Embedded Systems Outlook I trend più significativi, le opportunità e le sfide che impattano i team di progettazione embedde

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1 Embedded Systems Outlook 2013 I trend più significativi, le opportunità e le sfide che impattano i team di progettazione embedde Tecnologie Approcci alla progettazione Strategie commerciali Applicazioni rivoluzionarie

2 Per gli strumenti è giunto il momento di farsi da parte Viviamo in un tempo in cui l innovazione scientifica e la scoperta sono necessarie più che mai. Nonostante i rapidi progressi tecnologici dell ultimo decennio, le sfide e le opportunità passate sono fondamentali: dalla lotta al cambiamento climatico al fornire energia onnipresente mediante la fusione. Anche se i moderni e sofisticati sistemi embedded creano nuove possibilità per affrontare queste sfide, la specializzazione ingegneristica necessaria rischia di allontanare gli esperti di settore, con idee innovative e una profonda conoscenza in materia, dalla realizzazione delle loro idee. Rivolgendo lo sguardo a uno degli inventori più prolifici di tutti i tempi, Thomas Edison, possiamo lasciarci ispirare per intraprendere un percorso verso il futuro. Le sue idee rivoluzionarie, dal campo della comunicazione fino all imaging, hanno tutte avuto origine da un ampio laboratorio di strumenti e dall ossessione per i prototipi a rapida iterazione. Per tornare all epoca di Edison, dobbiamo permettere a scienziati, ingegneri e progettisti di sistemi di adottare lo stesso approccio iterativo, dando loro accesso alle ultime tecnologie - dai processori embedded, FPGA, alle interfacce di I/O e OS. La filosofia di National Instruments è quella di fornire una piattaforma standard integrata hardware e software ampiamente accessibile per gli esperti di settore e di sistemi embedded, in grado di accelerare la prototipazione e la progettazione di qualsiasi sistema che richieda misura o controllo. In breve, stiamo cercando di allontanarci da un paesaggio fatto di tecnologie frammentate, toolchain ed esperti di settore per fare per i sistemi embedded ciò che il PC ha fatto per il desktop. In breve, stiamo cercando di allontanarci da un paesaggio fatto di tecnologie frammentate, toolchain ed esperti di settore per fare per i sistemi embedded ciò che il PC ha fatto per il desktop. laser a femtosecondi con tomografia a coerenza ottica per rendere più sicuro e prevedibile il trattamento minimamente invasivo della cataratta. I membri del team hanno scelto di lavorare con gli strumenti di National Instruments per tradurre in modo rapido le loro competenze sulle patologie oculari in prototipi funzionali ad alte prestazioni e, infine, in sistemi per la produzione di trattamenti. Anche se si tratta di storie interessanti, ciò che è più emozionante è ascoltare altri migliaia di clienti che raccontano di innovazioni simili, con costi e tempi di lancio sul mercato ridotti, in quasi ogni area di applicazione concepibile. Abbiamo ancora molto lavoro da fare. Un ritorno all epoca di Edison richiederà progressi nella cultura tecnologica, negli strumenti di ingegneria e nel modo in cui ci approcciamo alla prototipazione e ai costi di progettazione. National Instruments auspica una collaborazione continua con gli innovatori di tutto il mondo; la nostra promessa è stata e continua ad essere quella di fornire i migliori strumenti ingegneristici disponibili e garantire che vengano accantonati così che gli ingegneri e i tecnici possano concentrarsi a migliorare la vita quotidiana. È tempo, per gli strumenti, di mettersi da parte. Sono gli enormi successi raccontati dai nostri clienti che hanno utilizzato strumenti NI e l approccio basato sulla progettazione grafica di sistemi a donarci la spinta per proseguire. Un esempio applicativo è quello di Dynapower, che sta sviluppando convertitori di potenza innovativi per il mercato dello stoccaggio dell energia della rete. L azienda ha recentemente ridotto il tempo di sviluppo di un progetto personalizzato sull elettronica di potenza, dai soliti 18 mesi a soli sei, utilizzando una batteria di carbone attivato e adottando l approccio basato su piattaforma NI. Un altro esempio illuminante è OptiMedica, che utilizza Cordiali saluti, Dr. James Truchard Presidente, CEO e co-fondatore di National Instruments ni.com/eso/i 3

