多​用途​性​と​持続​可能性​を​備え、​要件​に​準拠​した​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​作成​し、​さまざま​な​兵器​システム​を​対象​と​した​計測​器​や​その他​の​アビオニクス​の​サポート​を​実現

Paul Pankratz​氏、CACI社

「CACI​は、​NI​と​の​関係​性​や​製品​の​品質​に​基​づ​い​て、​CBATS​テスト​システム​の​中核​として​NI​の​計測​器​を​多数​採用​しま​した。​CACI​と​NI​は、​高​品質​かつ​持続​可能​な​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​手頃​な​価格​で​提供​する​ため​の​提携​を通じて、​相互​信頼​を​構築​してき​ま​した。」

- Paul Pankratz​氏、​CACI社

課題:

CACI​は、​米国​国防​総省 (DoD) コミュニティ​の​ソリューション​指向​サービス​プロ​バイ​ダ​で​あり、​倉庫​の​兵器​システム​コンポーネント​を​修復​する​ため​に​使用​さ​れる、​一部​の​旧式​テスト​装置​の​テスト​および​診断​機能​を​対象​と​した​ソリューション​の​必要性​を​認識​し​てい​ま​した。 ​

ソリューション:

市販​の​最新​テクノロジ​を​使い、​DoD​で​使用​さ​れ​て​いる​従来​の​テスト​システム​を​置き換える​自動​テスト​システム​の​開発。​避​けら​れ​ない​老朽​化​問題​へ​の​適応。​航空​電子​工学​や​他の​重要​な​兵器​システム​構成​コンポーネント​を​サポート​する​ため​に、​従来​型​の​単一​用途​の​テスト​システム​群​に​代​わ​って​本​システム​を​使用​できる​よう​な​性能。 ​

作成​者:

Paul Pankratz​氏 - CACI社
​David Finnie​氏 - CACI社

 

CACI​について

NI​の​シルバー​ア​ライアン​ス​パートナー​で​あるCACIは、​米国​の​国家安全​保障​ミッション​と​政府​の​情報、​防衛、​連邦​民間​分野​の​クライアント​向け​に​変革​を​支援​する​情報​ソリューション​と​サービス​を​提供​し​てい​ます。​CACI​は​「Fortune 1000 Largest Companies」​と​「Russell 2000 Index」​に​選​ば​れ​て​おり、​世界​各地​の​120​以上​の​オフィス​で​働く​約​14,900​人​の​従業​員​に​ダイナミック​な​キャリア​を​提供​し​てい​ます。

 

意思​決定​プロセス

CACI​は、​短期​的、​将来​的​の​両方​で​国防​総省​の​ニーズ​を​満たす​テスト​システム​の​開発​を​決定​しま​した。​目標​は、​兵器​システム​の​サポート​期間​が​続く​限り​対応​できる​テスト​プラットフォーム​を​構築​する​こと​で​した。​さらに、​設計​は​独自​の​ハードウェア​を​含​ま​ない​市販​の​ソリューション​を​ベース​と​し、​エンド​ユーザ​が​保守​を​行う​ため​に​CACI​に​サポート​を​求める​必要​が​ない​システム​ハードウェア​を​目指​しま​した。

 

そのため​に、​CACI​は、​ハードウェア​ソリ​ュ​ー​ション​の​候補​を​検討​し、​各​ソリューション​の​ライフサイクル​の​各​時点​における​さまざま​な​テクノロジ​を​解析​する​こと​から​始め​ま​した。​CACI​では、​長年​の​実績​が​証明​さ​れ​て​いる​テクノロジ​を​対象​に​検討​し​つつ、​今後​何年​に​も​わ​た​って​サポート​可能​な​よう​に​ライフサイクル​の​早い​段階​に​ある​テクノロジ​を​選択​する​こと​を​決め​ま​した。

 

CACI​は、​市場​に​出​回​って​いる​ソリューション​を​検討​した​後で、​PXI​アーキテクチャ​に​基​づ​い​た​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​採用​しま​した。​その​決め手​と​な​っ​た​の​は、​PXI​テクノロジ​が​備える​以下​の​よう​な​重要​な​機能​で​した。

