Riduci al minimo i rischi di progettazione con la tecnologia off-the-shelf per i test LRU

Panoramica

I cicli di vita e il funzionamento dei sistemi di test LRU (Line-Replaceable Unit) sono governati da cicli di programmi aerospaziali. Innumerevoli tester LRU per il settore aerospaziale sono ancora in servizio perché i programmi non includevano il i budget o i tempi per aggiornare ed estendere la capacità dei sistemi distribuiti. Quando un'architettura di test non soddisfa tutti i requisiti del test, tentare di modificare la struttura corrente può rivelarsi difficile, a cause dell'impatto in termini di tempo e costo che ogni cambiamento può provocare. Ecco perché sistemi di test vecchi di decenni con pochi aggiornamenti tecnologici sono ancora in funzione. In quasi tutto il settore, il rinvio degli aggiornamenti dell'infrastruttura di test determina l'accumulo di rischi tecnici poiché ogni differimento aumenta i costi e i rischi associati a un aggiornamento su un programma successivo. Questa arretratezza tecnologica può limitare le possibilità di un programma aerospaziale di soddisfare i requisiti di test e qualitativi e di certo.

NI e la sua rete di aziende partner si concentrano sul processo di sviluppo di sistemi di test LRU per il settore aerospaziale per fare in modo che tu possa concentrarti su quello che conta: applicare le tue conoscenze alla creazione di prodotti ottimizzati.

 

Scopri di più sui simulatori HIL di NI

Riduci i costi e aumenta la copertura di test con i simulatori HIL.

 

Contenuti

Funzionamento interno di un'architettura di test

I responsabili dei programmi aerospaziali si preoccupano principalmente di soddisfare le esigenze dei clienti e di prevenire possibili cali di qualità piuttosto che del funzionamento interno della propria architettura di test. A livello aziendale, i test di qualità comportano una migliore progettazione basata su modelli, una maggiore automazione del test, la possibilità di condividere architetture comuni tra le fasi del ciclo di vita e il tracciamento dei requisiti. Ma di solito tali miglioramenti richiedono di modernizzare l'infrastruttura sottostante e vengono sacrificati in favore del completamento degli aspetti di base del programma, come ad esempio disporre di un pin per l'esecuzione dei test, in conformità con la pianificazione.

Per focalizzarsi sulla qualità del prodotto, un'architettura di test deve essere abbastanza flessibile da consentire un'evoluzione continua da un programma all'altro. Paradossalmente, la migrazione a questo tipo di architettura deve avvenire all'interno di un singolo programma. I budget di capitale al di fuori di un programma sono rari e la necessità di effettuare un aggiornamento di solito si verifica nel bel mezzo di un programma quando si è più avversi al rischio. Qualsiasi passo in avanti richiede una chiara comprensione dei costi, dei rischi e dei driver di pianificazione primari di un programma. Fattori quali la progettazione del sistema di test, il cablaggio da punto a punto e la costruzione di adattatori di test sono essenziali per creare un sistema di test funzionante. Tuttavia, non necessariamente contribuiscono ad aumentare la qualità del prodotto. Le percentuali mostrate in Figura 1 accomunano molte aziende aerospaziali.

 

 Figura 1: Progettare e implementare un nuovo sistema di test LRU significa trovare il giusto compromesso tra costi iniziali, tempo di sviluppo e accettazione del rischio. Il tipico tester LRU diffuso oggi è altamente personalizzato e ha un lungo tempo di compilazione; entrambi questi fattori aggiungono un rischio significativo alla pianificazione del programma. 

 

L'hardware rappresenta in genere meno di un quarto del costo totale, mentre progettazione e compilazione hanno il maggiore impatto sul budget e sulla pianificazione. Sulla base di dati tipici, è possibile stimare tra $ 800 e $ 1.000 per pin di I/O con una pianificazione da 8 a 12 mesi, a seconda delle dimensioni del sistema. Per fare la differenza, è necessario affrontare sia i costi che i tempi.

Le tecnologie di test LRU di tutte le aziende tendono a sovrapprorsi per la maggior parte. Affidandosi per queste componenti comuni alle soluzioni disponibili sul mercato (COTS), è possibile concentrarsi sugli aspetti peculiari della singola azienda e che permettono di migliorare sensibilmente il test.


 

         

"L'uso della tecnologia COTS (NI) promuove ulteriormente il nostro obiettivo di concentrare l'attenzione sulla creazione di sistemi e dispositivi di test HIL, piuttosto che sullo sviluppo di hardware avanzato." 

—Anders Tunströmer, SAAB Aeronautics

       

          » LEGGI IL CASE STUDY

 

 

 

 


Elementi comuni dei sistemi di test LRU

Un sistema di test LRU di base consiste in un'unità in prova (UUT) interfacciata a un modulo connettore collegato a un'unità I/O di simulazione, a sua volta pilotata da un tecnico che esegue la simulazione dell'aeromobile. È possibile personalizzare questa impostazione di base aggiungendo sia il condizionamento del segnale per la simulazione del sensore e carichi specifici che devono essere guidati dall'LRU sia inserimento di guasti per il tes software. Il test di integrazione di laboratorio consiste nel connettersi a dispositivi reali sotto controllo e a LRU di controllo e determina la necessità di passare da versioni reali a versioni simulte dei dispositivi e viceversa. Ulteriori personalizzazioni possono includere una breakout box per l'inserimento di errori manuale, l'iniezione e il reinstradamento del segnale e linee di rilevamento per sapere esattamente cosa vede l'LRU durante tutte le fasi del test. In presenza di linee di rilevamento è possibile che sia necessaria una misurazione a livello strumentale.

