テストと計測ソフトウェアの選択ガイド
概要
テストおよび計測のエンジニアには、目的に特化したツールが必要です。汎用ソフトウェアおよびプログラミング言語は、広くアクセス可能ですが、物理的なテストシステムの構築やテストデータの集録に伴う複雑さに対応する能力は限られています。
内容
テストおよび測定アプリケーションの主な課題
テストおよび測定アプリケーションは特殊で、開発が困難です。実世界と対話する必要があるため、他のアプリケーション分野の開発者は決して遭遇しない複雑さが生じます。これらのアプリケーションは、複数の同期されたソースからデータを集録し、特殊なアルゴリズムを使用してそのデータを解析し、並列処理を実行してからリモートシステムにデプロイする必要があります。これらの課題に対応するために、エンジニアは、プロジェクトの納期を守りながら、これらの各要件にドメイン固有のソリューションを提供する開発ソフトウェアが必要です。
信号集録
すべてのテストおよび測定アプリケーションには、正しい製品機能を確認するデータの集録という同じ目的があります。このプロセスでは、複数の計測器やデバイスに正しく接続して信号を集録するという最初の課題が生じます。最も単純な形式では、このプロセスはPCI、USB、またはシリアルなどの通信バスを介してデータをストリーミングするInstrument Driversに依存します。通常、ベンダはこれらのドライバを提供していますが、開発環境の高品質なサポートがなければ、計測器と測定の自動化は困難です。多くのアプリケーションでは、調節アナログI/O、デジタル信号、通信バス、RFなど、複数のチャンネルと信号タイプを処理する必要もあります。これらのチャンネル間には時間依存性があります。つまり、信号タイミング、トリガ、および同期は、集録そのものと同様に重要です。このような状況では、ソフトウェアは一度に1つの計測器にサイロ化することなく、システム全体にアクセスする必要があります。
データ処理
データが集録されたら、エンジニアが製品に関する洞察を得たり、動作に影響を与えるためにデータを処理して表示する必要があります。異なるデバイスからのデータは、異なるレートでアプリケーションに入ることがよくあります。そのため、整合性を維持するためには継続的に処理および保存する必要があります。
また、このデータをユーザに表示してリアルタイムで監視する必要があることもよくあります。これは、通常、テストおよび測定アプリケーションでは、複数のアクターまたは操作が並列で実行され、それらのアクター間に何らかの依存関係があることが必要であることを意味します。これらのアプリケーションは、逐次処理またはオフライン処理用に設計された環境では構築が難しいため、効率的な開発には並列処理用に最適化されたアプリケーションが必要です。
システムの導入と管理
測定は通常、開発マシンとは別のターゲットにデプロイされる自動シーケンスの一部として実行されます。このマシンは、リモートPC、テストラック上のコントローラ、リアルタイムターゲット、またはFPGAなどの組込ターゲットです。これらの展開には、多くの場合、複数のステーションが含まれ、リモートまたは国際的な場所に配置できます。ソフトウェア開発は導入時に終了しません。テストおよび測定アプリケーションは長年使用されるため、自動測定シーケンスは時間の経過とともに更新、維持、およびリファクタリングされる必要があります。
この要件は、ダウンタイムを最小化し、再テストやエスケープにコストがかかる可能性のある構成の不一致を回避するために、編集可能で拡張性があり、リモートでアクセス/デプロイ可能な方法でソフトウェアを設計する必要があることを意味します。また、設計、品質、製造グループ間で一貫性があり、アクセスしやすいように、データ収集とストレージを管理する必要もあります。システムの導入とライフサイクルに関する注意事項を慎重に管理しないと、組織は多くの場合、大きな運用負荷に直面します。
NIソフトウェアの利点
多くのソフトウェア開発ツールや言語が使用可能であり、最も魅力的なツールや言語は多くの場合、最大のユーザベースを持ちます。ただし、テストおよび測定アプリケーションには適していません。
C言語とPython言語には、オープンソースライブラリのエコシステム、人材の確保、開発運用ツールのエコシステムなど、異なる強みがあります。しかし、使い慣れた構文以外は、テストおよび測定アプリケーションには適していません。
- ハードウェアドライバ、解析関数、ユーザインタフェース機能、およびデプロイメントターゲットが不十分またはアクセス不可能であるため、進行が遅れ、エンジニアの生産性が低下します。
- イノベーションでは、テストエンジニアや計測エンジニアなど、最も大規模な開発者グループを優先する傾向があります。その結果、組織は最新のテクノロジーやセキュリティ基準をタイムリーに導入することを想定できません。新しいテクノロジーの採用は、多くの場合、大きな声の優先順位を反映するため、テストは主要な用途ではなく後付けのものとして残されます。
- 汎用ツールを使用するテストエンジニアは、総合的なコンテキストビューを持つテストおよび計測アプリケーション開発の広範なコンテキストではなく、開発コミュニティが構文を重視する傾向があるため、分離することができます。
