wersja mobilna
Online: 444 Niedziela, 2016.12.04

Wywiady

Rozmowa z Jeffem Kodoskym, twórcą LabVIEW i współzałożycielem firmy National Instruments

poniedziałek, 27 lipca 2015 09:33

O trendach w rozwoju systemów pomiarowych, oprogramowaniu LabVIEW i wpływie na rynek przemysłowy nowych koncepcji takich jak IoT lub Industry 4.0

  • LabVIEW to oprogramowanie obecne na rynku już od blisko 30 lat, niemniej zawsze było ono dostępne tylko dla platform Windows i Unix. Czy w związku z tym, co dzieje się na rynku, jest szansa na wersję bardziej mobilną?

W ostatniej dekadzie najwięcej wysiłku w rozwoju LabVIEW przypadło na rzecz współpracy tego oprogramowania z układami FPGA, co zapewnia bardzo dużą wydajność, niezbędną zwłaszcza do realizacji systemów pomiarowych dla aplikacji komunikacyjnych w zakresie RF. Takie prace zaczęliśmy już w 2004 roku. Aktualnie skupiamy się na rozwiązaniach, gdzie możliwa będzie obsługa systemów pomiarowych z wieloma chipami FPGA, gdyż daje to fantastyczne możliwości tworzenia zaawansowanych i wydajnych systemów pomiarowych i sterujących pracujących w czasie rzeczywistym, na przykład w medycynie, gdzie za ich pomocą próbuje się tworzyć roboty chirurgiczne. To jest też po części odpowiedź na pytanie, dlaczego nie ma wersji mobilnej - po prostu rozwój tego programu kieruje się głównie w stronę zapewnienia dużej wydajności i funkcjonalności. Owszem, prowadzimy też liczne badania nad innymi kierunkami aplikacyjnymi, niemniej są one dalekie od tego, abyśmy mogli je w tej chwili przedstawić rynkowi.

Niedawno wprowadziliśmy na rynek zestaw o nazwie VirtualBench, zawierający kompletny system pomiarowy z wbudowanym oprogramowaniem na bazie LabVIEW, który można obsługiwać za pomocą iPada. Jednak tablet w tym przypadku tworzy jedynie interfejs użytkownika do tego głównego, zawartego wewnątrz komputera sterującego VirtualBenchem, bo bezsprzecznie jest to dobre narzędzie do pracy poza biurkiem laboratorium, do prezentacji wykresów i wyświetlania komunikatów. W mojej ocenie większość sprzętu mobilnego to jednak narzędzia znacznie mniej efektywne, jeśli chodzi o wprowadzanie danych, edycję i tworzenie kodu. Do tego przydaje się pełnowymiarowa klawiatura i duży ekran. Niemniej cały czas prowadzimy eksperymenty na tym polu.

  • Skoro LabVIEW jest w stanie generować kod niskiego poziomu dla układów FPGA, to czy planujecie, aby w podobny sposób można było zacząć tworzyć firmware dla mikrokontrolerów takich jak ARM i systemów embedded na nich bazujących?

LabVIEW w dużej mierze jest już wykorzystywany do systemów embedded, czego przykładem może być możliwość generowania kodu w C i wiele narzędzi projektowych wykorzystujących język C, jakie mamy w ofercie. Jednak nie są one tak bardzo popularne wśród projektantów takich systemów, ponieważ samo stworzenie kodu to jedynie fragment ich pracy. Poza nim cały czas pozostaje jeszcze możliwość uruchamiania i testowania działania takich aplikacji, podglądu na żywo rejestrów i śledzenia programu po to, aby usuwać błędy i optymalizować kod. Taką funkcjonalność mają przede wszystkim specjalizowane narzędzia. Wprawdzie w przypadku LabVIEW też mamy takie funkcje, czego przykładem może być wersja RT, ale nie są one główną częścią tego programu.

Prawdopodobnie udałoby się pokonać takie problemy i doprowadzić do tego, aby LabVIEW był równie efektywnym narzędziem do tworzenia oprogramowania dla systemów embedded z mikrokontrolerami, ale poza zagadnieniami technicznymi do głosu dochodzą też czynniki biznesowe, bo na rynku takich narzędzi jest duża konkurencja. Dla mnie interesujące w tym obszarze są rozwiązania firmy Autodesk, które wykorzystują sprzęt mobilny do przeglądania projektów i edycji, ale już nie do tworzenia. Wydaje mi się to sensownym kompromisem.

Moim zdaniem ARM to wspaniała platforma, która odegra wielką rolę w popularyzacji idei IoT w najbliższych latach, głównie z uwagi na niski pobór prądu. Prowadziliśmy kilka projektów pilotażowych, takich jak ARM Code Generator, w czasie gdy znaczenie architektury ARM dla rynku nie było jeszcze takie oczywiste jak dzisiaj. Obecnie wsparcie to staje się kluczowym aspektem naszej strategii biznesowej, na podobieństwo tego, czym stał się dla nas wcześniej układ Zynq Xilinksa.

