利用集成式的軟件框架提高測量與自動(dòng)化工作效率

簡介
在理想的情況下，產(chǎn)品從研究到設(shè)計(jì)，最后到生產(chǎn)，公司是不需要對其進(jìn)行測試的。但是，實(shí)際上，測量系統(tǒng)是整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的一部分。測量系統(tǒng)對于一個(gè)企業(yè)是不可或缺的，因?yàn)樵谔岣哔|(zhì)量、縮短投入市場的時(shí)間、提高工程與制造的效率，當(dāng)然還有降低成本上，測量系統(tǒng)具有十分關(guān)鍵的作用。

在過去的20年間，為了滿足消費(fèi)者的需求，測量系統(tǒng)發(fā)生了根本性的改變——應(yīng)該說是改革。這次改革推出了一種全新的系統(tǒng)框架。在這種框架中，計(jì)算機(jī)成為測量系統(tǒng)的“心臟”。

這次測量改革將測試、測量和自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)從原來的結(jié)合松散、常?；ゲ患嫒?、分立的儀器設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘粋€(gè)高度集成的高性能的測量與自動(dòng)化系統(tǒng)。而變革的核心則是一個(gè)越來越重要的部件——軟件。

雖然與傳統(tǒng)的分立儀器相比，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，測量系統(tǒng)的性能大大提高，成本也大大降低，但是成千上萬的工程師和科學(xué)家之所以能夠利用這些優(yōu)點(diǎn)，卻是因?yàn)楦弋a(chǎn)的集成軟件。一套完整的軟件工具——從測量驅(qū)動(dòng)框架與儀器互連軟件到高產(chǎn)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具間的開放式互連軟件——可以使工程師和科學(xué)家自由地創(chuàng)建功能強(qiáng)大、可自定義功能的新一代測量系統(tǒng)。

從研究、設(shè)計(jì)，到驗(yàn)證，到制造與測試，到維護(hù)，在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期中，軟件推動(dòng)了這種高性能低成本、高度集成的測量系統(tǒng)在各個(gè)階段的應(yīng)用?？v觀全球，使用基于計(jì)算機(jī)的測量與自動(dòng)化系統(tǒng)的公司，都具有以更低的成本和更少的時(shí)間來設(shè)計(jì)和測試質(zhì)量更高的產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。

• 在開發(fā)、部署、維護(hù)和更改整個(gè)過程中使用為測量與自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)計(jì)的快速開發(fā)工具，大大提高生產(chǎn)力
• 更好的測量與控制系統(tǒng)性能，因?yàn)樗O(shè)計(jì)的每個(gè)級別的工具能良好配合，共同工作，提供最好的測量與控制性能
• 更高的系統(tǒng)集成度，這使許多不同的測量設(shè)備集成為高級系統(tǒng)，易于與整個(gè)公司的其它處理過程連接
• 降低整個(gè)產(chǎn)品生命周期的成本

• 測量與控制服務(wù)軟件，它可與許多I/O設(shè)備無縫連接，可為簡化系統(tǒng)開發(fā)提供高級接口
• 應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，它與測量與控制服務(wù)軟件和系統(tǒng)管理服務(wù)組件高度集成
• 系統(tǒng)管理服務(wù)組件，它將數(shù)據(jù)、測試和高級系統(tǒng)組織起來

• 通過直接控制設(shè)備上寄存器以及直接和計(jì)算機(jī)的內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，最大限度地提高了I/O性能
• 設(shè)備驅(qū)動(dòng)架構(gòu)完全遵從所有操作系統(tǒng)的通用性標(biāo)準(zhǔn)（如Windows 2000，Windows XP，Mac OS）
• 可擴(kuò)展API使在嵌入式，桌面式或分布式系統(tǒng)編程變得簡單，并具有可擴(kuò)展性。
• 和LabVIEW，Visual Basic 和Visual C++ 等ADE無縫地集成
• 內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)使其可以通過USB，1394，以太網(wǎng)連接來操作分布式設(shè)備
• 對于PCI和PXI測量設(shè)備，使用RTSI™總線架構(gòu)對具有同步和觸發(fā)功能的測量設(shè)備進(jìn)行集成
• 高速數(shù)據(jù)傳輸最大限度地提高了系統(tǒng)的吞吐量

