システムオンデマンドのアジャイルシステム開発プロセス
概要
システムオンデマンド (SoD) は、モジュール式コンポーネントと標準コンポーネントを利用して、LRUハードウェア、組込ソフトウェアアルゴリズム、hardware in the loop (HILまたはHWIL)、統合ラボなどの検証および機能テストシステムを設計、統合、提供するアジャイルなシステム開発プロセスです。他社は依然として線形統合モデルを運用していますが、SoDは、プログラムが成熟しても変更される可能性が低いテストソリューションのコンポーネントから始まる複数の並列タスクを提供します。テスト要件が確定するにつれて、より柔軟に変更が必要なコンポーネントに関連するタスクは、統合の最後に実行されます。この自動化された手順により、短いタイムラインでテストプラットフォームを提供できます。
SoD開発プロセスは、現在はEmersonのNI Test & Measurementの一部となったSET GmbHとTech180社によって開発されました。
常にテストを行う必要がありますが、いつものようにテストする必要はありません。NIのモジュール式で再構成可能なプラットフォームを使用すると、世界で最も困難な問題をより迅速に解決できます。
内容
問題
航空宇宙分野は変化しています。宇宙旅行と空飛ぶクルマがこれまで以上に身近なものになっています。未来の飛行認証製品には、より多くの機能、より複雑なソフトウェアと制御が必要になり、より短い期間でテストし提供する必要があります。
理想的には、テスト装置のタイムラインは、技術革新の速度に合わせて前倒しされます。安定した要件から始めて、より長いリードのカスタマイズを追加し、テスト、修正、統合のやり直しに取り組みます。
現実世界では、労力とリスクはプロジェクトの後半に集中します。入力の受け取りが遅れたり、要件の変更による手戻りが発生したりすると、最終段階での危機につながります。締め切りが近づくにつれ、コストは上昇します。統合中のやり直しは長引きます。
早期に開始することで問題を解決できるように思えますが、問題の中心はリスクのコントロールです。事前にシステム全体の設計にのめり込むと、プログラムの途中で要件が必然的に変更された場合に脆弱になります。後から変更を加えるためのコストと時間は急速に増加するため、最初の決定がプロジェクトの成否を決定する可能性があります。テストシステムのリスクの低い部分とリスクの高い部分を切り離して判断することはできません。この判断を誤ると、遅延や予算の超過が発生します。後から変更することなく、正しく作成しなければならないという圧力は非常に大きく、非現実的です。
リスクの高い部分について意思決定を行う前に、システムの一部を完成させて検証することができたらどうでしょうか。必要な対応が必要になる前に準備ができていたらどうでしょうか。
本当に必要なのは、プログラムのテスト範囲です。NIがプログラムの最後にあるテストラックだけでなく、プログラム全体でテスト範囲をどのように提供しているか紹介します。
ソリューション
SoDは、初のアジャイルシステム開発プロセスであり、テストシステムの個々の部分をユニットごとに指定、設計、構築、検証することができます。時間のかかるウォーターフォールプロセスの代わりに、リスクを軽減する最先端のシステムを使用できます。さらに良いことに、予算を上回らずに、数か月ではなく数週間で準備が整います。
NIはハードウェアおよびソフトウェアの構成サービスから完全な標準化ソリューションまで、テストプログラムを加速し、競合他社より優位に立つお手伝いをいたします。
アジャイルシステム開発
これはよくあるシナリオです。面倒で時間のかかるプロセスでは、テストシステムの設計全体が完了するのを待ってからビルドを開始する必要があります。その結果、システムの準備が間に合わず、プロジェクトが遅れ、予算が無駄になり、ストレスが増大します。
ここでアジャイル開発プロセスが真価を発揮します。テスタの作成に必要なすべての製品要件が、スケジュール開始までにすべて揃っているとは限りません。手元にある情報をもとに作業を開始できます。当社のアーキテクチャにより、多くのコストや生産スケジュールへの影響を与えることなく、後からさまざまなタイプの変更を行うことができます。
NIでは、独自のアジャイル開発プロセスを使用して、他の要件が確定している段階でも、テストシステムの全体部分を完成させます。設計を安定した要件と、変化する要件に分割して、より長いリード項目を組み込むスペースとインタフェースを確保しながら、より早くビルドを開始できるようにします。