  • W jaki sposób rozwijany jest LabVIEW? Skąd czerpiecie pomysły na to, co ma się pojawić w nowych wersjach?

Rozwój i zmiany w LabVIEW nie opierają się na wizji i ocenie kilku osób, tylko są efektem szerszej dyskusji i dłuższego procesu. W praktyce jest to efekt wspólnej pracy dużego zespołu, który musi słuchać naszych klientów i opinii płynących z rynku, z forów internetowych na temat oczekiwań użytkowników. Z tych licznych opinii staramy się wybierać te najpopularniejsze, zamieniając je na konkretne zmiany w produktach.

Staramy się także regularnie spotykać z naszymi partnerami, patrzeć, czym się zajmują i rozmawiać o problemach, wyzwaniach i wszystkich innych zagadnieniach, którymi zajmują się na co dzień. Ta wiedza jest dla nas bardzo cenna z punktu widzenia rozwoju LabVIEW oraz platform sprzętowych NI. Temu pośrednio służą też nasze spotkania w ramach NI Week, dni programistów, seminaria i podobne imprezy, jakie organizujemy od lat. Jest to sposób na zamknięcie pętli komunikacji z naszymi klientami, a dla nich to też ceniona możliwość porozmawiania we własnym środowisku.

Mamy również specjalną platformę internetową LabVIEW Idea Exchange, za pomocą której można zgłaszać i oceniać proponowane zmiany w kolejnych wersjach. To dobry pomysł, bo wystawia na dyskusję pojedyncze propozycje i pozwala szybko wybrać te najpotrzebniejsze.

  • Czy można wyróżnić obszar aplikacyjny lub dziedzinę, w której National Instruments się specjalizuje?

Nasze największe doświadczenie kryje się w tworzeniu systemów do precyzyjnych pomiarów różnych wielkości elektrycznych i fizycznych, jak wibracje oraz w tym, że mamy spójną platformę sprzętowo-programową zdolną do wykonywania takich pomiarów automatycznie i z bardzo dużą prędkością. Dzięki temu możemy tworzyć systemy pomiarowe, które po dołączeniu do maszyn będą zdolne do długotrwałej akwizycji danych oraz dalszych analiz, po to, aby przewidywać np. konieczność naprawy. Dzisiaj coraz więcej wagi przykłada się do wykrywania problemów w maszynach znacznie wcześniej, zanim wystąpią problemy i do takich celów wykorzystuje się zaawansowane narzędzia do analizy widma drgań, wykrywania losowych anomalii i podobne funkcje.

Duża elastyczność rozwiązań sprzętowych proponowanych przez NI wraz z LabVIEW zapewnia to, że jesteśmy w stanie efektywnie wykorzystywać biznesowo wiele różnych typów systemów i aplikacji nierzadko z odległych dziedzin. Nawet gdy dotyczą one jednostkowych aplikacji i rozwiązań, dla nas są cenne od strony biznesowej i znakomicie równoważą mniej liczne grupy systemów o charakterze masowym. National Instruments zawsze stawiał na taką różnorodność klientów, aplikacji i zastosowań. Stąd też wynikają uniwersalne kierunki naszego rozwoju, a więc wysoka dokładność, duża szybkość, elastyczność konfiguracji i podobne czynniki. One są podstawą do tego, aby takie niszowe i unikalne aplikacje mogły być tworzone bez komplikacji.

Z tego powodu wypuściliśmy na rynek także LabVIEW Home Bundle, po to, aby podobne możliwości, jakie ma teraz świat nauki i działy B+R, były dostępne także dla osób mniej zaawansowanych. Wsparciem dla tej wersji po stronie sprzętu jest nowa seria urządzeń pomiarowych, w atrakcyjnych cenach i o dobrych możliwościach, bo wiadomo, że liczy się całość i pojedynczy element sam wiele nie zmieni. Dlatego staramy się proponować zestawy narzędzi o uniwersalnym charakterze i bardzo cieszy nas, gdy widzimy, ile ciekawych projektów za ich pomocą tworzą studenci. Nasze produkty dla nich są tym samym, czym dla dzieci klocki Lego.

Przywiązujemy także wagę do pobudzania kreatywności i przedsiębiorczości młodych ludzi, starając się zainspirować ich do tego, aby znaleźli własny pomysł na biznes i rozwój zawodowy w ramach otwartej idei, którą nazwaliśmy Microspace. Pomysł, aby włączać w świat techniki dzieci za pomocą klocków Lego MindStorms, to jeden z elementów takich działań.

  • Wspólną cechą oprogramowania i sprzętu oferowanego przez NI jest uniwersalność zastosowań. Czy to zabieg celowy?

