Come ottimizzare lo sviluppo dei prodotti industriali intelligenti

Gli OEM del mondo industriale si trovano di fronte all’urgente necessità di riconfigurare il loro approccio allo sviluppo del prodotto. Anche nel passato recente, un business redditizio poteva essere fondato sulla fornitura di prodotti elettronici che erano scollegati da qualsiasi rete, con una ridotta se non assente funzionalità di sicurezza, e davano poco spazio all’interazione e al controllo dell’utente al di là di pochi pulsanti meccanici o leve.

Tutte le tendenze del settore stanno allontanando gli OEM da questo modello, spingendoli verso lo sviluppo di prodotti collegati continuamente a Internet, che trasferiscono flussi di dati crittografati ad altri dispositivi o a un server cloud e che offrono una finestra ricca di grafici sul loro funzionamento, supportati da mezzi di controllo quali gli schermi tattili e il riconoscimento vocale naturale.

Questa tendenza sta avendo un impatto notevole sulla formazione delle team di sviluppo degli OEM e sulla loro gestione del processo di sviluppo. Gli OEM si stanno rendendo conto che, per la prima volta, hanno bisogno di competenze nelle funzioni hardware e software come la connettività wireless, la crittografia e l’autenticazione, e i display grafici e schermi tattili. Non è semplice selezionare e integrare progettisti con competenze pregresse in questi settori in un team di sviluppo consolidato. Un’altra opzione è quella di dotare gli attuali membri del team di progettazione di competenze in questi nuovi settori. Questa opzione, tuttavia, richiede una quantità di tempo e di investimento notevole per la formazione e lo sviluppo delle competenze. La terza opzione è quella di avvalersi della competenza di società terze, specializzate in particolari funzioni. Ancora una volta, selezionare attentamente una rete fidata di terze parti dotata delle competenze necessarie richiede tempo.

Un aiuto nella risoluzione di questo problema proviene da una direzione inaspettata: il distributore di componenti.

È inaspettato perché, abitualmente, la competenza chiave dei distributori non si basa sullo sviluppo del prodotto e sulla gestione delle risorse ingegneristiche. In passato, la competenza dei distributori si è basata soprattutto sullo stoccaggio e la spedizione di componenti e sul loro marketing, inclusa la promozione e il supporto tecnico del prodotto. Queste funzioni a livello di componente non richiedono un know-how dello sviluppo di sistema.

Che cosa rende quindi un distributore una risorsa utile per la risoluzione delle difficoltà odierne di sviluppo del prodotto?

Blocchi funzionali comuni a molti settori industriali

Il problema per gli OEM è che si trovano a dover integrare i loro prodotti tradizionali di base con un certo numero di nuove funzioni complesse per le quali non avevano finora necessitato competenze di sviluppo. Queste funzioni includono tipicamente:

• Connettività Wireless: Bluetooth® a bassa energia o radio Wi-Fi® per connettività a corto raggio, LoRaWAN™, Sigfox o NB-IoT per rete a lungo raggio
• Connettività cablata: tipicamente Ethernet per connettività Internet, o USB per collegamenti locali, così come bus di campo industriale come Profibus e CAN
• Sicurezza: funzioni crittografiche e di autenticazione, compresi hardware di autenticazione per proteggere le informazioni riservate o il traffico di dati, e capacità di anti-manomissione per proteggere il dispositivo stesso, il sistema e quindi il marchio del produttore
• Interfaccia uomo-macchina (HMI): ingressi utenti con rilevamento tattile come schermo tattile e display grafico
• Alimentatori digitali conformi agli standard che offrono alta efficienza, densità di potenza ottimizzata e la possibilità di configurare il funzionamento in risposta alle condizioni operative

La caratteristica interessante di tutti questi blocchi funzionali è che sono comuni a molti prodotti finali e settori industriali. Ciò significa che una terza parte, ad esempio un distributore di componente, è potenzialmente in grado di fornire un singolo modello o piattaforma di progettazione per ciascuna funzione che potrebbe essere utilizzata in centinaia di diversi prototipi di prodotto finale.

In questo modo, i terzi possono avvalersi di competenze specialistiche in queste funzioni comuni per integrare le competenze applicative che il produttore del prodotto finale mantiene. È questa l’intenzione alla base dello sviluppo, da parte di Future Electronics, dei suoi Centri di eccellenza, laboratori di progettazione che riuniscono specialisti di settore che possono aiutare i clienti con i progetti di sviluppo. In alcuni casi, un Centro di eccellenza fornisce un supporto approfondito alla progettazione di sistema per consentire al cliente di implementare la progettazione di uno specifico blocco funzionale più velocemente di quanto potrebbe fare da solo e con ridotti rischi di sviluppo.

Future Electronics ha quattro Centri di eccellenza europei:

• Parigi, Francia: per i sensori e la connettività
• Monaco di Baviera, Germania: per il controllo dei motori e i sistemi industriali
• Danzica, Polonia: per i sistemi integrati
• Londra, Inghilterra: per l’elettronica di potenza

Il servizio fornito dal Centro di eccellenza permette ai clienti di concentrarsi sulle loro competenze chiave e di accedere più velocemente al mercato con nuovi prodotti intelligenti, spesso con un’opzione per la connettività Internet, eliminando al contempo il rischio di progettazione.