3 Contenuti Architetture eterogenee riconfigurabili Quando i core CPU più veloci non soddisfano i requisiti, i progettisti di sistemi embedded combinano elementi di elaborazione eterogenei per far fronte alle esigenze applicative avanzate di monitoraggio e controllo embedded. Profilo aziendale National Instruments fornisce strumenti ad oltre aziende nel mondo e collabora strettamente con i maggiori fornitori di tecnologia, quali Intel, Xilinx, e Analog Devices. Oltre ad essere al servizio di clienti che realizzano sistemi innovativi di monitoraggio e controllo embedded in una vasta gamma di aree applicative, dal settore energetico a quello delle scienze biologiche, del controllo industriale e dei trasporti, National Instruments pubblica l Embedded Systems Outlook per mettere in risalto le principali tendenze, opportunità e sfide che riguarderanno un numero significativo di team di progettazione nell immediato futuro. Democratizzazione della progettazione embedded Molti progettisti stanno man mano abbandonando team specializzati di grandi dimensioni in favore di gruppi ridotti che si dedicano a tradurre la competenza settoriale in innovazione reale. Redditività economica totale Più aziende stanno adottando un approccio di tipo globale che considera non soltanto l analisi costi-benefici, ma anche fattori come la flessibilità e il rischio. Rivoluzione digitale dell energia Le tecnologie digitali stanno cambiando il modo in cui manipoliamo, spostiamo e immagazziniamo energia. Visione embedded L inserimento dei dati visivi sta portando i sistemi embedded a nuovi livelli di prestazioni. ni.com/eso/i 5

4 Architetture eterogenee riconfigurabili Quando i core CPU più veloci non soddisfano i requisiti, i progettisti di sistemi embedded combinano elementi di elaborazione eterogenei per far fronte alle esigenze applicative avanzate di monitoraggio e controllo embedded. Xilinx s Zynq-7000 All Programmable SoC combina logica programmabile e periferiche all interno di un SoC basato su un processore. In questo modo, i progettisti possono sfruttare i vantaggi di un ASIC senza il costo o il rischio della progettazione ASIC tradizionale. Utilizzando software per la progettazione di sistemi con la piattaforma Zynq-7000, gli sviluppatori sono in grado di realizzare in breve tempo un sistema All Programmable con I/O specifici per le applicazioni e core di elaborazione eterogenei. I progettisti di sistemi embedded utilizzano una varietà di elementi di elaborazione per le attività dedicate ad applicazioni specifiche. Questi elementi variano nelle prestazioni; si spazia da microcontrollori generici a processori multicore all avanguardia della legge di Moore. Ciascuna tecnologia presenta i propri punti di forza e di debolezza, che devono essere presi in considerazione prima di decidere quale soluzione utilizzare per il cervello di un sistema embedded. I target basati sul processore sono più comuni nei sistemi embedded, ma non possiedono le caratteristiche o le prestazioni richieste nei sistemi di monitoraggio e controllo ad alto rendimento. In questi casi, i progettisti, solitamente realizzano sistemi di calcolo eterogenei. Questi sistemi utilizzano diversi elementi di elaborazione specifici per soddisfare le esigenze di calcolo e ottenere l accesso a tutte le periferiche necessarie. Le prestazioni dei sistemi di calcolo eterogenei aumentano non solo aggiungendo core, ma anche con funzionalità di elaborazione specifiche in grado di gestire attività particolari. La tecnologia della logica programmabile, presente, ad esempio, in un FPGA, combinata con elementi di elaborazione tradizionali, come un microprocessore, è adatta ad una vasta gamma di sistemi embedded complessi. Larry Getman, Vice Presidente, Processing Systems, Xilinx, Inc. Innovare o restare indietro I processori generici sono stati la colonna portante dei sistemi embedded. Un processore fornisce una varietà di interfacce periferiche standard: Ethernet, seriale, USB, CAN, SPI, memoria, e altro ancora. Quando realizzano un sistema su un microprocessore, gli ingegneri, di solito, connettono l I/O specifico per le applicazioni con una o più interfacce periferiche. Scelto il processore, le possibili interfacce di I/O vengono fissate e il sistema diventa rigido una volta distribuito. Se è necessaria una