  • 設置​面積:  CACI​が​交換​を​検討​し​てい​た​レ​ガ​シー​テスト​システム​の​多く​は、​ワーク​ベンチ​上​に​設置​する​もの​で​した。​作業​エリア​へ​の​影響​を​最小限​に​抑える​ため​に、​レ​ガ​シー​システム​の​代わり​と​なる、​ワーク​ベンチ​上の​テスト​システム​を​開発​する​こと​が​重要​な​目標​で​した。
  • 強力​な​ベンダ​の​選択:  トップ​レベル​の​計測​器​開発​業者​は​PXI​アーキテクチャ​を​採用​し​て​いる​ため、​テスト​システム​を​設計​する​際​に​は、​幅広い​選択肢​の​中​から​計測​器​を​選ぶ​こと​が​でき​ま​した。
  • 高い​費用​対​効果:  CACI​は、​保守​工場​の​厳しい​予算​を​考慮​し、​レ​ガ​シー​システム​の​テスト​要件​を​満​た​し​ながら、​コスト​を​抑制​する​こと​が​必要​で​した。​そのため、​CACI​は、​コスト​を​抑え​ながら​重要​機能​を​備え​た​ソリューション​を​提供​する​ことに​専念​しま​した。​コスト​管理​の​対象​は、​購入​価格​だけ​で​なく、​スペア​パーツ​や​装置、​システム​の​保守​や​キ​ャ​リ​ブ​レ​ー​ション​を​継続​する​ため​の​労力​など、​長期​的​な​サポート​も​考慮​しま​した。

 

PXI​システム​の​採用​を​決定​した​後​は、​計測​器​の​選択​に​焦点​を​当て​ま​した。​PXI​の​強み​の​1​つ​は、​複数​の​ベンダ​から​提供​さ​れ​て​いる​さまざま​な​計測​器​を​選択​でき、​特定​の​ニーズ​に​対応​する​こと​が​できる​点​です。​当社​では、​プロセス​の​一環​として、​再​ホスト​する​最終​製品​の​初期​セット​に対して、​刺激​と​応答​の​要件​を​確立​しま​した。​CACI​は、​ベンダ​の​計測​器​の​機能​と​コスト​を​評価​する​だけ​で​なく、​ベンダ​自体​の​特質 (問い合わせ​に対する​対応​や、​業界​内​で​の​評判​など) も​考慮​しま​した。

 

CACI​は、​分析​と​市場​調査​を​完了​した​時点​で、​テスト​要件​と​最善​の​費用​対​効果​に​基​づ​い​て、​National Instruments (NI) 社​の​テクノロジ​を​活用​した​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​主​な​ベース​と​する​こと​を​決め​ま​した。​この​こと​により、​単価​を​抑制​できる​よう​に​なり​ま​した。​また​NI​は、​納期​が​短​か​っ​た​ため、​計測​器​の​出荷​を​長​く​待つ​こと​なく、​プロトタイプ​開発​を​完了​でき​ま​した。

 

もともと​当社​では、​最初​の​ベンチ​トップ​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​に、​比較的​狭い​サポート​範囲​の​計測​器​を​示す​名前​を​付け​てい​ま​した。​しかし、​当社​も​お客様​も​その​テスト​システム​が​より​幅広い​最終​製品​に​対応​できる​こと​を​知​っ​た​ため、​名前​を​「CBATS (Common Bench-​top Automatic Test Set)」​に​変更​しま​した。

 

これまでに、​CACI​は、​2​つ​の​CBATS​モデル (101​と​201) を​開発​し​てい​ます。​CBATS 101​は、​オリジナル​の​低​コスト​ソリ​ュ​ー​ション​で​あり、​8​スロット​PXI​シャーシ上に構築され、​201​より​も​小規模​な​ソリューション​です。​CBATS 201​は、​101​より​も​大規模​な​ソリューション​で​あり、​18​スロット​PXI​シャー​シ​を​ベース​と​し、​より​堅牢​な​テスト​および​計測​機能​を​実現​し​ます。​当社​では、​CBATS 201​の​コア​として、​以下​の​NI​コンポーネント​を​選択​しま​した。

NI PXI-1045 18​スロット​3U PXI​シャーシ
NI PXI-8108 2.53 GHz​デュアル​コア​搭載​PXI​組​込​コントローラ
NI PXI-2532 512​クロス​ポイント​マト​リ​クス​スイッチ​モジュール
NI PXI-2568 汎用​SPST​リレー、​中​電力用
PXI-4072 デジタル​マルチ​メータ
NI PXI-6221 16​ビット、​250 kS/​s、​16​チャンネル​アナログ​入力
NI PXI-7852R マルチ​ファンクション​RIO、​Virtex-5 LX50 FPGA​搭載
NI PXI-5122 14​ビット、​100 MS/​s​デジタイザ (2​台​の​TEGAM 4040A​アンプ/​アッ​テ​ネ​ータ​モジュール​と​合わせ​て​使用)

