Deși piața sistemelor de automatizare a clădirilor este foarte conservatoare, aceasta a înregistrat o creștere considerabilă, determinată în principal de creșterea prețurilor la energie, de creșterea gradului de conștientizare în ceea ce privește conservarea energiei și de creșterea inițiativelor guvernamentale în domeniile siguranței și securității împotriva incendiilor. Noi standarde și reglementări, cum ar fi standardul UL 217 pentru detectoarele de fum, au intrat în vigoare pentru a face clădirile mai sigure, mai eficiente și mai confortabile. Astfel de tendințe stimulează dezvoltarea de noi produse și soluții de automatizare a clădirilor, împingând producătorii să livreze tehnologii noi în cicluri de dezvoltare mai scurte. Această schimbare de ritm creează oportunități pentru companiile BAS pentru a răspunde acestor nevoi cu soluții de sistem flexibile și platformizate, care oferă un consum de energie mai redus și dimensiuni mai mici.
Controlerele pentru automatizarea clădirilor sunt un exemplu tipic de produs căruia îi lipsește adesea agilitatea inovatoare atât de apreciată în piețele actuale aflate într-o schimbare rapidă. Controlerele sunt creierul sistemului BAS. Acestea preiau datele de la senzorii amplasați în întreaga clădire și execută răspunsul sistemului. Aceasta înseamnă că dispozitivele de control trebuie să aibă un anumit număr de canale de intrare și de ieșire. Unele controlere oferă doar funcționalitate de canal fix, ceea ce duce la arhitecturi cu canale neutilizate. Existența acestor canale suplimentare neutilizate are un cost asociat, care nu poate fi recuperat de la client; totuși, permiterea reconfigurabilității complete a fiecărui canal asigură că toate canalele pot fi utilizate. Într-un scenariu ideal, BAS ar trebui să dispună de un număr limitat de canale nefolosite de rezervă, astfel încât clientul să nu plătească pentru o funcționalitate care nu este utilizată. Posibilitatea de configurare completă a funcției canalului oferă cea mai mare flexibilitate în proiectarea și implementarea unui BAS.
Figura 1: Îmbunătățirea rentabilității investiției în fiecare etapă de dezvoltare cu ajutorul AD74412R. (© ADI)
Tradițional, controlerele de automatizare a clădirilor utilizau implementări discrete atât pentru canalele fixe, cât și pentru cele configurabile. Totuși, lista de materiale (BOM) a controlerelor cu canale configurabile implementate discret poate include sute de componente. După ani de dezvoltare, soluțiile discrete au devenit foarte eficiente și au fost optimizate să micșoreze costul BOM pentru a corespunde așteptărilor acestei piețe sensibile la costuri. Și totuși, noile tendințe și cererea tot mai mare de dezvoltare agilă subliniază unele dezavantaje majore ale acestei abordări, cum ar fi complexitatea planificării, proiectării, producției și logisticii pentru prea multe variante de produse în cazul controlerelor de automatizare a clădirilor. Prin urmare, soluțiile BAS ar trebui evaluate pe baza costului total de proprietate, mai degrabă decât din punctul de vedere al unui cost redus al listei de materiale.
Soluții integrate vs. soluții discrete
Abilitatea de reconfigurare a canalului în funcție de necesități este abordarea corectă pentru a elimina canalele neutilizate, dar numai acest lucru nu rezolvă celelalte deficiențe ale proiectării controlerului. Conceptul cheie este integrarea care permite simplificarea proiectării canalelor, cu o amprentă mai mică și o performanță mai bună. Cu o soluție integrată, funcția oricărui canal poate fi configurată cu ușurință prin software. Tehnologia de intrare/ieșire (I/O) configurabilă prin software deschide posibilități de reutilizare facilă a proiectării și de platformizare care, în cele din urmă, determină o reducere a costului total de proprietate al unei soluții BAS și creează valoare pe tot parcursul ciclului de viață al controlerelor de automatizare a clădirilor (vezi figura 1).
Prima etapă a dezvoltării unui controler este arhitectura sistemului. În acest punct, sunt luate în considerare toate cerințele clienților și se definește un nou produs. Inflexibilitatea unei soluții discrete este un dezavantaj notabil chiar și în această fază timpurie a dezvoltării. Diferitele nevoi ale clienților – de exemplu, raportul sau numărul de canale de intrare și ieșire – pot duce la proiecte multiple, ceea ce crește costurile și împiedică răspunsurile rapide la nevoile pieței. I/O integrate, configurabile prin software, permit platformizarea și reutilizarea unui design dovedit în diferite aplicații. Posibilitatea de reutilizare este esențială pentru reducerea costurilor de proiectare și de producție, după cum se va discuta mai târziu în acest articol.
