont le volume est suffisamment élevé pour justifier le coût de développement, de test, de fabrication et de support technique.

L'option d'achat devient encore plus attrayante lorsque vous prenez en compte la plate-forme NI dont la robustesse, la puissance et la capacité de personnalisation suffisent même pour les applications industrielles les plus spécialisées.La plate-forme NI est fortement différenciée des autres options prêtes à l'emploi du commerce qui fournissent souvent des fonctionnalités figées et limitées.

Avant de prendre des décisions sur votre conception, demandez-vous si le plus gros du travail d'ingénierie est bien consacré au développement de fonctionnalités utiles et différenciatrices.Si vos efforts sont principalement dirigés vers des tâches de bas niveau, il peut être utile d'envisager de réaffecter les dépenses et les risques liés au développement vers des tâches « Core » qui sont plus cruciales pour vos activités.

Étapes suivantes :

  • Découvrir les avantages commerciaux liés aux systèmes NI de conception embarquée
  • Explorer la plate-forme CompactRIO
  • Voir comment d'autres ingénieurs utilisent le CompactRIO.

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