connettività o una funzionalità specifica, i progettisti possono prendere in considerazione la creazione di un ASIC personalizzato, in grado di incorporare un modello di processore con un IP specifico per l applicazione. Questo approccio è diffuso nelle applicazioni di consumo estremamente comuni, nei cellulari e nei set-top box, ma l aumento dei costi della progettazione ASIC ha alzato la soglia di redditività per chi si assume il rischio di adottare questo tipo di progettazione. L aumento di questa soglia ha costretto molti team di progettazione a riconsiderare i meccanismi che aggiungevano specifiche funzioni applicative ai propri sistemi embedded. Esaminando il costo estremamente alto della progettazione e il rischio associato alla natura fissa del prodotto finale ASIC, molti ingegneri stanno scoprendo che combinando un processore con un FPGA si fornisce il giusto mix di prestazioni, flessibilità e prezzo per risolvere queste problematiche. Posizionando un FPGA tra il processore e qualsiasi I/O specifico per l applicazione si aumenta la flessibilità e la capacità di elaborazione dell intero sistema. La combinazione di questi tre elementi - processore, FPGA e I/O - crea un architettura con I/O riconfigurabile, in cui l FPGA può avere il ruolo di motore di co-elaborazione, processore di segnali inline, sottosistema di sicurezza, o sistema di controllo a latenza estremamente bassa. La natura riconfigurabile di un FPGA offre un dispositivo per gli aggiornamenti dell hardware e la differenziazione dei prodotti, estendendo la vita del prodotto ad un mondo di standard e interfacce in continua evoluzione. Il processore, la struttura dell FPGA e l I/O sono All Programmable. I progettisti possono, quindi, modificare le caratteristiche definite via software anche in una fase successiva del processo di progettazione o persino dopo la distribuzione del sistema. Il sistema All Programmable ha un costo iniziale di progettazione inferiore ed è molto più adattabile alle modifiche rispetto all approccio ASIC o processor-only. Sistemi di calcolo eterogenei Per definizione, i sistemi di calcolo eterogenei sono più complessi rispetto ai sistemi processor-only. I progettisti devono scomporre un applicazione per sfruttare i punti di forza dei singoli elementi di elaborazione specifici. I microprocessori, ad esempio, dispongono di varie istruzioni flessibili, unità matematiche in virgola mobile e di un sottoinsieme di interfacce periferiche standard classiche. Il fattore condizionante è che tutti i calcoli devono essere serializzati attraverso un numero limitato di core di elaborazione. Gli elementi di elaborazione dell FPGA sono estremamente flessibili perché il loro comportamento è configurato all avvio ed è riconfigurabile durante l esecuzione. All interno di un FPGA vengono svolte più attività in parallelo, utilizzando celle logiche dedicate. Ad un singolo FPGA può essere affidato il compito di elaborare il segnale inline, di ridurre i dati, rilevare le caratteristiche e svolgere altre attività parallele. Per massimizzare i vantaggi dell unione di un processore con un FPGA, i progettisti devono tenere presente diversi aspetti. Oltre a suddividere in modo intelligente un modello nei vari elementi di elaborazione, i progettisti devono realizzare driver e meccanismi di comunicazione efficaci tra questi elementi. Inoltre, hanno bisogno di strumenti produttivi per implementare i loro algoritmi su specifici elementi di elaborazione. Architetture riconfigurabili in azione Diversi sono i distributori di silicio che stanno integrando architetture di calcolo eterogenee riconfigurabili all interno di un singolo chip. Intel Stellarton, Microsemi SmartFusion, Cypress Semiconductor Programmable System-on-Chip (PSoC), Xilinx Zynq All Programmable SoC e Altera SoC FPGA sono esempi recenti di target di calcolo eterogenei riconfigurabili, integrati in un singolo chip. Ciascun dispositivo combina una struttura logica programmabile con un microcontrollore o microprocessore più tradizionale. Microprocessor Real-Time OS Application Software Networking and Peripheral I/O Drivers DMA, Interrupt, and Bus Control Drivers Reconfigurable FPGA Control Specialized I/O Drivers Signal Processing Analysis Communication Protocols L integrazione di entrambi gli elementi di elaborazione al livello di IC aumenta