Od krzemu do systemów: nowe spojrzenie na przyszłość inżynierii systemów wbudowanych

W miarę jak urządzenia brzegowe stają się coraz bardziej złożone i rozbudowane, branża elektroniczna staje przed rosnącym wyzwaniem: tradycyjne procesy inżynieryjne nie nadążają już za wymaganiami współczesnych systemów. Wspólne projektowanie sprzętu i oprogramowania, bezpieczeństwo, zarządzanie cyklem życia produktów oraz odporność łańcucha dostaw wywierają bezprecedensową presję na zespoły rozwojowe, podczas gdy rozdrobnione procesy i integracja na późnym etapie nadal spowalniają tempo innowacji.

Jednocześnie branża zmierza w kierunku przyszłości w większym stopniu definiowanej przez oprogramowanie, w której myślenie platformowe, zasoby systemowe wielokrotnego użytku oraz inżynieria oparta na modelach stają się coraz bardziej niezbędne.

W niniejszym wywiadzie Hooman Foroughi, wiceprezes ds. inżynierii aplikacji i systemów w firmie Renesas Electronics, omawia, dlaczego branża musi przejść od podejścia skoncentrowanego na komponentach do modelu operacyjnego opartego na systemach oraz w jaki sposób cyfryzacja oparta na platformach i modelach może pomóc w otwarciu nowej ery innowacji w obszarze rozwiązań brzegowych.

Dlaczego branża elektroniczna osiąga dziś punkt zwrotny?

– Systemy brzegowe rozprzestrzeniają się szybciej niż nasze procesy inżynieryjne. Liczba urządzeń, ich możliwości i znaczenie krytyczne gwałtownie rosną, podczas gdy złożoność związana ze współprojektowaniem sprzętu i oprogramowania, bezpieczeństwem, zgodnością z przepisami oraz zarządzaniem cyklem życia produktów stale wzrasta. Wyzwaniem nie jest już tylko budowanie urządzeń, ale utrzymanie wydajności inżynieryjnej w obliczu tej złożoności.

– Przez dziesięciolecia procesy inżynieryjne w dziedzinie systemów wbudowanych pozostawały w dużej mierze niezmienione. Nadal w znacznym stopniu polegamy na arkuszach danych, płytkach ewaluacyjnych, kodzie referencyjnym, ręcznej integracji, rozproszonych narzędziach oraz walidacji na późnym etapie. W wielu organizacjach zespoły zajmujące się sprzętem i oprogramowaniem w pełni łączą się dopiero na etapie prac laboratoryjnych. Takie podejście staje się coraz mniej opłacalne.

– Branża wymaga obecnie zasadniczo innego modelu operacyjnego — takiego, który umożliwi szybszą współpracę, wcześniejszą walidację oraz znacznie większe ponowne wykorzystanie rozwiązań między zespołami i projektami.

Opisujesz fragmentację i późną integrację jako „ukryty koszt” inżynierii. Co masz na myśli?

– Największym kosztem we współczesnym tworzeniu systemów nie jest już sam projekt — jest nim późniejsza przeróbka. Wiele organizacji nadal działa w oparciu o fragmentaryczne łańcuchy narzędzi i rozłączone procesy pracy w zakresie inżynierii sprzętu, oprogramowania i systemów. Często intencja systemu nie jest uchwycona wystarczająco wcześnie, a walidacja rozpoczyna się dopiero po zakończeniu integracji. Powoduje to kosztowne cykle ponownej integracji, przeprojektowywania i debugowania.

– W wielu przypadkach zespoły wielokrotnie rozwiązują problemy, które zostały już rozwiązane gdzie indziej, ponieważ sprawdzone komponenty systemu, nadające się do ponownego wykorzystania, nie są łatwo dostępne lub zintegrowane z przepływem pracy. Skutkiem tego są wolniejsze cykle rozwoju, większe ryzyko i ograniczenia w zakresie innowacji.

– Aby przyspieszyć tempo rozwoju, branża potrzebuje sposobu na połączenie celów systemu, narzędzi, zasobów i procesów walidacji na wcześniejszym etapie procesu projektowania.

Dlaczego myślenie platformowe staje się niezbędne w projektowaniu układów elektronicznych?