• 研究實(shí)驗(yàn)室（靈活性是關(guān)鍵）：通過GPIB和桌面計(jì)算機(jī)相連，采集和顯示來自數(shù)字萬用表和示波器的數(shù)據(jù)
• 現(xiàn)場服務(wù)應(yīng)用（便攜性是關(guān)鍵）：通過PCMCIA和筆記本相連，采集和顯示來自基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字萬用表和示波器的數(shù)據(jù)
• 產(chǎn)品測試應(yīng)用（速度和成本是關(guān)鍵）采集和顯示來自插在PXI機(jī)箱的基于計(jì)算機(jī)的PXI/CompactPCI 數(shù)字萬用表和示波器的數(shù)據(jù)。

在測量和自動(dòng)化軟件框架中，系統(tǒng)管理軟件也扮演著重要的角色（見圖6）。這些工具對于簡單的測量應(yīng)用并不必要，但是對于大型的集成化系統(tǒng)其價(jià)值是無法衡量的。

兩種常見的系統(tǒng)管理環(huán)境包括大規(guī)模數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和大型的測試管理系統(tǒng)。在這兩種情況中，對于這些系統(tǒng)的工具是否能和ADE以及測量和控制服務(wù)軟件高度地集成這一點(diǎn)非常重要。和組織內(nèi)部設(shè)計(jì)和維護(hù)的系統(tǒng)相比，使用ADE，現(xiàn)有的商業(yè)化系統(tǒng)管理工具能為組織機(jī)構(gòu)節(jié)省大量的時(shí)間。此外，這些環(huán)境必須和其它組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部的系統(tǒng)能很好地結(jié)合，這些包括有數(shù)據(jù)庫，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

測試管理軟件的重要特征
測試管理軟件，通常是作為測試的執(zhí)行中樞，必須能為整個(gè)測試系統(tǒng)的提供一個(gè)框架。它必須包括測試程序所需的順序，循環(huán)和決策制定功能，并且能在測試系統(tǒng)和其它各種企業(yè)系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)庫，制造執(zhí)行系統(tǒng)和質(zhì)量系統(tǒng)之間提供接口。

在以前，當(dāng)測試被執(zhí)行時(shí)，其執(zhí)行框架常常處于實(shí)際的ADE內(nèi)建的測試中。這樣的軟件結(jié)構(gòu)相互聯(lián)結(jié)，不可能單獨(dú)編程。這為維護(hù)和支持帶來了困難并且除了簡單的工程幾乎很難重用代碼。近來，測試代碼，或者“單步”，和測試執(zhí)行框架根據(jù)功能被很好地定義和抽象?，F(xiàn)今的測試執(zhí)行已發(fā)展為可自動(dòng)識別UUT，完成所有的順序控制和運(yùn)行測試結(jié)果評估，報(bào)表和用戶管理。

利用現(xiàn)有的商業(yè)化測試管理軟件，開發(fā)人員具有全面的定制選擇，可以創(chuàng)建自定義的測試解決方案來提供成本更低，速度更快和特性更多的測試系統(tǒng)。

NI 開發(fā)了TestStand™, 一種即時(shí)可用的測試執(zhí)行軟件，能組織，控制和執(zhí)行自動(dòng)化原型，驗(yàn)證或建立測試系統(tǒng)。Testband具有完全的可定制性，因此用戶對其可以進(jìn)行更改或增強(qiáng)以滿足他們的特殊需要。TestStand是和LabVIEW，LabWindows/CVI，和Measurement Studio集成在一起，因此用戶可以生成代碼，進(jìn)行全面調(diào)試，包括直接進(jìn)入來自TestStand的程序中調(diào)試代碼。

