技術發展的快速步調,應獲得肯定與接受。突飛猛進的技術發展,加速造就令人驚嘆的嶄新科技與科學成就,並讓人們之間的關係更密切、更安全;技術發展也能一再突破限制,讓以往認為不可能的事物成為現實。這些成就的影響力已不再侷限於單一市場,其可擴及至每個產業,並為市場的既定業者帶來競爭變數與潛在成長契機。

只是,若要在此一環境下發揮企業影響力,勢必得承受極大的壓力與挑戰。您要如何刺激成長、投注大量心力開發未來技術,又不至於讓自身的商業模式出現劇變?大型公司雖可投資大量與不同的專業能力以涉足眾多領域,卻需承受營運成本水漲船高的現實。相較之下,小型新創公司既可聚焦單一領域,又沒有太多包袱,進而能以大型競爭對手難以企及的做法運用嶄新技術。

所以,如何讓自身免於受到變數影響?如何推動創新,又不致大幅增加營運成本?您可將兩者歸納成一個簡單的問題,也就是:現有工具能否讓您高枕無憂?無論是個人財務、職涯展望,還是放眼未來的工程系統,都必須從這項關鍵問題著手,並從中尋求解答。舉例來說,工業物聯網(Industrial IoT)帶領我們進入了嶄新紀元,眼前雖有無限連網商機,卻也不乏重大風險。若要深入了解何種軟體能協助您做好準備,以建置運作最安全順暢的系統供日後之用,請先與我們一同回顧近期的技術發展過程。

在截至2005年為止的30年期間,技術發展皆依照著英特爾(Intel)共同創辦人,Gordon Moore所做出的簡單觀察循序演進。當時,Moore根據近期跡象做出預言,指出IC上每平方英吋的電晶體數量會每隔18個月倍增。雖然看似線性成長,實則為指數型成長的開端。早在消息傳入大眾耳朵之前,各半導體製造商的執行長就已開始探討未來幾年的平行處理核心數量。英特爾執行長Paul Otellini更保證在未來5年內,單一晶片將可容納80個核心。市場需要更強大的處理能力,以及快的反應速度。而其他處理器的替代方案也已浮上檯面。首先,FPGA憑藉著軟體定義時序功能與有能力設計複雜應用,一躍而成市場最新寵兒。隨後,當傳統處理器與FPGA整合至單一晶片後,異質處理功能也應運而生。

隨著處理器架構呈爆炸性成長,新的程式設計環境、程式設計語言與開放原始碼也逐一蔚為風潮,並在之後無可避免地步上衰退,接著逐漸為眾人所遺忘。然而無論如何,您仍需一肩扛起重擔,且效率十足地完成處理器程式設計。

但現在,我們需要放眼未來。如爆炸般成長的處理功能,正帶領我們邁向超高速連結世代。但隨著連線更趨密切,工程系統的所在位置也越見分散。舉凡5G與工業物聯網等趨勢,皆正擘畫連接基礎架構、大眾運輸與消費者網路的未來藍圖,以豐富人們的生活。毫無疑問地,在不久的將來,軟體將成為主導所有工程系統的關鍵要素。屆時,硬體將完整步入商品化;而界定系統差異的唯一依據,則會由定義邏輯的IP負責。

軟體的蓬勃發展已是必然趨勢,而許多反應落於人後的測試與量測廠商,也終於開始推出軟體環境,以協助工程人員迎接挑戰。然而,這些軟體環境依舊有其侷限。鑑於軟體產業不斷進化,工程師用來設計連網系統的工具也需要因應四大主要挑戰:透過抽象化實現生產力、軟體可互通性、全面的資料分析與高效率地管理分散式系統。

透過抽象化實現生產力

當前「抽象化」一詞已遭過度使用,幾乎快要與原有意義脫節。簡言之,抽象化的用意在於化繁為簡。對工程系統設計而言,複雜度往往源自於程式設計。為智慧型系統增添智慧的客制化邏輯,往往需涉及某些程度的程式碼編寫;其過程不僅複雜,更是區分出專業與業餘水準的試金石。即便如此,程式碼編寫過程的複雜度仍有進一步簡化的必要。為了因應這項挑戰,工程師需要一款「可自由選擇程式設計與否」的工作流程,供其探索與設定量測硬體、取得實際資料,然後執行資料分析,進而將原始資料轉化成實際深入分析。例如,NI導入嶄新的設定架構流程,並以LabVIEW NXG來呈現此一特色。

LabVIEW NXG同時擁有LabVIEW圖形化程式設計功能,可提升開發人員在複雜系統設計方面的生產力;而這也是LabVIEW熱銷近30年來最為人所知的特色。透過設定架構的互動型態,您無須進行程式設計,也能一路完成從感測器連線到最終操作的各項作業,並可進一步將互動的設定,自動轉成程式碼。在所有步驟中,自動建構程式碼可說是關鍵所在;此步驟能簡化從一次性互動的資料深入分析,轉為可重複且自動化量測作業的過程。