テストおよび測定アプリケーションの問題を解決することに重点を置いた、高性能で信頼性の高いソフトウェアが必要です。汎用的な基盤に独自の拡張機能を追加するために時間を費やすのではなく、テスト専用のソフトウェアツールチェーンを採用すれば、新しい機能を追加したり、お客様の品質を保証するなど、製品に焦点を当てたより価値のあるタスクに多くの時間を費やすことができます。
NIソフトウェアは、テストおよび測定アプリケーション用に設計された、生産性の高い包括的なツールチェーンです。当社の開発者は、テストエンジニアとしての生産性を向上させ、変化する要件に柔軟に対応し、効果的なコラボレーションを促進するツールセットを作成しました。
迅速かつ効率的な作業
NIソフトウェアは、テストエンジニアのニーズを念頭に置いて設計されています。専用ソフトウェアを選択することで、各タスクがより迅速かつ効率的に実行されるため、汎用ツールを使用するよりもエンジニアの生産性が50%以上向上することが実証されています。プロジェクト全体で、テスト用に最適化されたツールを使用することで、エンジニアリングチームは数千時間、数百万ドルもの時間を節約できます。NIのツールは、以下の利点を含む多くの点でこの速度と効率性を提供します。
- 統合ワークフロー―テストエンジニアリングプロジェクトは、要件の収集とテスト計画から始まり、測定開発とコーディングを経て、システムの導入、管理、そして最終的には廃止に至るタスクのワークフローで構成されます。このプロセスの非効率性の多くは、タスク間の移行に集中しています。構成、データ形式、アーキテクチャ、および通信の変更は、長時間に及ぶ障害となり、場合によっては手戻りが発生する原因となります。タスク間のフローが容易なツールを1つの統合されたスイートにまとめることで、これらの移行における時間のロスを最小限に抑えることができます。
- アクセシブルな機能―テストおよび測定アプリケーションを開発するには、特殊な機能が必要です。これは、適切な形式の波形チャートにデータを表示するような単純なものから、音響/振動解析ルーチンなどの上級なものまでさまざまです。NIツールには、汎用ソフトウェアとは異なり、すぐに使用できるこれらの機能が含まれています。これにより、外部またはオープンソースライブラリの検索と検証による遅延を減らすことができます。
- AIによる生産性の向上―AIがテストエンジニアの生産性を効果的に向上させるには、AIが作業中のシステム情報とデータにアクセスできる必要があります。AIインテリジェンスは、エンジニアが使用するツールにネイティブに組み込まれているだけでなく、テストエンジニアリングの方法論とベスト プラクティスを使用して学習する必要があります。NIソフトウェアポートフォリオは、NI Nigel™ AIにより強化されており、開発環境内でユーザの作業状況を直接使用してテスト開発ガイダンスを提供できます。Nigelは、システムアーキテクチャのアプローチを推奨し、コードの作成を支援し、データセットから洞察を提供することで生産性を向上させることができます。
- ハードウェアのシームレスな統合―NIソフトウェアは、ハードウェアへのネイティブ接続を提供し、自動テスト用のNI I/Oおよびデプロイメントプラットフォームの幅広いポートフォリオに簡単にアクセスできます。NIハードウェアを使用する場合、構成ユーティリティはユーザが複数の計測器から同時にデータを検索して集録するのに役立ちます。1つ以上のシャーシに分散したモジュール式フォームファクタの計測器は、信頼できるデータをホストに連続的にストリーミングするために同期できます。NIソフトウェアで作成されたプログラムは、コンパイルチェーンに関する深い知識がなくても、LinuxリアルタイムターゲットおよびFPGAターゲットにデプロイして、高速、高信頼性、および高確定性アプリケーションを実現できます。NIソフトウェアツール内からこのハードウェアをネイティブに理解することで、汎用ツールを使用するよりも迅速かつ簡単にこのエクスペリエンスを実現できます。
自信を持って開発
市場に参入する製品と技術の急速な進化により、テストおよび測定アプリケーションは複雑さを増しています。ソフトウェアの選択は、開発チームの短期的および長期的な能力に影響します。静的なソフトウェアやアライメントがずれたソフトウェアは、時間の経過とともに制限され、要件の変化に応じてチームの生産性を徐々に低下させます。
NIソフトウェアにはテスト技術において実績があり、エンジニアは製品だけでなくキャリアの構築にもプラットフォームを使用できます。NIソフトウェアを使用するエンジニアは、オープンで適応性の高いプラットフォームアーキテクチャにより、これらの将来の要件に対応できると確信しています。これには以下のような利点があります。
- 高レベルで柔軟性のある開発―オープンエンドプログラミング言語と組み合わせた迅速な開発アプリケーションソフトウェアを使用することで、開発範囲を限定することなく開発時間を最小限に抑えます。つまり、チャンネル構成などの反復的または一般的なタスクを数秒で設定でき、特殊な計測器接続、独自のIP、またはカスタムロジックなどの独自の機能を常に組み込むことができます。NIソフトウェアプラットフォームにより、エンジニアは迅速に作業し、進化するテスト仕様を満たすことができます。