le prestazioni, riducendo la dimensione, la potenza e il costo del sistema embedded finale. All interno della famiglia di Xilinx Zynq All Programmable SoC, ad esempio, i sottosistemi di logica programmabile e di elaborazione si interfacciano tramite più di 1000 segnali interconnessi all interno dell IC, che è un ordine di grandezza con maggiore connettività se si integrano queste due tecnologie come componenti discreti. Le innovazioni promosse dai distributori di silicio stanno riducendo il costo e aumentando le prestazioni di questi target di calcolo eterogenei rendendoli disponibili per una gamma di applicazioni industriali. Queste piattaforme di calcolo sono ideali per il controllo di macchine manifatturiere ad alte prestazioni o di inverter di potenza elettrica, per soddisfare le esigenze di elaborazione delle applicazioni di visione e dei sistemi di monitoraggio nelle smart grid. Gli ingegneri dell Hindustan Aeronautics Limited (HAL) hanno riconfigurato una serie di motori aeronautici con un sistema embedded composto da un processore e un FPGA. L unità di controllo elettronica universale per motori (UEECU) è andata oltre i limiti di una soluzione precedente processoronly, considerata troppo lenta. Il controller sostitutivo universale è in grado di rilevare quale tipo di motore è connesso e di adattarsi a ciascun motore riconfigurando la porzione logica programmabile del controller. Standardizzando il controller ai diversi tipi di motore su un singolo progetto, gli ingegneri hanno eliminato la necessità di certificare più controller e ridotto l intero costo del sistema. L impatto sulla progettazione di sistemi embedded I progettisti di sistemi e i distributori di silicio riconoscono l importanza di una combinazione tra logica programmabile riconfigurabile e processori tradizionali in un architettura di calcolo eterogeneo. I progettisti utilizzano la logica programmabile per aggiungere interfacce hardware personalizzate ed elaborazionespecializzata ai sistemi basati su processori. La logica programmabile aggiunge ad un sistema un alto grado di flessibilità; può essere riconfigurata sul campo per soddisfare le esigenze in evoluzione di un sistema distribuito, senza i tipici costi e il tempo che si dedica alle revisioni di un PCB. Mentre i processori tradizionali si concentrano sui dispositivi di consumo, le architetture di calcolo eterogeneo riconfigurabili sono una combinazione ideale di flessibilità, prestazioni e costi per il controllo embedded e i sistemi di monitoraggio. Analog I/O Digital I/O Communications I/O Specialized I/O Il sistema di calcolo eterogeneo è basato su una combinazione di microprocessore ed elementi di elaborazione su FGPA. ni.com/eso/i 7

5 La democratizzazione della progettazione embedded Molti progettisti stanno abbandonando team specializzati di grandi dimensioni per gruppi ridotti che si dedicano a tradurre la competenza settoriale in innovazione reale. Viviamo in un mondo caratterizzato da una democratizzazione rapida della tecnologia. Nel giro di pochi decenni, i computer sono passati da dispositivi di ricerca costosi, accessibili solo per pochi eletti, ad assistenti personali onnipresenti. Il GPS, da tecnologia militare si è trasformato in un elemento presente in quasi ogni dispositivo elettronico mobile - da un modo per localizzare i missili ad un metodo per trovare i bar più vicini. Un cambiamento nella composizione dei team di progettazione embedded La stessa democratizzazione sta coinvolgendo anche la progettazione di sistemi embedded. Per comprendere questo cambiamento, è necessario esaminare la tipica struttura dei team di progettazione e come stia mutando in base alle domande di mercato e ai miglioramenti nella tecnologia legata alla progettazione di sistemi. I team di progettazione embedded sono stati sempre composti da ingegneri meccanici, del software e dell hardware guidati da uno o più esperti del settore di applicazione. Questi esperti dirigono le attività del team di progettazione, basandosi sulla profonda conoscenza di una determinata materia, come ad esempio la terapia medica, l esplorazione di oleodotti o il monitoraggio degli asset. La buona riuscita di ciascun progetto è strettamente legata alla capacità degli esperti di trasferire con successo la loro conoscenza agli ingegneri del team, che possiedono