www.modernitovarna.com
08
'11
Written on Modified on
Beijer Electronics Products AB
HMI – koupit nebo vyvinout?
Každý výrobce složitých zařízení nebo vozidel, jejichž součástí je rozhraní člověk – stroj (Human Machine Interface, HMI), se musí vypořádat se zásadním rozhodnutím: měl by si HMI vyvinout vlastními silami nebo tuto životně důležitou součást stroje zakoupit od externího dodavatele ve standardním provedení či upravenou na zakázku?
Rozhodnutí koupit nebo vyvinout je důležité a současně složité a zahrnuje mnoho obtížných otázek. Je vývoj vlastního hardwaru i softwaru tím nejefektivnějším řešením? Je takový technický projekt ve shodě s tím, co je klíčovou kompetencí vaší firmy? Mají vaši technici čas vyvíjet HMI vlastními silami? Počítáte s alternativními náklady nevyužitých příležitostí? Mají komerčně dostupné produkty ty funkce, které požadujete, a dostatečnou provozní spolehlivost? Je návratnost vložených investic (ROI) taková, aby vás uspokojila?
Bližší pohled
Pro to, abychom vám pomohli vyřešit dilema koupit nebo vyvinout, dovolte nám, abychom vám blíže vysvětlili, co všechno je v typickém procesu vývoje spojeno s konstruováním, výrobou, testováním a údržbou rozhraní HMI.
Technická rozvaha
Začátkem je upřímné zhodnocení vašich inženýrských schopností a možností. Uvažujte o klíčových kompetencích a prioritách vaší firmy a alternativních nákladech ztracených příležitostí. Je vývoj rozhraní HMI nejlepší způsob, jak využít pracovní kapacitu vašich vývojářů?
Konstrukce zařízení
To první, co musíte vzít v úvahu ve fázi konstrukce zařízení, je to, zda mají vaši vývojoví technici zkušenosti s konstrukcí a výrobou složitých rozhraní HMI.
Za druhé musíte vzít v úvahu, že u HMI určeného do průmyslového prostředí je třeba respektovat mnoho požadavků a omezení, takže konstrukce elektrické i mechanické části musí být vysoce specifická, ne-li unikátní. Například montáž jednotlivých komponent musí být provedena tak, aby odolávala vibracím a rázům, displej a klávesnice musí být utěsněny proti vniknutí kapalin i prachu a odolné proti dalším vlivům prostředí – a to vše vyžaduje od vývojových týmů vysoce specializované znalosti. Začínat s vývojem takových zařízení od nuly je nákladné a časově náročné.
Nakonec nezapomeňte, že vývoj softwaru dokonce i pro jednoduché rozhraní HMI je složitá úloha. V současné době se od HMI vyžaduje, aby poskytovalo lidské obsluze grafickou zpětnou vazbu a mělo intuitivní navigační prvky s prostorovým vzhledem a chováním („look and feel“). Požadavky na programování v grafickém prostředí jsou často mnohem větší než na programování pro textové displeje.
Výroba prototypů
Je velmi důležité velmi brzy, už ve fázi konstruování, vyrobit prototyp zařízení. Uvažujte o schopnosti vaší firmy rychle a cenově efektivně vyvíjet mechanické prototypy HMI. Například mají vaši technici k dispozici 3D tiskárnu, nebo musí soubory CAD posílat externí firmě?
Testy
Jak se vaše vývojové oddělení vypořádá se zkouškami hardwaru a softwaru? Mají vaši technici schopnosti navrhovat testovací zařízení a software? Obojí musí být k dispozici dříve, než začne finální výroba produktu. Má vaše firma k dispozici zařízení, určené pro zkoušky odolnosti proti vlivům prostředí?
Iterace
Kolik postupných kroků návrhu konstrukce si můžete v plánu vývoje HMI dovolit? V celém procesu vývoje HMI je mnoho bodů, jež jsou potenciálním zdrojem chyb. Iterace konstrukce a opakovaná výroba prototypů mohou spotřebovat až několik týdnů právě v té fázi vývoje, kde je čas kritickým parametrem. Pro optimalizování výsledného produktu je u složitějších technických zařízení třeba tři až šest iteračních kroků konstrukce a výroby prototypů.