- オープンな相互運用性―NIソフトウェアプラットフォームでは、ハードウェアとソフトウェアの幅広いエコシステムを利用できます。10,000を超えるInstrument Driversで構成される業界最大のオープン リポジトリから選択できます。Python、C、C++、MathWorks® MATLAB ® ソフトウェアなどの言語で書かれたIPをネイティブに組み込みます。CAN、I2C、HTTP、Webサービス、TCP、UDPなどの業界標準プロトコルを使用します。これらのオープンな統合オプションにより、テストエンジニアはNIソフトウェアプラットフォームを使用して、テストシステムの一部だけでなく、システム全体の自動化を開発できるという確信を持つことができます。
- 最新機能―新しいテクノロジが急速な速度で製品化されつつあり、それを利用できるユーザの利点のために開発プロセスを中断することを約束します。NIソフトウェアには、最新の技術をテストおよび測定アプリケーションに適用するという当社の取り組みを示す、公開されている豊富なロードマップがあります。NIソフトウェアプラットフォームは、新しいオペレーティングシステム、人工知能モデル、プロトコルなどのソフトウェアから、GPUやFPGAなどのハードウェア要素まで、テストエンジニアが必要なテクノロジの信頼できる実装を見つける最初の場所です。これにより、エンジニアは、製品設計に気を取られることなく、前提条件となるインフラストラクチャを自ら構築し、最先端技術で作業しているという自信を持つことができます。
- セキュリティと信頼―NIソフトウェアは、IT部門と政府の規制が要求するサイバーセキュリティ基準を同様に満たすテスト業界をリードしています。セキュア開発ライフサイクル(SDL)の一環として、NI LabVIEWおよびその他のソフトウェア製品のSBOMを生成します。これらは、多くの防衛、航空宇宙、および自動車関連企業によって参照されているゴールドスタンダードとみなされており、EUおよび米国を含む世界中の規制ガイドラインを満たすか、または上回っています。LabVIEWは、継続的なコンパイル、バッファ管理、メモリ割り当てにより、脆弱性のリスクを低減するため、本質的にメモリセーフな言語です。完全な暗号化は、システム管理ツールやNigel AIなどのネットワーク技術でも使用されます。
共同作業
テストおよび計測エンジニアは、共同作業ができる場合に最も力を発揮します。これは、多くの企業にとって課題となる可能性があります。設計エンジニアリングが支配する組織では、この役割はニッチなものです。また、テストチームが頻繁に異なる場所に分散しているため、エンジニアが必要なサポートを受けることが難しくなります。NIソフトウェアは、共有とタグ付け機能、リモート管理機能、最新の開発運用ワークフロー、アクティブなユーザコミュニティを備えたコラボレーションを念頭に置いて設計されています。NIソフトウェアユーザは、単独で作業するのではなく、以下に向けて共に貢献します。
- 自動化されたコラボレーション―効果的なテストを実行するには、あらゆる規模のチームが協力して運用を計画、管理、最適化するための一元化されたプラットフォームが必要です。NIソフトウェアのコラボレーションアプローチは、物理的に分散したグループがデータ、アイデア、コメントを構造化された生産的な方法でリモートで共有するためのツールを提供します。ダッシュボードの表示、システムヘルスの確認、ソフトウェアのデプロイ、または組織全体のシステムからのレポートの生成を行います。Nigelを使用して、さまざまなソースと時間からタスクとデータを検索および調整し、同僚とより効果的に作業することができます。
- コミュニティエンゲージメント―NIソフトウェアは、テストおよび計測アプリケーションに対して情熱を持ち、互いにサポートし合うエンジニアの活発なコミュニティをサポートします。測定システムを構築するには、ベストプラクティスをコーディングするだけではありません。信号パスからハードウェアの選択、ソフトウェアアーキテクチャ、アルゴリズムのニュアンスまで、すべてを考慮する必要があります。NIソフトウェアコミュニティには、数千年にわたる業界での経験を有するテストおよび測定の専門家が含まれています。NIソフトウェアは、健全なオンラインサポートフォーラム、100を超えるユーザグループ、ユーザ主導のカンファレンス（世界各地）、教育コースを通じて、世界中のエンジニアのスキルを向上させ、キャリアアップをサポートします。
- チーム開発―テストおよび測定アプリケーションが複雑化するにつれ、大規模な開発チームの協力とより厳密なテストプロセスが必要になります。NIソフトウェアは、既存のCI/CDプロセス内で動作します。LabVIEWに組み込まれた相違および統合関数により、単一のコードベースでの共同開発が可能になります。依存項目を含むLabVIEWアプリケーションをDockerコンテナにパッケージ化して、テストやリビジョンを自動化できます。
NI テスト/測定ソフトウェアスタートアップガイド
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