CBATS 201​は、​さまざま​な​I/​O​信号​を​計測​器 (PXI-6221​および​PXI-4072) に​ルーティング​する​ため​の​通信​経路​として​PXI-2532​スイッチ​マト​リ​クス​を​使用​し​ます。​さらに、​PXI-2568 SPST (単​極​単​投) リレー​モジュール​を​3​つ​内蔵​し、​内部​電源/​信号​リソース​を​外部​インタフェース​に​ルーティング​し​て、​ユーザ​定義​の​スイッチング​機能​も​実現​しま​した。​PXI-5122​デジタイザ​は、​2​つ​の​TEGAM 4040A​アンプ​モジュール​と​連携​し​て​使用​する​こと​で、​最大​100 V​の​ピーク​電圧​を​持つ​信号​の​高速​分析​を​可能​にし​ます。​PXI-7852R FPGA (field-​programmable gate array) モジュール​は、​ソフトウェア​構成​可能​な​デバイス​で​あり、​任意​波形​および​位相​ロック​さ​れ​た​信号​を​作成​し、​データ​を​非同期​に​キャプチャ​し​て​解析​を​行う​ため​に​使用​さ​れ​ます。

 

ソフトウェア​ツール

システム​ソフトウェア​コンポーネント​および​テスト​アプリケーション​の​開発​に​最適​な​ツール​の​評価​を​CACI​で​開始​した​とき​に、​いくつか​の​ま​と​まっ​た​基準​を​用意​しま​した。​当社​では、​現在​の​従業​員​の​知識​を​できるだけ​活用​し、​選択​した​ツール​を​シームレス​に​連携​した​いと​考え​てい​ま​した。​最終​的​に​は、​必要​な​アプリケーション​を​迅速​かつ​効率​的​に​生成​できる​ツール​を​選択​できる​よう​に​なる​こと​を​希望​し​てい​ま​した。

 

CACI​は、​システム​ソフトウェア​コンポーネント​の​ため​に​NI LabWindows™/​CVIを​選択​しま​した。​また、​テスト​アプリケーション​の​ハードウェア​依存性​を​除去​する​ため​に、​ハードウェア​抽象​化​レベル​を​作成​しま​した。​この​アプローチ​により、​計測​器​が​古く​なり​置​き​換え​が​必要​に​な​っ​た​とき​に​生じる​テスト​アプリケーション​へ​の​影響​を​最小限​に​抑える​こと​が​でき​ま​した。​CACI​は、​必要​な​機能​が​搭載​さ​れ​て​いる​LabWindows/​CVI​の​使い勝手​に​満足​し​てい​ま​した。​また、​多く​の​NI​計測​器​が​設計​に​含​まれ​て​いる​ため、​ソフトウェア​と​ハードウェア​が​上手​く​統合​できる​と​確信​し​てい​ま​した。​さらに、​統合​の​問題​が​発生​した​場合​でも、​共同​作業​する​必要​が​ある​の​は​1​つ​の​ベンダ​だけ​で​した。

 

CBATS​で​既に​開発​を​完了​し​てい​た​初期​の​TPS (テスト​プログラム​セット) ソフトウェア​アプリケーション​の​多く​は、​コックピット​インジケータ​を​サポート​し​てい​ま​した。​これらの​システム​の​テスト​および​診断​の​重要​な​部分​では、​航空機​シミュレーション​信号​が​デバイス​に​入力​さ​れ​た​際​に、​正しい​応答​か​どうか​判別​する​保守​技術​者​による​視覚​的​検証​が​必要​で​した。​テスト​と​オペレーター​が​関与​する​際​の​視覚​的​特性​を​考慮​し、​CACI​は​NI LabVIEWの​グラフィカル​な​開発​環境​を​選択​し​て、​CBATS​の​初期​TPS​群​を​開発​しま​した。​これらの​最終​製品​では、​通常、​パラメトリックデータが収集されず、​ほとんど​の​テスト​基準​は​合格/​不合格​または​成功/​失敗​で​示​さ​れ​ます。​LabVIEW​を​使用​する​メリット​の​1​つ​は、​従来​の​プログラミング​言語​と​比較​し​て​TPS​を​作成​する​ため​の​開発​時間​が​短縮​さ​れる​こと​です。

 