Cechą wielu aplikacji z dziedziny B+R jest to, że rzadko na początku wyglądają one tak samo jak po zakończeniu projektu. Najczęściej zadanie pomiarowe się komplikuje, obejmując więcej aspektów niż było zakładane. Stąd wiele uwagi poświęcamy, aby nasze platformy sprzętowe były maksymalnie uniwersalne i w obrębie poszczególnych grup była zapewniona możliwość migracji. Pozwala to wykorzystać najbardziej zaawansowane rozwiązania przy projektowaniu, wtedy gdy jeszcze niewiele się wie, a na koniec pozwala maksymalnie obniżyć koszt implementacji.

Moim zdaniem pracę trzeba zaczynać za pomocą narzędzi najbardziej elastycznych i efektywnych, a dopiero w miarę zdobywania doświadczenia przesuwać się do tych bardziej dedykowanych. To zapewnia najszybszy czas realizacji i optymalne koszty, zwłaszcza drogiego prototypowania. Poza tym skalowanie systemu w dół zawsze jest prostsze od tego w drugim kierunku.

  • Wiele mówi się ostatnio o Internecie rzeczy. W jaki sposób NI chce odnosić korzyści z IoT w typowych aplikacjach przemysłowych?

Naszym celem zawsze było dostarczanie inżynierom i naukowcom wydajnych i nowoczesnych narzędzi przydatnych do rozwiązywani problemów w ich pracy. Stąd, gdy pojawiają się nowe idee takie jak smart sensors, zawsze zastanawiamy się nad możliwością wykorzystania tych technologii do naszych rozwiązań. W szczególności dotyczy to LabVIEW, który z wersji na wersję staje się coraz bardziej uniwersalnym i wydajnym pakietem oprogramowania do takich zadań.

Przyglądamy się także rozwojowi IoT, widząc w tym technologię, która może znacząco zmienić świat w przyszłej dekadzie. Nie mamy jeszcze wypracowanego w pełni zdania, jaką rolę na rynku IoT chciałby odgrywać NI, ale na pewno interesuje nas głównie ta część związana z przemysłem, a nie konsumencka. Chcielibyśmy znaleźć własny sposób na wykorzystanie sieci rozproszonych łączących obiekty IoT do realizacji celów związanych z projektami naukowo-badawczymi i działalnością inżynierską. W tym obszarze kryje się wiele interesujących możliwości.

  • Czy Pana zdaniem technologia bezprzewodowa zdominuje aplikacje przemysłowe?

Tak może się stać, bo jak pokazują nasze doświadczenia, w realizacji wielu systemów pomiarowo-kontrolnych zasadniczą część kosztów inwestycyjnych stanowi właśnie okablowanie. Stąd tak wiele wkłada się wysiłku w rozwój technologii bezprzewodowej komunikacji, w tym także technologii energy harvesting. Wiadomo, że chodzi tutaj o zasilanie czujników i układów akwizycji danych z energii wolnodostępnej. W przypadku pomiarów wibracji zbudowanie czujników, które byłyby zasilane z wykorzystaniem energii tych drgań, byłoby skokiem technologicznym i myślę, że takie rozwiązania niedługo pojawią się na rynku. Maleńkie czujniki mocowane do obiektów za pomocą magnesów z pewnością wniosłyby nową jakość do tej dziedziny miernictwa.

Ważnym czynnikiem jest zapewnienie bezpieczeństwa komunikacji i integralności danych w systemach bezprzewodowych. W tym obszarze wiele się dzieje i każdy dostawca wkłada dużo wysiłku w tym obszarze, aby klienci czuli się pewnie.

  • Co sądzi Pan o inicjatywie takiej jak Industry 4.0? Czy to coś realnego?

Z mojej perspektywy jest to zgrabny slogan, który próbuje opisać jednym słowem, że technologie się zmieniają, sieci komunikacyjne ewoluują a światu automatyki przemysłowej i systemów pomiarowych przenikają się, tworząc nową wartość dodaną do nowych rozwiązań. Takie procesy w Europie określa się mianem Industry 4.0, w Japonii jako Digital Industry, a w USA jako Industrial Internet of Things. Patrząc z perspektywy, można powiedzieć, że są to podobne projekty, które oznacza się tylko innymi etykietami.

Takie systemy mają w większości charakter własnościowy i są przedstawiane, jako bezpieczniejsze od rozwiązań bazujących na architekturach otwartych. Niemniej uważam, że w długiej perspektywie systemy kontrolno-pomiarowe w przemyśle będą stawać się bardziej otwarte. Po prostu w miarę jak rozwiązania otwarte zostaną odpowiednio dopracowane i zabezpieczone, zyskają na popularności. Sporo może zmienić właśnie wchodzący na rynek IoT, bo ta koncepcja z definicji jest otwarta i trudno będzie ją dużym graczom zamknąć i proponować w ramach systemu własnościowego.

Należy pamiętać, że nad rozwojem systemów otwartych pracuje w skali świata bardzo wiele ludzi, a społeczności użytkowników skupione wokół konkretnych platform mają duży potencjał. To nie są już od dawna ułomne narzędzia i wydaje mi się, że coraz więcej osób będzie je wykorzystywać.

Rozmawiał Robert Magdziak