Ilość rejestrowanych obecnie danych rośnie w olbrzymim tempie. Wynika to między innymi z faktu, iż firmy coraz częściej wspierają się ich analizą przy podejmowaniu krytycznych decyzji biznesowych. Inżynierowie potrzebują zatem niezawodnych, dokładnych oraz prostych w obsłudze systemów akwizycji danych, tak by móc sprostać tym wymaganiom. Do tej pory jednak obserwowane na tym rynku innowacje nie były w stanie nadążyć za nieustająco rosnącym zapotrzebowaniem użytkowników. Pojawiły się bowiem zaległości w dwóch ważnych obszarach: możliwości dostarczania prostego, a zarazem elastycznego oprogramowania oraz ułatwiania konfiguracji systemu pomiarowego.

Obecnie, użytkownicy pozostawieni są z następującym wyborem: mogą zdecydować się na zakup oprogramowania, które pozwalać będzie na przeprowadzenie prostej akwizycji danych, bez możliwości dostosowania do wymagań konkretnego systemu. Drugą opcją jest zbudowanie od podstaw własnej aplikacji. Producenci oprzyrządowania udostępniają proste aplikacje do akwizycji, a w przypadku, kiedy wymagania klienta wykraczają ponad możliwości zachęcają do skorzystania z rozwiązań firm trzecich. Oprogramowanie wspierające akwizycję danych powinno być rozwijane jednak tak, by pozwalało na łatwą konfigurację oraz dostosowanie do konkretnych potrzeb. Stworzenie systemu wymaga przeprowadzenia wielu pomiarów, które różnią się od siebie schematem połączeń i konfiguracją programowo-sprzętową – by jak najwierniej odwzorować przebieg sygnału. Pojawia się więc wyzwanie – rozwój oprogramowania musi zmierzać w stronę ułatwiania konfiguracji systemu. Po zebraniu odpowiedzi 3800 inżynierów okazało się, że 27% ankietowanych wybrało proces tworzenia oprogramowania jako najbardziej czasochłonny etap pracy nad projektem; 21% wskazało na zmagania z konfiguracją systemu. [1]

Rys. 1. W pracy nad projektem większość czasu poświęca się na przygotowania – a nie analizę danych, która mogłaby skutkować podejmowaniem lepszych decyzji

By nadążyć za rosnącą potrzebą pozyskiwania informacji, inżynierowie muszą stawiać większe wymagania wobec systemów akwizycji danych. Innowacyjność w obszarze oprogramowania wspierającego tę akwizycję odgrywa istotną rolę w sprostaniu powyższym wyzwaniom.

Charakterystyka dostępnych aplikacji

Inżynierowie korzystają z dwóch rodzajów oprogramowania do akwizycji, gdzie główną różnicą okazuje się być stopień złożoności. Do pierwszej grupy należą aplikacje dostarczone z urządzeniami do akwizycji danych – posiadają one ograniczoną funkcjonalność, charakteryzują się natomiast prostotą konfiguracji. Do drugiej należą natomiast programy stworzone od podstaw przez użytkowników. Wybór oprogramowania z pierwszej grupy będzie korzystny, jeżeli planujemy uruchomienie szybkiego i prostego pomiaru, gdzie wymagana jest tylko podstawowa funkcjonalność – np. możliwość konfiguracji częstotliwości próbkowania czy zapisu nieprzetworzonych danych do pliku. Z drugiej strony aplikacje tworzone przez użytkownika dają możliwość zaprogramowania dowolnej funkcjonalności. Wybierając dłuższą drogę, inżynierowie są w stanie dokładnie zdefiniować przebieg pomiaru i zachowania systemu. Wymaga to jednak czasu na programowanie i walidację rozwiązania, a także sporego doświadczenia w tworzeniu tego typu aplikacji.

Użytkownicy, którzy poszukują uniwersalnej aplikacji do akwizycji i zapisywania danych z możliwością wprowadzenia niewielkich modyfikacji – przykładowo dodania algorytmu analizującego sygnał – są zmuszeni do wybrania jednej z powyższych skrajności. W chwili, gdy ich potrzeby wykraczają poza możliwości oprogramowania dołączonego do urządzenia, muszą wykonać skok do drugiego ekstremum: w pełni konfigurowalnego, programowanego rozwiązania.