– Platformy zrewolucjonizowały niemal każdą branżę wokół nas. Widzimy to w ekosystemach chmury obliczeniowej, pakietach narzędzi do współpracy, sklepach z aplikacjami oraz platformach mobilnych. Platformy nie tylko dystrybuują wartość, ale ją zwielokrotniają.

 – Zmniejszają one utrudnienia dla programistów, tworzą elementy składowe nadające się do ponownego wykorzystania, umożliwiają efekt sieciowy oraz nieustannie się doskonalą dzięki wspólnym wkładom i pętlom informacji zwrotnej.

– Inżynieria elektroniczna historycznie pozostawała znacznie bardziej rozdrobniona niż wiele innych branż. Jednak w miarę jak systemy stają się coraz bardziej definiowane przez oprogramowanie, rozwój oparty na platformach zyskuje na znaczeniu. Takie podejście pozwala organizacjom inżynieryjnym przejść od izolowanych projektów w kierunku wzorców systemowych nadających się do ponownego wykorzystania oraz przyspieszenia napędzanego przez ekosystem.

– Dla programistów oznacza to szybsze uzyskanie pierwszego prototypu, wcześniejsze i lepszej jakości decyzje oraz większe ponowne wykorzystanie w różnych produktach, zespołach i regionach. Ostatecznie platformy pomagają osiągnąć skokowy wzrost tempa prac inżynieryjnych.

Jaką rolę w tej transformacji odgrywa projektowanie oparte na modelach?

– Projektowanie oparte na modelach stanowi fundament rozwoju elektroniki nowej generacji, ale samo w sobie nie wystarcza. Model staje się naprawdę potężnym narzędziem dopiero wtedy, gdy funkcjonuje w środowisku platformowym, które zapewnia wspólną tożsamość, zarządzanie, identyfikowalność oraz integrację między różnymi dziedzinami.

– W tym środowisku modele stają się czymś więcej niż tylko statyczną dokumentacją. Stają się wspólnymi zasobami cyfrowymi powiązanymi ze sterownikami, oprogramowaniem pośredniczącym, komponentami, podsystemami, ograniczeniami, procesami walidacji oraz danymi dotyczącymi cyklu życia. Zapewnia to ciągłość w całym cyklu życia projektu inżynieryjnego — od koncepcji i architektury, poprzez projektowanie, walidację i wdrożenie, aż po długoterminowe zarządzanie cyklem życia.

– Kluczową zmianą jest to, że modele stają się „żywymi” artefaktami, a nie odizolowanymi dokumentami. Ta ciągłość pozwala zespołom na wcześniejsze podejmowanie decyzji, skuteczniejszą współpracę oraz radykalne ograniczenie niespodzianek na późnych etapach projektu.

Jak to zmienia codzienne doświadczenia inżynierów?

– Praktyczne korzyści dla inżynierów są znaczące. Po pierwsze, przyspiesza to drogę od koncepcji do działającego prototypu „Hello World”. Zespoły mogą zaczynać od sprawdzonych podsystemów wielokrotnego użytku zamiast wielokrotnego odtwarzania elementów podstawowych. Po drugie, poprawia to identyfikowalność od wymagań poprzez wdrożenie i walidację. Po trzecie, umożliwia to wcześniejszą i bardziej ciągłą walidację — co wiele zespołów określa jako podejście „shift-left”.

– Co równie ważne, tworzy to wspólny język systemowy dla zespołów zajmujących się sprzętem, oprogramowaniem i inżynierią systemową. Ogranicza też nieoczekiwane problemy związane z integracją oraz zmniejsza zależność od wiedzy „plemiennej” lub izolowanej wiedzy eksperckiej poszczególnych specjalistów w ramach organizacji. Celem nie jest zastąpienie wiedzy inżynierskiej, lecz jej wzmocnienie.

Sugerujesz, że zmienia to rolę samych dostawców układów scalonych. W jaki sposób?

– W przeszłości dostawcy układów scalonych dostarczali przede wszystkim komponenty, specyfikacje i projekty referencyjne. Jednak klienci coraz częściej potrzebują rozwiązań systemowych, a nie pojedynczych części. Oznacza to pomoc klientom w szybszym przejściu od zamierzeń do sprawdzonych wyników.