直列化されたウォーターフォールプロセスの遅延なしで、個々の要件までビルドおよびユニットテストを行うことができます。このようにシステムをセグメント化することで、適応性が向上し、リスクが軽減され、プロジェクトをスケジュールどおりに進めることができます。柔軟性のない設計プロセスは過去のものです。
図1: プログラムの最後で、テストソリューションを設計および検証する際に避けられないスケジュール遅延を回避するテストシステム開発プロセスを採用する。
モジュール式および標準化されたハードウェア実装
SoDテストシステムは、標準の信号接続、ケーブル、ラックインフラストラクチャ、モジュール式信号調節、計測器を含むCOTSハードウェアコンポーネントで構成されています。そのため、ほとんどの信号タイプには、互換性と機能がすでに検証された構成済みの既製の設計が含まれています。各信号タイプには重要なドキュメントも付属しています。
当社のモジュール式アーキテクチャとアジャイルプロセスは、コストのかかるポイントツーポイント配線やカスタム設計が不要になります。初日から機能の構築と検証を開始できるため、数か月ではなく数週間でシステムを納品できます。
NIは、標準の信号分類方法を使用して航空宇宙用テストシステムを構築しています。
さらに、NIのテストエンジニアは、検証と妥当性確認の目的で、さまざまな障害状態を使用してこれらのシステム設計を強化することができます。ユーザ定義の経路設定は、実際のハードウェアとシミュレーションデバイス間の切り替えをサポートします。このようにして、さまざまなテストシナリオに対応し、すべてのコンポーネントが利用可能でなくても、プロジェクトの初期段階でテストを開始できます。
当社のブラックボックスアプローチにより、長期にわたる要件の成熟を待ちながら、システムを開発する方法をご覧ください。
すべての標準航空インタフェースが利用可能です。
アーキテクチャの一部として、最も一般的な80種類の信号タイプをあらかじめ開発、標準化しました。これらの事前検証された信号を使用することで、プロジェクトの開発およびテストのリスクを軽減できます。
デバッグが簡単です。
当社のシステムには、内蔵または外部セルフテストのオプションがあるため、エラーの原因を素早く確認できます。さらに、ケーブル接続により、システムの保守や変更が容易になります。NIは、完全な図面、部品表、信号トレースのドキュメントを常に提供しています。
既存のソフトウェアとモデリングワークフローに適合する
SoD手順は、オープンアーキテクチャのシステムで完了します。LRUシステム内のテストソフトウェアは、ライフサイクルのチェック対象段階に合わせて調整されていますが、ハードウェアはほとんど変更されません。
また、SoDは抽象化レイヤを利用して、テストエンジニアリングソフトウェアスタックとハードウェア間の通信を行います。これにより、テストハードウェアへの通信インタフェースに影響を与えることなく、テストシーケンスまたはユーザインタフェースに加えられた変更を行うことができます。
時代遅れのハードウェアと、継続的なソフトウェアのアップグレードメンテナンスのどちらかを選ぶ必要はありません。NIのI/Oサーバアプローチを使用することで、テストシステムアーキテクチャの最新のイノベーションを活用しながら、現在のソフトウェア環境を維持できます。
テストハードウェア、コアシステム操作、ユーティリティソフトウェアをテストするための通信インタフェースはすべて、業界標準のテストプログラミング言語からサポートされている複数のアプリケーションソフトウェアまでの市販のソフトウェアツールに基づいています。
LabVIEW、LabVIEW FPGA、LabVIEW Real Time
LabVIEWは、テストエンジニアが計測器と通信し、LRU検証、HIL、製造テストシステムでデータを収集するために使用するグラフィカルプログラミング環境です。SoDプロセスの一環として、お客様の特定の要件を構造化された透過的なLabVIEWアプリケーションに変換します。LabVIEW FPGAおよびLabVIEW Real-Timeモジュールを使用すると、LabVIEWからリアルタイムアプリケーションとFPGAコードを生成できます。LabVIEWトレーニングは、SoDプロセスの一部として提供される多くのサービスの1つです。
TestStand
TestStandは、テストシーケンスを構造化し、シンプルな構成を使用してそれらを表現するための強力なソフトウェアです。当社の経験豊富な認定TestStand開発者 (CTD) およびアーキテクト (CTA) は、高性能テストソリューション、オペレータインタフェース、カスタムステップタイプライブラリを迅速かつ効率的に取得することを支援します。