Questo servizio comprende la fornitura di schede di sviluppo funzionali specifiche progettate e prodotte da un Centro di eccellenza. Questi comprendono schede per:

• Molti tipi di motori
• Interfacce uomo-macchina e sensori
• Alimentatori AC/DC e DC/DC con o senza correzione del fattore di potenza e invertitori
• Connessione a IoT
• Operazioni di calcolo incorporate di fascia alta utilizzando i FPGA

Le schede forniscono una piattaforma di prototipazione accelerata, fornendo una piattaforma specifica per le applicazioni che può essere facilmente modificata e adattata per soddisfare le specifiche esigenze di applicazione. Un Centro di eccellenza di Future Electronics è anche in grado di assemblare un ecosistema per portare al cliente partner qualificati in tecnologie specifiche. Questi partner includono provider IP, sviluppatori di blocchi di costruzione software come display grafici, enti di formazione professionale e così via.

E sebbene all’inizio possa sembrare sorprendente che un distributore assuma il ruolo di produttore della scheda di sviluppo, vi è di fatto una valida base per la sua idoneità. In primo luogo, le schede di Future Electronics possono utilizzare i componenti più recenti con le migliori caratteristiche e prestazioni, perché i distributori hanno un accesso privilegiato ai piani d’azione dei produttori di componenti e possono integrare un nuovo pezzo in un progetto di scheda prima che il progetto sia ufficialmente lanciato.

In secondo luogo, un distributore può garantire che ogni componente sulla scheda sia ottimizzato in termini di prestazione, disponibilità e prezzo. A differenza di un produttore di componenti, che riempirà una scheda di valutazione con i pezzi del proprio portafoglio, il progetto di scheda di un distributore può utilizzare il pezzo più adatto sul mercato. In quanto distributore a larga scala, Future Electronics può scegliere tra un’ampia gamma di fornitori in franchising per la selezione dei componenti per i propri progetti di schede.

In terzo luogo, un distributore può orientare la specifica della sua scheda verso una particolare funzione o applicazione, mentre una scheda di valutazione del fornitore di componente ha uno scopo diverso: dimostrare, nel modo più lusinghiero possibile, le caratteristiche e prestazioni del componente principale. Una scheda di funzione include quindi le varie periferiche analogiche e digitali, interfacce e software necessari in un’applicazione: caratteristiche che saranno omesse da una scheda di valutazione di ottimizzazione dei costi del produttore.

Progettazione di piattaforme per display grafici

La più recente aggiunta al portfolio di schede di funzione di Future Electronics è la piattaforma Amber per la progettazione di interfacce uomo-macchina (HMI). Il cuore della piattaforma Amber sono tre schede controller video, ciascuna basata su un microcontrollore con speciali capacità grafiche. Gli MCU sono forniti da STMicroelectronics, NXP Semiconductors e Microchip. Le schede controller verificano un display industriale a cristalli liquidi (LCD) da 4,3″ o 7″ di Tianma, con o senza abilità capacitiva di rilevamento tattile e con o senza abilità di visualizzazione grandangolare.

La piattaforma di progettazione Amber HMI di Future Electronics

Inoltre, cosa fondamentale, la piattaforma Amber consente all’utente di iniziare a lavorare sullo sviluppo dell’interfaccia utente per il display grafico utilizzando la suite di strumenti di progettazione grafica TouchGFX supportata. La piattaforma fornisce una dimostrazione reale delle differenze tra le diverse configurazioni di visualizzazione e delle capacità dello strumento TouchGFX. Inoltre, fornisce una maniera molto più intuitiva di valutare la prestazione di visualizzazione rispetto alla ricerca basata su specifiche di visualizzazione pubblicate.

Come ogni scheda di funzione, anche la piattaforma Amber è supportata da varie risorse di formazione di Future Electronics, dalla condivisione di informazioni sull’introduzione di nuovi prodotti e dai servizi di supporto tecnico.

Strumento di progettazione grafica TouchGFX

Ottimizzazione del processo di sviluppo

Negli ultimi anni, gli OEM di elettronica si sono abituati all’idea del distributore che estende il suo ruolo dal semplice invio di componenti a una posizione di partner della catena di fornitura dei clienti produttori. Fornendo servizi come la gestione delle scorte vincolate, la previsione del fabbisogno di materiali e la logistica a valore aggiunto, il distributore agisce ormai per alcuni clienti come fornitore di servizi offrendo l’ottimizzazione della catena di fornitura.

Con lo sviluppo di servizi di progettazione e piattaforme di sviluppo specifici per funzioni specialistiche, è possibile che i distributori stiano estendendo il loro ruolo in una nuova dimensione, diventando fornitori di servizi che offrono ottimizzazione dei processi di sviluppo. A causa del bisogno comune di determinate funzioni condivise da molti OEM, i distributori possono intervenire fornendo schede di funzione e competenze di settore, risparmiando a ogni cliente individuale la necessità di reinventare la ruota.

Ciò elimina lo sforzo di progettazione, permette ai clienti di accedere a funzionalità sofisticate in un formato di scheda di facile acquisizione, e accelera quindi il time-to-market per nuovi prodotti intelligenti e collegati pronti per l’Internet degli oggetti e per una nuova generazione di utenti finali esigenti e tecnologicamente avanzati.

Di Etienne Lanoy
EMEA Centre of Excellence Manager, Future Electronics
www.futurelightingsolutions.com