Figura 2: Orice funcție pe orice pin cu I/O configurabile prin software. (© ADI)
După definirea produsului, se dă startul la proiectare. În această fază, reutilizarea proiectării își dezvăluie pe deplin importanța. Spre deosebire de realizarea discretă, I/O-ul integrat și configurabil permite iterații rapide, reduce timpul și eliberează resurse valoroase. Atât în proiectarea hardware, cât și în cea software, trecerea de la dezvoltări extinse, îndelungate și consumatoare de resurse, cu mai multe variante de produs, la o singură proiectare care îndeplinește numeroase cerințe, reduce timpul și costurile de cercetare și dezvoltare, menținând în același timp fiabilitatea ridicată și robustețea unei arhitecturi dovedite. Satisfacerea necesităților diferitelor aplicații este mult mai ușoară cu abordarea “orice funcție pe orice pin” a unei proiectări integrate și reconfigurabile (vezi figura 2).
Din perspectiva dezvoltării afacerii, reacția lentă a unei strategii de dezvoltare convenționale creează un risc inutil de pierdere de oportunități sau de ratare a termenelor limită ale clienților. Flexibilitatea și ușurința în utilizare a I/O integrate și configurabile ajută la maximizarea rentabilității investiției (ROI), menținând, totodată, timpii de lansare pe piață și de obținere a veniturilor la cel mai mic nivel posibil.
Figura 3: Comparație între implementările funcțiilor de canal discrete și integrate. (© ADI)
Trecând de la faza de proiectare, faza de producție este următorul pas. Începând cu achiziționarea și gestionarea listei de materiale, soluția integrată își arată rapid avantajele. Controlerele universale, implementate discret, includ adesea sute de componente, care trebuie achiziționate, stocate într-un depozit și transportate la unitatea de producție. Gestionarea unei cantități atât de mari de componente diferite contribuie în mod natural la costul total. Prin intermediul unei soluții pe un singur cip și a unui design reutilizabil, logistica BOM este simplificată – departamentul de achiziții tratează cu mai puțini furnizori și este necesar mai puțin spațiu de depozitare.
Datorită numărului mai mic de componente, PCB-urile pot fi cu până la 40% mai mici, iar costul de preluare și plasare în producție este, de asemenea, redus semnificativ. În plus, deoarece I/O configurabile prin software permite reutilizarea proiectării, producătorii de controlere vor solicita o cantitate mai mare de PCB-uri de același tip. Prin urmare, reducerile de volum la plăcile de circuit imprimat contribuie, de asemenea, la reducerea costurilor. Figura 3 rezumă comparația dintre implementările funcțiilor de canal discrete și integrate.
Nu în ultimul rând, testarea în producție urmează proceduri unificate și necesită mai puțin timp pentru a fi configurate în comparație cu implementarea discretă, cu mai multe variante. Creșterea complexității proiectării ar putea chiar crește riscul de eșec al testării. Certificarea este doar un alt exemplu de aspecte în care soluțiile integrate și reutilizabile pot economisi costuri și alte resurse, iar lista poate continua când vine vorba de logistica produsului finit, de instalare și de asistență tehnică. Formarea echipelor de vânzări, a echipelor de asistență tehnică și a tehnicienilor de instalare este mult mai amplă atunci când numeroase proiecte diferite se bazează pe platforme multiple, spre deosebire de soluțiile universale, reutilizabile, bazate pe I/O integrate configurabile prin software.
Concluzie
Figura 4: I/O integrate, complet configurabile prin software – AD74412R. (© ADI)
I/O configurabile prin software aduc inovație în piața automatizării clădirilor, care, deși este conservatoare prin tradiție, este împinsă acum să devină mai agilă și să răspundă mai rapid la nevoile în continuă schimbare ale clienților. Integrarea și reutilizarea proiectării sunt caracteristici cheie care permit această tranziție. Unii ar putea vedea soluția integrată ca pe o simplă înlocuire a listei de materiale care ar putea de fapt să crească costurile, dar, de fapt, atunci când se privește imaginea de ansamblu și se ia în considerare valoarea totală creată de-a lungul întregului ciclu de viață al produsului, soluția integrată depășește rapid orice îndoială.
Pentru a aborda neajunsurile proiectării unei soluții discrete, Analog Devices a creat AD74412R, cu I/O complet configurabile prin software. Acesta integrează lanțul de semnale discrete într-un singur cip și oferă patru canale complet configurabile. AD74412R creează valoare pe tot parcursul ciclului de viață al controlerului, de la definirea produsului, prin proiectare și producție, până la instalare și operare. Este primul produs de acest tip de pe piață și oferă clienților o modalitate ușoară pentru a-și crește randamentul investițiilor, reducând totodată timpul de lansare pe piață și timpul de obținere a veniturilor.
Autor
Michal Raninec, Systems Applications Engineer
Michal Raninec este inginer de aplicații de sistem la Industrial IoT Solutions Group din cadrul “Automation and Energy Business Unit” de la Analog Devices. Domeniile sale de expertiză includ detectarea electrochimică a gazelor și rețelele de senzori wireless. Michal a obținut o diplomă de master în inginerie electronică la Universitatea de Tehnologie din Brno, Republica Cehă.
Vizitați https://ez.analog.com
Contact România:
Email: inforomania@arroweurope.com
Mobil: +40 731 016 104
Arrow Electronics | https://www.arrow.com