le competenze specifiche richieste per utilizzare le toolchain embedded. Poiché gli esperti, spesso, non hanno esperienza con gli strumenti necessari alla realizzazione di sistemi embedded complessi, questi strumenti diventano una barriera tra know-how applicativo e prodotto finale; una barriera che ostacola tempi di iterazione rapidi, importanti per migliorare i progetti e lanciare i prodotti velocemente sul mercato. Ancora più significativo è il fatto che molti esperti, senza un team complementare per la fase di realizzazione, non sono mai stati in grado di tradurre in tempi brevi le loro idee in progetti. La stessa complessità e frammentazione delle toolchain embedded, inoltre, richiedendo grandi team di esperti per l implementazione, pone un ostacolo all entrata di nuovi sistemi embedded. Molti dei principali team di progettazione, oggi, stanno comprendendo l importanza di affidare agli esperti di settore le redini del processo di progettazione e di abbandonare equipe specializzate più grandi per team ridotti, più versatili, interessati a tradurre la competenza settoriale in innovazione reale. Esempio di settore: lanciare dispositivi medici innovativi sul mercato Un esempio di questo cambiamento è l azienda KCBioMedix, che si occupa di dispositivi medici per contrastare l alta prevalenza di problemi alimentari nei neonati nati pretermine. KCBioMedix ha sviluppato un prodotto chiamato NTrainer System, sostanzialmente un ciuccio computerizzato che consente ai medici di valutare se il neonato è in grado di nutrirsi e permette ai neonati di imparare a succhiare il latte. In fase di startup, l azienda disponeva di un piccolo team e, inizialmente, aveva pensato di affidare a terzi la commercializzazione del progetto. Tuttavia, per impiegare in modo diretto la propria profonda esperienza applicativa sulla terapia della simulazione oro-ritmica e in ambito neuroscientifico, ridurre i costi e i tempi di sviluppo, i membri del team decisero di completare la progettazione in-house. Adottando un approccio hardware e software basato su una piattaforma ed evitando attività di implementazione di basso livello, KCBioMedix ha permesso un iterazione più rapida nella progettazione con un maggior coinvolgimento diretto degli esperti del settore. Alla fine, il tempo di sviluppo è stato ridotto da circa quattro mesi a solo quattro settimane, con un risparmio nei costi previsti di $250,000 USD. Piattaforme hardware e software integrate come fattori di cambiamento Cosa c è alla base del cambiamento che riguarda l accessibilità della progettazione embedded e cosa sta accelerando lo sviluppo di sistemi integrati come il NTrainer di KCBioMedix? Per rispondere a questo quesito è necessario esaminare il ruolo delle piattaforme hardware e software integrate e gli elementi che le compongono. Con un approccio basato su una piattaforma, i progettisti di sistemi embedded possono concentrarsi sulla creazione di algoritmi, sulla prototipazione e la rapida distribuzione, piuttosto che sulla complessità artificiale dei singoli elementi software e hardware. Hardware off-the-shelf riconfigurabili Il primo elemento chiave nelle piattaforme hardware e software integrate è l hardware off-the-shelf riconfigurabile. In passato, per soddisfare requisiti applicativi impegnativi, molti team di progettazione embedded investivano in architetture personalizzate costose e lente. Oggi, le architetture eterogenee riconfigurabili, basate su una combinazione di microprocessori embedded, logica programmabile e I/O sono in grado di soddisfare i requisiti di connettività, rendimento e aggiornamento di un ampia serie di applicazioni, e sono disponibili in numerosi fattori forma: dal pacchetto di sistemi embedded commerciali (COTS), a computer a scheda singola e sistemi-su-chip (SoCs). Se appartengono ad una piattaforma hardware e software integrata, è possibile riutilizzare l IP tra la fase di prototipazione e distribuzione, rendendo più semplice il trasferimento del codice e apportando al minimo le modifiche. Per gli esperti, la combinazione di proprietà e disponibilità off-the-shelf consente di evitare progettazioni hardware lente, outsourcing costose e team di grandi dimensioni lontani dalle proprie idee. I/O ed ecosistemi intercambiabili Un altro elemento essenziale nelle piattaforme hardware e software