Rys. 2. Obecne uwarunkowania rynkowe zmuszają inżynierów do wybrania programu o określonej funkcjonalności lub stworzenia własnej, w pełni konfigurowalnej aplikacji

Istniejąca na rynku luka w oprogramowaniu może być z łatwością wypełniona. Rozwiązanie, które oferowałoby pełną konfigurowalność i pozwalało na stworzenie dopasowanego do potrzeb systemu z wykorzystaniem intuicyjnego środowiska programistycznego, usunęłoby istniejącą barierę.

Rys. 3. Oprogramowanie stanowiące most pomiędzy ograniczonymi możliwościami konfiguracji i programowalnymi rozwiązaniami może usprawnić pracę inżynierów

Budowa systemu wymaga czasu

Każda osoba tworząca w przeszłości system pomiarowy zgodzi się, że konfiguracja stanowiska jest czasochłonnym zadaniem. Co więcej, nieprawidłowy jej przebieg może być przyczyną powstania błędów, które trudno zlokalizować. Różnorodność przeprowadzanych pomiarów może wymagać odmiennych konfiguracji sprzętowych, schematów połączeń oraz unikalnych ustawień aplikacji. Obecnie inżynierowie mogą dokonać wyboru spośród wielu systemów charakteryzujących się modułowością oprzyrządowania – tak, by dostosować je do zmiennych potrzeb próbkowania oraz dostępności wejść/wyjść. Rozwiązania te będą korzystne dla użytkowników zmagających się z trudnymi bądź zmieniającymi się wymaganiami systemowymi; jednak zachowanie elastyczności takiego systemu komplikuje proces jego konfiguracji.

Wystarczy pomyśleć o prostym urządzeniu, które spełnia tylko jedną funkcję – może to być podręczne oprzyrządowanie do pomiaru temperatury. Podczas korzystania z tego przyrządu, ryzyko wystąpienia błędu wynikającego z konfiguracji jest dość niskie. Urządzenie to ma jedno zadanie, zatem powiązana z nim architektura programowo-sprzętowa będzie miała ograniczony zbiór możliwych konfiguracji. Z drugiej strony modułowy system akwizycji danych udostępnia szeroki wybór rozmaitych wejść/wyjść oraz umożliwia przeprowadzenie wielu różnych pomiarów w licznych kombinacjach. Ta elastyczność pomoże w obniżeniu kosztu całego systemu, ponieważ to samo oprzyrządowanie może znaleźć inne zastosowania. Wadą tego rozwiązania jest mnogość opcji konfiguracyjnych, które mogą skomplikować budowę systemu. Oprogramowanie do akwizycji danych mogłoby zostać zaprojektowane w lepszy sposób, by pozbyć się tej niedogodności.

Współcześnie, programy dostarczone wraz z urządzeniami do akwizycji danych nie pomaga w zrozumieniu istniejących połączeń w systemie. Lepsze oprogramowanie do akwizycji danych mogłoby zredukować złożoność budowy systemu poprzez ulepszoną wizualizację, wyświetlanie zaleceń związanych z poprawnym łączeniem elementów systemu oraz lepszą kontrolę nad konfiguracją kanałów.

Oczekuj więcej

Akwizycja danych odgrywa kluczową rolę w napędzaniu innowacyjności. Inżynierowie polegają w dużym stopniu na systemach zbierających informacje, które stanowią wsparcie dla procesów decyzyjnych. Postęp w rozwoju oprogramowania do akwizycji danych mógłby mieć olbrzymi wpływ na zwiększanie ich efektywności. By to osiągnąć, aplikacje muszą ewoluować, wypełniając lukę pomiędzy ograniczonym konfiguracyjnie oprogramowaniem a elastycznym, lecz kosztownym w stworzeniu programowym rozwiązaniem – bez jednoczesnego zwiększania złożoności systemu. Sprostanie zwiększonemu zapotrzebowaniu na dane będzie możliwe, jeśli nastąpi poprawa w oprogramowaniu używanym do ich akwizycji.

Michael Neal, Software Product Manager, National Instruments