再​ホスト​する​TPS​の​タイプ​の​進化​に​合わせ​て、​当社​では​オペレータ​の​介入​が​ほとんど​あるいは​まったく​必要​ない​航空​電子​工学​機器​向け​TPS​の​開発​を​始め​ま​した。​通常、​こうした​TPS​は、​刺激​を​ユニット​に​適用​し、​期待​さ​れる​応答​を​計測​する​一連​の​テスト​で​構成​さ​れ​ます。​この​タイプ​の​TPS​に関して、​CACI​は、​新しい​TPS​を​ゼ​ロ​から​すぐ​に​開発​できる​NI TestStandを​選択​しま​した。​CACI​は、​NI TestStand​を​使用​した​最初​の​TPS​開発​作業​中、​フィールド​テスト​システム​で​使用​する​重要​な​テスト​機能​を​約​3​か​月間​で​開発​しま​した。​NI TestStand​は、​迅速​な​TPS​開発​に​加​え、​テスト​データ​シート​の​作成​を​サポート​する​ため​に​パ​ラメ​トリック​データ​を​キャプチャ​する​機能​など、​いくつか​の​重要​な​機能​を​備え​てい​ま​した。​また、​NI TestStand​は​LabVIEW​および​LabWindows/​CVI​の​両方​と​シームレス​に​統合​さ​れ​て​いる​ため、​これらの​ツール​で​開発​さ​れ​た​ソフトウェア​を​問題​なく​直接​呼び出す​こと​が​でき​ます。 

 

CACI​は、​この​3​つ​の​ソフトウェア​製品​すべて​を​CBATS​と​組み合わせ​て​引き続き​使用​し​てい​ます。​通常、​当社​では、​テスト​対象​項目​の​タイプ​に​基​づ​い​て、​LabVIEW、​LabWindows/​CVI、​または​NI TestStand​の​どれ​を​使用​する​か​を​判断​し​ます。​原則​として、​オペレータ​が​テスト​に​不可欠​で​ある​場合​は (視覚​的​な​フィードバック​や​調整​が​必要​な​場合​など)、​LabVIEW​を​使用​し​ます。​最終​製品​が​事前​に​定義​さ​れ​た​電気​入力​を​必要​と​し、​データ​シート​で​収集​できる​計測​可能​な​出力​を​生成​する​場合​や、​オペレータ​の​入力​が​最小限​で​済む​場合​は、​NI TestStand​を​単独​で​使用​する​か、​LabWindows/​CVI​または​LabVIEW​と​連携​し​て​使用​し​ます。

 

まとめ

CACI​は、​保守​工場​で​使用​する​柔軟​で​手頃​な​テスト​システム​を​開発​し​て、​サポート​不可能​に​な​って​いる​レ​ガ​シー​テスト​システム​と​交換​する​こと​が​急務​で​ある​と​認識​し​てい​ま​した。​その​結果、​手頃​な​価格​の​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​で​ある​CBATS​は、​多く​の​DoD​ベンチ​トップ​アプリケーション​で​よく​使用​さ​れる​よう​に​なり​ま​した。​CBATS​の​他の​メリット​として、​多く​の​最終​製品​に対して​計測​器​を​共通​し​て​使用​できる​こと​が​挙​げ​ら​れ​ます。​現在​まで​に、​多く​の​固有​部品​を​含む​多数​の​テスト​システム​が、​CBATS 101​または​CBATS 201​の​いずれ​か​に​置​き​換え​ら​れ​てい​ます。​DoD Standard FOT(Family of Testers)​の​認可​メンバー​として、​CBATS​は​引き続き​レ​ガ​シー​テスト​システム​に​取​って​代わり、​さらに​新しい​テスト​要件​を​満たす​ため​の​基盤​を​提供​し​てい​く​可能性​が​あり​ます。

 

CACI​は、​NI​と​の​関係​性​や​製品​の​品質​に​基​づ​い​て、​CBATS​テスト​システム​の​中核​として​NI​の​計測​器​を​多数​採用​しま​した。​また、​問題​が​発生​した​場合​に、​NI​エンジニア​による​サポート​を​受け​られる​こと​も​知​って​いま​した。​CACI​と​NI​は、​高​品質​かつ​持続​可能​な​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​手頃​な​価格​で​提供​する​ため​の​提携​を通じて、​相互​信頼​を​構築​してき​ま​した。

 

LabWindows​という​商標​は、​Microsoft Corporation​から​の​使用​許諾​を​得て​使用​し​てい​ます。​Windows​は、​Microsoft Corporation​の​米国​および​その他​の​国​における​登録​商標​です。

 

作成​者​情報:

Paul Pankratz氏
CACI社
​電話: 703-841-7800