– Jednocześnie firmy zajmujące się systemami odchodzą od inżynierii opartej na poszczególnych projektach na rzecz ponownego wykorzystania na poziomie portfolio oraz architektur wielokrotnego użytku. Sukces odniosą w coraz większym stopniu te firmy, które będą w stanie zapewnić szybsze ponowne wykorzystanie zasobów, większą interoperacyjność ekosystemu, lepszą ciągłość cyklu życia oraz ściślejszą współpracę między narzędziami i dziedzinami. Innymi słowy, wyróżnik konkurencyjny przesuwa się od zwykłego dostarczania komponentów w kierunku umożliwiania tworzenia skalowalnych systemów.

Jak Renesas 365 wpisuje się w tę szerszą ewolucję branży?

– Renesas 365 stanowi nasz krok w kierunku opartego na modelach podejścia do cyfryzacji w tworzeniu systemów. Dzięki przejęciu firmy Altium i jej dogłębnej wiedzy specjalistycznej w zakresie projektowania opartego na platformach i modelach, w połączeniu z pozycją firmy Renesas w dziedzinie systemów wbudowanych, wierzymy, że możemy pomóc w modernizacji procesów rozwoju elektroniki.

– W Renesas 365 wszystko koncentruje się wokół cyfrowej ciągłości. Systemu działa w postaci modeli, a nie rozproszonych dokumentów. Sprzęt, oprogramowanie i kontekst systemowy są inteligentnie połączone w całym cyklu życia. Tworzy to oparte na współpracy środowisko inżynieryjne, w którym symulacja, zarządzanie ograniczeniami, zasoby wielokrotnego użytku oraz udział ekosystemu są bezpośrednio zintegrowane z procesem pracy.

– Cel jest prosty: zmniejszyć tarcia, zwiększyć ponowne wykorzystanie i przyspieszyć rozwój od koncepcji do wdrożenia. Co najważniejsze, umożliwia to przejście od myślenia skoncentrowanego na komponentach w kierunku wyników systemowych.

Jak wygląda przyszłość rozwoju elektroniki w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat?

– Uważamy, że rozwój systemów będzie w coraz większym stopniu polegał na łączeniu zweryfikowanych i gotowych do ponownego wykorzystania modułów.

– Modele przekształcą się w artefakty systemów żywych, połączone ze sobą w całym cyklu. Procesy inżynieryjne staną się bardziej ciągłe, integrując aktualizacje, telemetrię, bezpieczeństwo, zrównoważony rozwój oraz zarządzanie cyklem życia bezpośrednio ze środowiskami programistycznymi.

– Spodziewamy się również, że rynki ekosystemowe dla podsystemów, narzędzi i usług będą zyskiwać na znaczeniu. Ogólny trend zmierza w kierunku opartych na współpracy i stale udoskonalanych ekosystemów inżynieryjnych, a nie w kierunku izolowanych procesów projektowych.

– W tej przyszłości zdolność do koordynowania systemów wielokrotnego użytku oraz uczestnictwo w ekosystemie staną się główną przewagą konkurencyjną.

Jakie przesłanie chciałbyś przekazać branży?

– Przejście od układów scalonych do systemów już trwa. Tempo i złożoność innowacji w obszarze technologii brzegowych wymagają nowego modelu operacyjnego dla rozwoju elektroniki — opartego na cyfryzacji bazującej na modelach, zasobach systemowych wielokrotnego użytku oraz współpracy opartej na platformach.

– Szansa, która przed nami stoi, to nie tylko stopniowe ulepszenia. To zdolność do radykalnego przyspieszenia innowacji na dużą skalę.

– W firmie Renesas wierzymy, że transformacja ta będzie napędzana przez udział w otwartym ekosystemie oraz wspólne tworzenie systemów. Dlatego zapraszamy programistów, partnerów i współpracowników do pomocy w kształtowaniu nowej ery inżynierii elektronicznej poprzez platformę Renesas 365.

– Przyszłość inżynierii będzie zależała nie tylko od tworzonych przez nas komponentów, ale także od tego, jak skutecznie połączymy ze sobą systemy, przepływy pracy i ludzi.