integrate è l I/O intercambiabile. Le piattaforme che incorporano I/O intercambiabili non solo forniscono flessibilità e permettono il reimpiego - una scheda di calcolo può essere usata per molti progetti differenti, ognuno con la propria serie di I/O - ma consentono anche la creazione di un ecosistema di prodotti COTS e I/O personalizzati. Grazie a questi ecosistemi è possibile estendere le capacità delle piattaforme embedded, che permettono agli esperti di accedere ad un ampia gamma di I/O speciali, bus industriali, e altri segnali o dispositivi senza ricorrere alla progettazione personalizzata. Software ad alto livello per la progettazione di sistemi Un terzo componente fondamentale nelle piattaforme hardware e software integrate è il software di progettazione ad alto livello. Durante il processo di sviluppo, questi strumenti astraggono sia l architettura del sistema che l I/O per migliorare la produttività e la necessità dei progettisti di gestire i dettagli di implementazione di livello inferiore, come Standard-Reconfigurable Hardware Architectures Interchangeable I/O and Ecosystems Integrated Hardware and Software Platforms la comunicazione interelementare, le chiamate OS, la temporizzazione del sistema e l interpretazione di I/O. L astrazione nei software di progettazione ad alto livello, inoltre, conduce a descrizioni concise del comportamento funzionale e semplifica il riutilizzo del codice, nonostante i cambiamenti nell hardware o nelle interfacce di comunicazione. Se impiegati per sviluppare sistemi embedded basati su architetture eterogenee, gli strumenti di progettazione ad alto livello sono in grado di astrarre le architetture dei singoli elementi di calcolo, come gli FPGA, e fornire un modello di programmazione unificato, che gli esperti possono utilizzare sfruttando le proprietà dei differenti elementi. Questi strumenti e l approccio basato su piattaforme che ne consegue semplificano notevolmente il processo di progettazione e consentono agli esperti di svolgere un ruolo più ampio nella realizzazione delle loro idee. Gli esperti di settore e la diffusione dei sistemi embedded Anche se KCBioMedix è un esempio del potere della democratizzazione e dei benefici commerciali dei sistemi embedded basati su piattaforme, uno studio recente e più generale della Wilson Research ha rivelato che le organizzazioni che seguono questo approccio hanno lanciato prodotti sul mercato nella metà del tempo e con un terzo delle risorse ingegneristiche dei team che adottavano un approccio tradizionale nella progettazione. Resa possibile dalla combinazione di esperti del settore e piattaforme hardware e software integrate, una lunga coda di sistemi embedded è ora in fase di realizzazione. Il volume per sistema è molto più basso rispetto ai sistemi embedded prodotti in massa a costi ridotti, ma comprende anche una porzione significativa dell intero mercato. Come nei primi giorni dei PC, stiamo solo iniziando a comprendere quanto la progettazione embedded sarà democratizzata nel prossimo decennio. Le equipe che abbracciano una progettazione di sistemi basata su una piattaforma, che consente di avere team di sviluppo più piccoli, tempi ridotti per il lancio sul mercato e progettazioni davvero innovative promosse da esperti, rimarranno competitive. Gli altri vedranno i loro progetti interrotti perché in forte concorrenza con un gruppo più ampio di progettisti embedded e costi di progettazione elevati, derivanti da team di grandi dimensioni che utilizzano strumenti frammentati. Calcolo eterogeneo riconfigurabile e democratizzazione della progettazione dei sistemi embedded: due buoni motivi per scegliere la piattaforma di National Instruments. High-Level System Design Software Adottando un approccio basato sulla piattaforma, i progettisti di sistemi embedded sono in grado di sviluppare IP innovative riducendo il tempo per l implementazione di dettagli di basso livello. ni.com/eso/i 9