Typové zkoušky a certifikace
Náročnou disciplínou jsou také typové zkoušky a certifikace. Podle prostředí, v němž bude HMI pracovat, musí být zařízení zkoušeno v extrémním rozsahu pracovních teplot, ale také musí být ověřena jeho odolnost proti teplotním šokům, kdy se teplota náhle změní z nejnižší meze rozsahu pracovních teplot na nejvyšší a naopak. Dále se musí zkoušet odolnost proti vzdušné vlhkosti a utěsnění proti stříkající tekutině nebo při ponoření do tekutiny. Další testy se týkají zkoušek odolnosti proti vibracím a rázům a odolnosti proti elektrostatickým výbojům a elektromagnetickému rušení.
Tyto zkoušku jsou drahé a časově náročné. Mnohé zkoušky klimatické odolnosti a odolnosti proti vlivům vnějšího prostředí nemohou být realizovány bez speciálního laboratorního vybavení a musí je provádět odborná laboratoř. Udělení certifikátů potřebných pro uvedení výrobku na trh může trvat týdny nebo dokonce měsíce.
Uvedení do výroby
Uvedení do sériové výroby znamená vytvořit množství dokumentace: výrobní postupy, montážní sestavy, postupové diagramy atd. Servisní technici potřebují manuály pro údržbu a operátoři návod k použití. Vytvořit dokumentaci jen pro HMI znamená mnoho hodin koordinované práce, a navíc je třeba vytvořit systém pro její sledování a řízení změn. Je vaše firma na takový úkol připravena?
Podpora, údržba, opravy
Je-li součástí vašeho zařízení HMI vyvinuté vlastními silami, je třeba předem počítat s nemalými náklady na jeho údržbu, opravy a popř. výměnu. Jestliže je HMI dodáno externím dodavatelem, lze údržbu a opravy zahrnout do záručních podmínek, to znamená, že vaši technici tomu již nemusí věnovat žádnou pozornost. Uvažujte také o tom, že HMI časem zastará nebo bude potřebovat úpravy. Půjde-li o vaše vlastní HMI, bude rekonstrukce HMI opět úlohou vašich techniků.
Správa produktu
Alternativní náklady ztracených příležitostí jsou jedny z nejobtížněji vyčíslitelných nákladů. Jestliže vývoj HMI není vaší klíčovou kompetencí, a přesto se jím vaši vývojoví technici musí zabývat, jaké jiné, důležitější a lukrativnější projekty mohli řešit?
Ti, kteří jsou odpovědní za správu produktu, musí hodnověrně zhodnotit všechny rizikové faktory. Je jich hodně, od nutnosti měnit v průběhu vývoje produktu klíčové parametry zadání, jako např. velikost displeje HMI, až po možnost odchodu důležitých členů vývojového týmu. Riziko představuje také dostupnost všech potřebných součástí, zvláště nejde-li o velkosériovou výrobu. Po uvedení zařízení do výroby jsou další náklady spojené s údržbou a technickou podporou.
Konečný účet
Odborníci se shodují, že problém koupit nebo vyvinout lze v mnoha odvětvích průmyslu zredukovat do několika klíčových otázek. Nejdůležitější je uvažovat o těchto třech: doba uvedení výrobku na trh, rizikové faktory a analýza nákladů. Všechny vycházejí ze společného bodu: jaké jsou klíčové kompetence vaší firmy a jaké jsou alternativní náklady na ztracené příležitosti.
Jestliže návrh a výroba HMI není tou úlohou, na niž by se chtěla vaše firma soustředit, potom je nejrychlejší, nejbezpečnější a nákladově nejefektivnější cestou navázat spolupráci s důvěryhodným výrobcem HMI.