 

Figura 2: Un tipico sistema di test LRU include strumentazione I/O, condizionamento del segnale, inserimento guasti, linee di rilevamento e di commutazione, segnali di stimolo reali e simulati, un'interconnessione di massa, una breakout box e cablaggi, attuatori reali e LRU di test. 

 

NI supporta da sempre i propri clienti consolidando i componenti di misurazione e simulazione di questo setup in un'unica piattaforma di misurazione e calcolo. Tuttavia, ciò non include i componenti di routing del segnale, che costituiscono le variabili principali in termini di costo e programmazione. Considerando la metrica standard del settore di tre minuti per terminazione e $ 5.000 per FTE( Full-time Equivalent) a settimana per tasso di manodopera, strutture e supervisione di un tecnico, il tuo sistema ti costa circa $ 125 per pin I/O all'ora. Un sistema completo a 600 pin per circa 15 settimane costerebbe $ 75.000, senza considerare possibili modifiche alla progettazione. In realtà, quindi, il costo è probabilmente moIto più alto.

Ogni sistema di test LRU utilizza alcune varianti di questa configurazione di base. Perché allora così tante aziende utilizzano così tanti design e cablaggi personalizzati? Forse questo è il costo del business. Ma se invece non fosse necessario?

 

La libertà di usare le tue competenze

NI sta sfidando lo status quo nei settori in cui la gestione del segnale segue schemi consolidati, come nei test LRU. Con l'introduzione dei componenti aggiuntivi SLSC NI (switch, load signal conditioning) per le piattaforme di misurazione PXI e CompactRIO, puoi avere tipi standard di I/O analogici e digitali e manipolare i percorsi del segnale per implementare il tipo di funzioni inline che costituiscono il nucleo di un'architettura di validazione LRU.

 

 Figura 3: L'hardware SLSC (Switch Load Signal Conditioning) di NI estende le piattaforme di strumentazione PXI e CompactRIO, andando ben oltre il completamento dei sistemi di test LRU.L'hardware SLSC NI include condizionamento del segnale, inserimento guasti e linee di rilevamento e commutazione che trasmettono segnali alla strumentazione I/O.

 

Per aiutare a eliminare la necessità di personalizzazione, NI offre soluzioni per molti dei tipi di segnale più comuni. Fra i più importanti ci sono i segnali digitali ad alta tensione, la simulazione di sensori resistivi e moduli di interfaccia PXI ARINC 429 e MIL-STD-1553. Molti di questi moduli sono prodotti dai nostri partner, come Bloomy Controls e SET, con anni di esperienza sul campo. La loro funzione è di soddisfare la maggior parte delle esigenze di I/O. Tuttavia nessun fornitore è in grado di conoscere ogni singola esigenza di test e, di conseguenza, un certo livello di personalizzazione può essere necessario. Con la piattaforma aperta e flessibile di NI, puoi progettare moduli SLSC personalizzati grazie al development kit di NI, dove potrai trovare tutti i dettagli necessari per personalizzare circuiti unici compatibili con il resto dell'ecosistema SLSC. In alternativa, un partner NI potrà crearne uno personalizzato. A questo punto avrai di fatto un prodotto commerciale che è compatibile con il resto dell'ecosistema SLSC. Tutti gli SLSC hanno lo stesso connettore D-SUB a 44 pin con la stessa piedinatura, che limita la necessità di un cablaggio da punto a punto tra i blocchi terminali. È possibile sostituire le morsettiere con pannelli di interfaccia standard per collegare i segnali agli attuatori, ai cablaggi e all'LRU.

 

 Figura 4: Con le piattaforme PXI e SLSC, pannelli di interfaccia e cablaggio standardizzati e componenti di rack di test comuni, NI può fornire un sistema di test COTS in grado di sostituire i componenti dei sistemi di test LRU legacy o personalizzati 

 

Con questo approccio, potrai sostituire la progettazione personalizzata con la configurazione di componenti commerciali.. Questa soluzione può non coprire tutti i segnali, ma riduce la maggior parte dei costi e dei rischi connessi alla creazione di una soluzione personalizzata. I partner di NI, come Bloomy Controls, possono fornire rack pronti per l'uso I tester LRU possono essere consegnati pronti per la personalizzazione o adattati alle specifiche preconfigurando un punto di partenza del software. Dotate di una quantità minima di design personalizzato e di nonrecurring engineering (NRE), queste architetture di test pronte all'uso riducono i tempi di risposta ma rientrano comunque nella piattaforma aperta e flessibile di NI, permettendoti di modificare il tuo sistema ed evitare di rimanere bloccato in una soluzione black box.

 

 Figura 5: I simulatori HIL NI sono integrati utilizzando componenti di rack COTS, dagli alimentatori programmabili all'infrastruttura elettrica, agli HMI, ai rack 19 pollici.

 

Vantaggi dei simulatori HIL NI

Per investire in miglioramenti dei sistemi di test LRU, è necessario

  • assicurarsi che tutte le modifiche avvengano entro un ciclo di programma
  • I costi NRE devono ridursi o rimanere stabili
  • Il cablaggio da punto a punto deve spostarsi verso adattatori di test e/o mantenere uguale
  • Tutti i costi di modifica devono rimanere al minimo e i costi associati alla messa in servizio del sistema devono essere giustificabili.

Sostituendo soluzioni ingegneristiche personalizzate con componenti commerciali, è possibile

  • Ridurre i costi fino al 23%, ovvero da $ 600 a $ 700 per pin I/O con una percentuale maggiore di componenti COTS
  • Il cablaggio da punto a punto si sposta agli adattatori, senza alcuna modifica conseguente
  • Ridurre del 48% il rischio di impatti sulla pianificazione, con una timeline da quattro a sei mesi
  • Scaricare gli oneri di manutenzione su terzi

Grazie a questo approccio, potrai concentrarti sulle aree che richiedono la tua esperienza unica.