VeriStand
VeriStandは、データ収集とロギングの構成、リアルタイムテストシーケンスの作成、および制御、調整、監視システムの迅速な試運転中にシミュレーションモデルを統合するために使用するソフトウェアです。
他社製ソフトウェアの統合
現在のソフトウェアワークフローを構築するために選択したツールに関係なく、SoDはニーズに合わせて調整されます。Pythonでテストを希望する場合は、Pythonでテストできます。当社のリアルタイムソフトウェアは、モデリング環境としてMathWorks® Simulink®ソフトウェアと連動するように特別に設計されています。当社のPXIコントローラではなく、自社のサーバでモデルを実行したい場合でも、それをサポートできます。当社はハードウェアの変更によるお客様の優先ワークフローへの影響を最小限に抑えるよう努めています。
MathWorks MATLAB®ソフトウェアとSimulinkソフトウェア
あらゆる種類のシミュレーションモデルは、航空宇宙分野の多くの組込ソフトウェアテストやHILリアルタイムテストシステムで大きな役割を果たします。VeriStandは、MathWorks MATLABソフトウェアとSimulinkソフトウェアモデルのこのリアルタイム環境への統合をネイティブでサポートしています。御社の統合を支援します。モデルがやや大きい場合は、特に計算負荷の高いモデルとVeriStandリアルタイム環境への統合のためのソフトウェアアーキテクチャ (専用のシミュレーションコンピュータを備えたリフレクティブメモリネットワーク) を紹介します。
Python
テスト自動化の標準開発環境としてPythonを使用しており、すでに検証および認定されたテストシーケンスを使用していますか。テスト環境をモダナイズしたいが、既存のソフトウェアモジュールを適応させることに抵抗がありますか。
NIは、既存のソフトウェアアプリケーションの統合を支援し、NIツールチェーンを既存のPythonテスト環境に簡単かつ便利に統合するためのさまざまな方法を紹介します。
NIと連携する利点
テストシステムの作成を外部委託する場合は、御社の言葉を話し、必要なシステム要件とカバレッジを提供するパートナーが必要です。NIのオープンソースのモジュール式アーキテクチャにより、お客様とベンダーが製品のピンに同じ要件を満たすことができます。NIは、部品表からターンキーシステムまでのあらゆるものに対して、さまざまな形式のソリューションを提供できます。
通常、すべての要件に対して作業明細書を提供する必要はありません。代わりに、製品にどのようなインタフェースが搭載されているかをお知らせください。各インタフェースの要件を満たすソリューションを生成します。ほとんどの場合、テストシステムの約80%に対するソリューションがすでにあるため、システムのリスクの高い部分に重点的に取り組むことができます。
SoDによる再利用と拡張
SoDを使用すると、新しいUUTごとの個別テストシステムが必要ありません。代わりに、以前の設計を再利用して拡張できます。御社の新しい要件に基づいて、私たちは拡張が必要なインタフェースを解析し、必要なシステムアドオンを定義し、それに応じてシステムを構成します。その後、次に何をするかを決めることができます。インストールを続行できるように、マニュアルとドキュメントを提供します。または、お客様のご要望に応じて必要な調整を行います。
SoDを使用すると、テストシステムを使用できるようになるまでのリードタイムは、12～15週間に短くなります。さらに、すべての設計ドキュメントと仕様は、プロジェクトの開始後すぐに利用可能になります。また、設計が完了した直後に、完全なシミュレーション環境を直接受け取ることができます。
全体の構成は見積段階で完了します。そのため、最初からシステムの全体像と機能を把握できます。このドキュメントにより、正確な納期が保証され、見積書の一部としても記載がされます。
デジタル主権の鍵
SoDを使用すると、ドキュメントと設計データ全体を含むオープンシステムが得られ、テストシステムを完全に理解できるため、市場要件の急速な変化に自律的に適応できます。したがって、長期間にわたってサードパーティから独立して運用することができます。同時に、NIは手間のかかる開発作業の削減も支援できます。SoDを使用すると、ハードウェアとソフトウェア内のすべての信号の完全な概要が得られるため、テストシステムに関するすべての専門知識を社内に残すことができます。