***translation of flowchart text; from top, ckw***
Vývojový cyklus produktu
požadavky a specifikace
rozvaha a vymezení
analýza a konstrukce
implementace
verifikace a validace
uvedení do výroby
záruka a podpora
Obrázek: vývojový cyklus produktu „v bližším pohledu“
***translation of action entry table „a closer look“***
Bližší pohled
Pro to, abychom vám pomohli vyřešit dilema koupit nebo vyvinout, dovolte nám, abychom vám blíže vysvětlili, co všechno je v typickém procesu vývoje spojeno s konstruováním, výrobou, testováním a údržbou rozhraní HMI.
Technická rozvaha
Začátkem je upřímné zhodnocení vašich inženýrských schopností a možností. Uvažujte o klíčových kompetencích a prioritách vaší firmy a alternativních nákladech ztracených příležitostí. Je vývoj rozhraní HMI nejlepší způsob, jak využít pracovní kapacitu vašich vývojářů?
Konstrukce zařízení
To první, co musíte vzít v úvahu ve fázi konstrukce zařízení, je to, zda mají vaši vývojoví technici zkušenosti s konstrukcí a výrobou složitých rozhraní HMI.
Za druhé musíte vzít v úvahu, že u HMI určeného do průmyslového prostředí je třeba respektovat mnoho požadavků a omezení, takže konstrukce elektrické i mechanické části musí být vysoce specifická, ne-li unikátní. Například montáž jednotlivých komponent musí být provedena tak, aby odolávala vibracím a rázům, displej a klávesnice musí být utěsněny proti vniknutí kapalin i prachu a odolné proti dalším vlivům prostředí – a to vše vyžaduje od vývojových týmů vysoce specializované znalosti. Začínat s vývojem takových zařízení od nuly je nákladné a časově náročné.
Nakonec nezapomeňte, že vývoj softwaru dokonce i pro jednoduché rozhraní HMI je složitá úloha. V současné době se od HMI vyžaduje, aby poskytovalo lidské obsluze grafickou zpětnou vazbu a mělo intuitivní navigační prvky s prostorovým vzhledem a chováním („look and feel“). Požadavky na programování v grafickém prostředí jsou často mnohem větší než na programování pro textové displeje.
Výroba prototypů
Je velmi důležité velmi brzy, už ve fázi konstruování, vyrobit prototyp zařízení. Uvažujte o schopnosti vaší firmy rychle a cenově efektivně vyvíjet mechanické prototypy HMI. Například mají vaši technici k dispozici 3D tiskárnu, nebo musí soubory CAD posílat externí firmě?
Testy
Jak se vaše vývojové oddělení vypořádá se zkouškami hardwaru a softwaru? Mají vaši technici schopnosti navrhovat testovací zařízení a software? Obojí musí být k dispozici dříve, než začne finální výroba produktu. Má vaše firma k dispozici zařízení, určené pro zkoušky odolnosti proti vlivům prostředí?
Iterace
Kolik postupných kroků návrhu konstrukce si můžete v plánu vývoje HMI dovolit? V celém procesu vývoje HMI je mnoho bodů, jež jsou potenciálním zdrojem chyb. Iterace konstrukce a opakovaná výroba prototypů mohou spotřebovat až několik týdnů právě v té fázi vývoje, kde je čas kritickým parametrem. Pro optimalizování výsledného produktu je u složitějších technických zařízení třeba tři až šest iteračních kroků konstrukce a výroby prototypů.
Typové zkoušky a certifikace
Náročnou disciplínou jsou také typové zkoušky a certifikace. Podle prostředí, v němž bude HMI pracovat, musí být zařízení zkoušeno v extrémním rozsahu pracovních teplot, ale také musí být ověřena jeho odolnost proti teplotním šokům, kdy se teplota náhle změní z nejnižší meze rozsahu pracovních teplot na nejvyšší a naopak. Dále se musí zkoušet odolnost proti vzdušné vlhkosti a utěsnění proti stříkající tekutině nebo při ponoření do tekutiny. Další testy se týkají zkoušek odolnosti proti vibracím a rázům a odolnosti proti elektrostatickým výbojům a elektromagnetickému rušení.