6 Redditività economica totale Sempre più aziende stanno adottando un approccio di tipo globale che considera non soltanto l analisi costi-benefici, ma anche fattori come la flessibilità e il rischio. La maggior parte dei team di progettazione embedded tradizionali non prende in considerazione fattori di costo importanti, dal momento che paga continuamente il prezzo di decisioni inerenti la progettazione che vanno ben oltre il rilascio dei prodotti. I team di progettazione embedded best-in-class includono il fattore di rischio e la flessibilità nei loro processi decisionali, ottenendo un maggiore impatto economico per le loro aziende. SFIDE CON IL COSTO TRADIZIONALE DEI MODELLI DI PROGETTAZIONE Il modo tradizionale di guardare al costo del lavoro ingegneristico richiesto per lo sviluppo e al costo dei beni venduti (COGS) può portare a decisioni che ottimizzano i guadagni a breve termine, trascurando le implicazioni a lungo termine. In base all Embedded Market Study del 2012, condotto da UBM, in media, un team di 14 ingegneri che lavora su progetti per oltre 12 mesi ha quasi il 60% di probabilità di realizzare il progetto in ritardo o annullarlo del tutto. La scala dei tempi per lo sviluppo di hardware e software può essere lunga e la necessità di competenze specifiche contribuiscono alla formazione di team di grandi dimensioni e a costi di sviluppo maggiori. COSTI E RISCHI DEL POST-SVILUPPO A volte, le aziende si concentrano sull ottimizzazione dei COGS, senza fare stime verosimili sui costi in aumento per gestire le catene di approvvigionamento dei dispositivi, per eseguire i test qualitativi, gestire le garanzie e occuparsi delle problematiche di fine ciclo o esistenti. Il costo opportunità, inoltre, è un valore importante, ma spesso viene trascurato. Invece di realizzare le nuove richieste dei clienti o dedicarsi ad innovazioni per accedere ai più recenti mercati e aumentare le entrate, i team destinano risorse preziose a queste problematiche. Questo accade soprattutto perché i budget destinati a queste attività provengono da diversi dipartimenti che, spesso, si concentrano sull ottimizzazione dei costi senza coordinarsi. Scelgono di passare quell onere ad altri gruppi che hanno a capo una struttura di leadership diversa. APPROCCIO BEST-IN-CLASS Le aziende che riconoscono queste sfide si concentrano sulla redditività economica totale dei progetti, invece di attenersi al costo tradizionale del modello di progettazione. Si affidano a tecnologie basate su piattaforme per ridurre i loro costi di sviluppo totali, mantenendo la flessibilità necessaria per rispondere velocemente alle richieste dei clienti. Le loro strategie a lungo termine e la capacità di attenuare i rischi fanno di loro le best-in-class. Queste aziende stanno creando una tendenza, che bilancia il costo tradizionale del modello di progettazione con due fattori altrettanto significativi: la flessibilità e il rischio. L analisi della flessibilità e del rischio modifica le loro logiche e influenza le loro decisioni. Nell Embedded Market Study del 2012 condotto da UBM, il primo problema identificato dai responsabili di sistemi embedded come la più grande sfida del 2013 riguardava l integrazione di nuove tecnologie e strumenti. Si ha, quindi, l esigenza di una piattaforma di sviluppo flessibile, in grado di offrire una varietà di target hardware stabili per i team di sistemi embedded per la distribuzione rapida dei loro più recenti IP. I team delle aziende best-in-class stanno prendendo in considerazione l importanza che avrà in futuro la flessibilità nella fase decisionale, senza concentrarsi solo sull obiettivo a breve termine di ridurre i COGS. STRATEGIE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO La seconda sfida presentata nello studio riguardava i piani d attacco. I team best-in-class valutano in modo più accurato la probabilità di avere costi di sviluppo tradizionali più elevati delle stime originali e il fatto che le previsioni sul volume delle vendite possano essere troppo ottimistiche. L inserimento del fattore rischio nelle riflessioni rende la decisione finale più realistica e tiene conto delle strategie di mitigazione del rischio, come la possibilità di fornire una formazione aggiuntiva o richiedere un supporto ulteriore dai fornitori di tecnologia. Queste aziende, inoltre, evitano il rischio di concentrare tutto il loro talento in un gruppo specializzato. Permettono l utilizzo della piattaforma tecnologica ai loro esperti così che anche loro possano partecipare al processo di sviluppo e distribuzione. Si contribuisce così a risolvere il problema del costo opportunità perché il team trascorre la maggior parte del proprio tempo a sviluppare un valore