數(shù)據(jù)管理框架的重要特征
如果一個(gè)測量系統(tǒng)需要采集大規(guī)模的數(shù)據(jù)，那么對于這個(gè)集成化測量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理框架是非常重要的部分。通過在系統(tǒng)中結(jié)合數(shù)據(jù)管理技術(shù)，組織機(jī)構(gòu)可以更有效地共享數(shù)據(jù)和制定決策。數(shù)據(jù)管理軟件為測量系統(tǒng)提供的框架能把數(shù)據(jù)存儲在組織好的資料庫中，使用戶可以以各種文件格式獲取數(shù)據(jù)，用測量專用的程序處理和分析數(shù)據(jù)，以及為協(xié)同工作生成標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)報(bào)表。

通過實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理框架并在NI DIAdem™軟件中使用，用戶可以以各種文件格式獲取測量數(shù)據(jù)，用上百個(gè)工程專用的分析程序交互地分析數(shù)據(jù)，以及為協(xié)同工作生成標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)報(bào)表。

在組織機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)集成化的測量和自動(dòng)化軟件框架
過去二十年來，National Instruments一直是測量和自動(dòng)化軟件的領(lǐng)導(dǎo)者。從它的測量和控制服務(wù)軟件到創(chuàng)新的ADEs，LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境和LabWindows/CVI ANSI C開發(fā)環(huán)境，以及用于Microsoft Visual Basic 和 Visual C++的Measurement Studio，再到它的測試管理和數(shù)據(jù)管理軟件平臺，National Instruments提供的高度集成的軟件框架，在設(shè)計(jì)和開發(fā)自動(dòng)化測試、測量和控制系統(tǒng)的整個(gè)過程提高了生產(chǎn)效率。

使用現(xiàn)有的商業(yè)化技術(shù)，開發(fā)人員能用更多的時(shí)間來關(guān)注應(yīng)用的需要，而不是為適應(yīng)技術(shù)的變革而重新設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)，這樣提高了組織機(jī)構(gòu)的效率。通過充分利用NI的測量和控制服務(wù)軟件，他們無需重寫代碼就可以輕松地更新硬件架構(gòu)。隨著軟件的規(guī)模由簡單的應(yīng)用變得非常復(fù)雜，使用地點(diǎn)由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室到制造測試廠房，組織機(jī)構(gòu)認(rèn)識到，當(dāng)他們在組織內(nèi)使用一套標(biāo)準(zhǔn)的工具，建立專家系統(tǒng)，從一個(gè)功能領(lǐng)域到另一個(gè)領(lǐng)域重用測量系統(tǒng)時(shí)，他們能極大地提高生產(chǎn)效率。
通過在National Instruments的測量和自動(dòng)化軟件上投資來建立集成化的高性能，低成本測量和自動(dòng)化系統(tǒng)，組織機(jī)構(gòu)提高了生產(chǎn)效率，極大地節(jié)約了開發(fā)時(shí)間，而且所使用平臺具有可擴(kuò)充性，能在數(shù)年內(nèi)根據(jù)需要的改變而發(fā)展。組織機(jī)構(gòu)也因此縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，提高了競爭力，因?yàn)楦哔|(zhì)量的產(chǎn)品可以以比從前更快的速度設(shè)計(jì)出來并通過測試。

為了幫助組織機(jī)構(gòu)開始使用這些軟件，NI提供了現(xiàn)場咨詢，起步幫助，等多種培訓(xùn)方式，從自我學(xué)習(xí)交互CD到現(xiàn)場培訓(xùn)課程的大量的培訓(xùn)方案。此外，在系統(tǒng)開發(fā)期間經(jīng)過全面培訓(xùn)的應(yīng)用工程師可以為客戶提供幫助。如果開發(fā)人員希望從這種集成化的框架中獲益，但是組織內(nèi)部又缺乏開發(fā)資源，來自全球范圍的600多家NI系統(tǒng)集成商會提供幫助。這些公司都是NI軟件框架方面的專家，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)滿足他們需要的高度集成化測量和自動(dòng)化應(yīng)用程序。

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