20170606_NI_NT41P1 圖1:LabVIEW NXG的嶄新工作流程意味著使用者無須進行程式設計,也能擷取、分析與匯出量測資料

軟體可互通性

由於解決方案的複雜度與日俱增,您勢必得結合多種軟體語言、環境與方式,才能順利完成作業。不過,整合上述軟體元件不僅會耗費大量成本,還需持續投入資金,才能取得成效。適用於專屬硬體平台的語言必須與其他語言進行整合,運算平台才能順利整合至單一裝置中。設計團隊經常得一肩挑起整合重擔,好讓此一挑戰迎刃而解。然而,這個做法卻只能治標,無法治本。要根除這類問題,就必須仰賴軟體廠商動手解決。

NI採用以軟體為主的平台設計,一律將軟體可互通性視為開發程序的首要之務,LabVIEW則位居此一軟體中心模式的中心地位。相較之下,其他公司的輔助軟體產品通常只個別著重於特定作業,例如測試序列、硬體迴路原型製作、伺服器架構資料分析、工程教學的電路模擬與線上資產監控等。由於這些產品是專為上述作業所打造,因此只能由工程師與技術人員運用在所屬領域的常見工作流程中。而針對相同目的所客制化的其他業界軟體,也都具備這類特性。但就NI軟體而言,LabVIEW可透過工程導向的程式設計語言來提供無與倫比的延伸功能,繼而突破客制化軟體的種種限制。DAQExpress?就是很好的例子。

20170606_NI_NT41P2 圖2:NI軟體系列產品之間的可互通性,簡化了IP共用與程式碼傳輸等操作,以利更複雜的開發作業

DAQExpress是一款全新輔助軟體,適用於USB與低成本插卡式NI資料擷取硬體,可大幅簡化硬體的探索與設定;而且只要輕按兩下,就能存取即時資料。而且,產品中的所有設定「作業」都能完整傳輸至LabVIEW NXG,進而簡化從硬體設定到量測自動化的轉換程序。

除了NI平台之間的可互通性,LabVIEW 2017等產品還提供強化的IP與標準通訊協定可互通性。如果嵌入式系統需要與工業自動化裝置互通,LabVIEW 2017也隨附IEC 61131-3、OPC-UA與安全的DDS傳訊標準等原生支援。此外,它也提供新的互動式機器學習演算法,以及與Amazon Web Services的整合。

先前所提到的每項產品都各有獨到創新特色,而整個軟體系列更是體現了NI持續投資軟體的理念。這些軟體產品所具備的獨特組合運用方式,以及與生俱來的可互通性,皆是NI產品領先競爭對手的主要原因。現在,就算其他廠商體認到軟體的重要性並急起直追,NI依舊能憑藉累積30多年的軟體投資成果,繼續穩步向前。

全面的資料分析

大量銜接全球系統所帶來的最大優勢,莫過於可即時存取資料,並分析所收集到的每個資料點。若要在發生異常時自動做出決策,並根據資料來即時做好設備保養與修正,此項程序將扮演至關重要的角色。為了建立可支援此一需求的未來網路,世界各地的演算法專家已投注數十億美元的資金進行研究,以期滿足1毫秒即時反應與10Gbps傳輸速率的要求。而此舉也引發了新的軟體需求。第一項需求,在於確保處理元件可輕鬆佈署至各種處理架構中,然後在僅需最小限度修訂(最理想的狀況是完全無需修訂)的情況下,重新佈署至不同處理器上。第二項需求,則是具備足夠的開放性,以透過無限個資料格式介接來自無限個節點的資料。

NI投注眾多心力開發伺服器產品,可協助您在整個測試組織中透過智慧型方式來輕鬆標準化、分析與回報大量資料。而其中一項關鍵,則在於提供演算法來預先處理檔案並自動標準化後設資料、單位與檔案類型等項目,以執行基本分析與資料品質檢查。在這之後,軟體就能以該資料內容為基礎,透過智慧型方式來挑選所要執行的程式碼。這類型的介面有助於降低即時資料分析的複雜度,進而讓您專心一致地處理資料本身。

分散式系統管理

經過大規模佈署與連線的系統都必定會產生一項需求,就是必須從中央(通常位於遠端)位置有效率地管理所有分散式硬體。時至今日,此項作業往往需要將單一佈署點複製至數百個甚或數千個系統。若能集中管理,即可從遠端站台查看硬體的即時儀表板,而不用逐一存取各個系統。

20170606_NI_NT41P3 圖3:SystemLink導入了網路架構介面,可用來管理分散式硬體系統

SystemLink為NI所開發的創新軟體,可協助您集中協調系統的裝置設定、軟體佈署與資料管理作業。它可減輕系統管理負擔,並降低與系統管理功能息息相關的物流成本。另外,這款軟體也能適時提供營運狀態與健全條件的相關資訊,繼而延長測試與嵌入式系統的正常運作時間。其不僅能簡化分散式系統的管理作業,更提供使用LabVIEW與其他軟體語言開發而成(例如C++)的API。

再次檢視

先前所提到的每項產品,除了各有獨到創新特色之外,整個產品系列也體現了NI年復一年、持續投資軟體的理念。這些軟體產品所具備的獨特組合運用方式,以及與生俱來的可互通性,皆是NI產品領先競爭對手的主要原因。在以軟體為主的NI平台協助之下,物理學家得以發現希格斯玻色子(Higgs boson particle)、Qualcomm得以將測試時間縮短100倍、Nokia與Samsung更成功建置有助推展5G研究的解決方案;NI平台是工程師因應各種挑戰的基石,可用來解決全球最複雜的工程挑戰。

您不妨再次檢視:現有工具能否讓您高枕無憂?