che genera entrate per l azienda, invece di spenderlo su obiettivi estranei alle competenze principali dell azienda. RISULTATI BEST-IN-CLASS Nel 2012, un distributore di terze parti, Wilson Research, ha collaborato con National Instruments per esaminare oltre 1000 dei suoi clienti che utilizzano sistemi embedded e mettere a confronto i risultati con lo studio annuale sul mercato embedded di UBM. Lo studio ha rilevato che, in media, la dimensione dei team è circa un terzo e la lunghezza tipica dei progetti è la metà di quelli delle aziende di progettazione embedded tradizionali. Le aziende esaminate, inoltre, hanno quasi il 60% di probabilità di consegnare i loro progetti in tempo o in anticipo. ESEMPI DAL SETTORE ENERGETICO In alcuni casi, le aziende best-in-class possono finire con il pagare un sovrapprezzo per le loro piattaforme hardware, anche se molte hanno dimostrato di poter conquistare quote di mercato dai concorrenti che adottano il modello tradizionale di progettazione personalizzata. Lime Instruments è un azienda innovativa e in rapida crescita nel settore petrolifero e del gas, con una profonda esperienza nel campo dei servizi petroliferi. Lime ha catturato fette di mercato dai concorrenti tradizionali che utilizzano team molto più grandi, che impiegano più tempo per introdurre novità con un rischio maggiore di non rispettare le scadenze. Abbiamo un architettura riutilizzabile per l intero sistema e la spina dorsale del nostro sistema è NI LabVIEW. Ci permette di programmare le nuove applicazioni dei clienti ad una velocità molto più elevata rispetto ai nostri concorrenti ha affermato Rob Stewart, presidente di Lime Instruments. in questo modo, il tasso di crescita annuale composto (CAGR) di Lime Instruments è risultato del 265% nel corso di cinque anni. Total Economic Profitability Total Economic Profitability Long-Term Strategy (Benefit & Flexibility) Risk Cost Product Life Cycle I membri del team di progettazione di Dynapower, ultimamente, hanno iniziato ad utilizzare gli FPGA per realizzare gli algoritmi di elaborazione e controllo dei loro convertitori di potenza e si sono resi conto di poter raggiungere prestazioni di elaborazione per dollaro 40 volte superiori rispetto ai processori di segnali digitali tradizionali. Siamo stati in grado di affrontare questa sfida con costi ridotti, utilizzando sistemi di controllo moderni basati su FPGA, ha dichiarato Kyle Clark, Advanced Systems Engineering Manager presso Dynapower Corporation. In definitiva, il team di Dynapower è stato capace di ridurre il tempo di sviluppo da 72 a 24 settimane, utilizzando una piattaforma standard off-the-shelf con un hardware collaudato e una toolchain di software integrata. Questo è un esempio di un team che ha preso in considerazione la flessibilità e il rischio nelle sue decisioni, invece di concentrarsi soltanto sullo sviluppo di una progettazione con COGS inferiori. PROCESSI DECISIONALI PIÚ PROFICUI L opinione diffusa nella progettazione di sistemi embedded sta cedendo il passo ad un approccio più vantaggioso e completo, che considera non solo l analisi tradizionale dei costi, ma anche fattori come la flessibilità e il rischio. Molti clienti di successo adottano questa prassi e incoraggiano i loro colleghi a riconoscere questi fattori durante i loro processi decisionali. Anche se non cambiano gli approcci per calcolare il costo effettivo totale della progettazione embedded, i team possono beneficiare di stime sui costi realistiche e attendibili per prendere decisioni aziendali migliori. I team best-in-class utilizzano una strategia a lungo termine che valorizzi ulteriormente la flessibilità e il minor rischio per ottenere maggiori profitti economici. La classica scelta tra costruire o acquistare è un metodo basato sui costi che può portare a decisioni che ottimizzano i guadagni a breve termine, trascurando le implicazioni a lungo termine. Cost Traditional Build versus Buy Build Buy Volume I migliori team utilizzano una strategia a lungo termine che valorizza la maggiore flessibilità e riduce il rischio per ottenere una maggiore profittabilità economica. Build versus buy è un approccio basato sul costo che conduce a decisioni che ottimizzano i guadagni a breve termine e nello stesso tempo prende in considerazione le implicazione a lungo termine. ni.com/eso/i 11