Tyto zkoušku jsou drahé a časově náročné. Mnohé zkoušky klimatické odolnosti a odolnosti proti vlivům vnějšího prostředí nemohou být realizovány bez speciálního laboratorního vybavení a musí je provádět odborná laboratoř. Udělení certifikátů potřebných pro uvedení výrobku na trh může trvat týdny nebo dokonce měsíce.
Uvedení do výroby
Uvedení do sériové výroby znamená vytvořit množství dokumentace: výrobní postupy, montážní sestavy, postupové diagramy atd. Servisní technici potřebují manuály pro údržbu a operátoři návod k použití. Vytvořit dokumentaci jen pro HMI znamená mnoho hodin koordinované práce, a navíc je třeba vytvořit systém pro její sledování a řízení změn. Je vaše firma na takový úkol připravena?
Podpora, údržba, opravy
Je-li součástí vašeho zařízení HMI vyvinuté vlastními silami, je třeba předem počítat s nemalými náklady na jeho údržbu, opravy a popř. výměnu. Jestliže je HMI dodáno externím dodavatelem, lze údržbu a opravy zahrnout do záručních podmínek, to znamená, že vaši technici tomu již nemusí věnovat žádnou pozornost. Uvažujte také o tom, že HMI časem zastará nebo bude potřebovat úpravy. Půjde-li o vaše vlastní HMI, bude rekonstrukce HMI opět úlohou vašich techniků.
Správa produktu
Alternativní náklady ztracených příležitostí jsou jedny z nejobtížněji vyčíslitelných nákladů. Jestliže vývoj HMI není vaší klíčovou kompetencí, a přesto se jím vaši vývojoví technici musí zabývat, jaké jiné, důležitější a lukrativnější projekty mohli řešit?
Ti, kteří jsou odpovědní za správu produktu, musí hodnověrně zhodnotit všechny rizikové faktory. Je jich hodně, od nutnosti měnit v průběhu vývoje produktu klíčové parametry zadání, jako např. velikost displeje HMI, až po možnost odchodu důležitých členů vývojového týmu. Riziko představuje také dostupnost všech potřebných součástí, zvláště nejde-li o velkosériovou výrobu. Po uvedení zařízení do výroby jsou další náklady spojené s údržbou a technickou podporou.
Konečný účet
Odborníci se shodují, že problém koupit nebo vyvinout lze v mnoha odvětvích průmyslu zredukovat do několika klíčových otázek. Nejdůležitější je uvažovat o těchto třech: doba uvedení výrobku na trh, rizikové faktory a analýza nákladů. Všechny vycházejí ze společného bodu: jaké jsou klíčové kompetence vaší firmy a jaké jsou alternativní náklady na ztracené příležitosti.
Jestliže návrh a výroba HMI není tou úlohou, na niž by se chtěla vaše firma soustředit, potom je nejrychlejší, nejbezpečnější a nákladově nejefektivnější cestou navázat spolupráci s důvěryhodným výrobcem HMI.
***translation of flowchart text; from top, ckw***
Vývojový cyklus produktu
požadavky a specifikace
rozvaha a vymezení
analýza a konstrukce
implementace
verifikace a validace
uvedení do výroby
záruka a podpora
Obrázek: vývojový cyklus produktu „v bližším pohledu“
***translation of action entry table „a closer look“***
Rozhodovací kritérium vyvinout koupit
Doba vývoje
Přesné splnění požadavků
Testování a certifikace
Řízení výrobního cyklu
Kompetence společnosti
Konzistence změn produktu
Kompletní podpora produktu
Malá sériovost
Doba vývoje
Přesné splnění požadavků
Testování a certifikace
Řízení výrobního cyklu
Kompetence společnosti
Konzistence změn produktu
Kompletní podpora produktu
Malá sériovost
