A termékfejlesztési életciklusok egyre rövidebbek, és fokozott nyomás nehezedik az új termékek piacra jutásának felgyorsítására. A szervezetek mindig egyszerűbb és rugalmasabb megjelenítési megoldásokat keresnek alkalmazásaikhoz.
Moduláris megoldás kontra diszkrét tervezés
Kétféle módon adhat hozzá kijelzőt a projektjéhez:
1.több lépésben:
- tervezés diszkrét LCM-ben,
- az összes szükséges könyvtár fejlesztése,
- kijelzővezérlő szoftver (diszkrét tervezés).
2. szabványos intelligens kijelző modul segítségével, amely gyakorlatilag készen áll az azonnali használatra (moduláris megoldás).
A két lehetőség mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai a költség, a rugalmasság, a skálázhatóság, az alkatrészek feletti ellenőrzés, a fejlesztési idő és a fejlesztés összetettsége tekintetében. Mindkét lehetőséget alaposan meg kell fontolni már a tervezés korai szakaszában.
Ha pusztán az anyaköltségeket vesszük figyelembe, akkor a diszkrét tervezés vonzóbbnak tűnhet, összehasonlítva egy kész modul költségével. Tekintettel azonban a tervezéshez szükséges időre és erőforrásokra a kész moduláris megoldáshoz képest, az előnyök kiegyenlítődnek.
A tervezés előnyei: rövid és hosszú távú költségelőnyök
A modul használatának előnye: egyszerű használat és gyorsaság
Diszkrét kivitelezés
Vegyünk egy példát, ahol egy meglévő alkalmazást vagy eszközt frissítenek, hogy tartalmazzon grafikus felhasználói felületet (GUI) érintés funkcióval. Ez azt jelenti, hogy a fizikai gombokat vagy más beviteli eszközöket érintőpanelre cserélik.
Ez a meglévő applikációs eszköz 8 bites mikrokontrolleren (MCU) működik és frissítést igényel, hogy érintőképernyős színes grafikus kijelzőt kaphasson. Míg a legtöbb MCU képes az LCD-hez való illesztéshez egy driveren keresztül, ami az MCU-ba vagy a kijelzőbe van integrálva vagy egy diszkrét illesztőprogram segítségével, de a kijelző méretét és felbontását az MCU erőforrásai korlátoznák. Előfordulhat például, hogy egy 8 bites MCU vezérelhet egy kétsoros pontmátrixos kijelzőt, de lehet, hogy nincs elegendő feldolgozási teljesítménye valami nagyobb vezérléséhez.
Vonzó és grafikailag gazdag környezet létrehozásához a fejlesztőnek jelentős mennyiségű beágyazott szoftvert (könyvtárak, képfájlok) szükséges hozzáadnia az alkalmazáshoz. Az LCD-kijelző kimeneti eszközként történő fejlesztése önmagában is nagy erőfeszítéseket igényel. Az érintés funkció hozzáadása még bonyolultabbá teszi, ha az LCD-t beviteli eszközként fogják használni.
Ezt a megközelítést alkalmazva jelentős mennyiségű kutatásra, valamint hardver- és szoftverfejlesztésre van szükség. Miután az alkalmazás fejlesztése befejeződött és a gyártás megkezdődött, feltétlenül szigorúan be kell tartani a kijelzők bejövő minőség-ellenőrzését. Mindig fennáll annak a lehetősége, hogy a kijelzőn megváltozik valami, előzetes értesítés nélkül is. Ez a változás összeszerelési gondokat okozhat, és a kijelző vezérlőinek újra tervezését vagy frissítését teheti szükségessé. A feladat megvalósításához elkötelezett technikusokból álló csapatra van szükség. A mai TFT-kijelzők nagy részének rövid életciklusa (gyártási) még nagyobb kockázatot jelent. Bár szinte mindig található helyettesítő típus, ritkán egyezik meg 100%-ban, azaz további hardver- vagy szoftver újra tervezés nélkül.
Bár az egyedi diszkrét kialakítás teljesebb ellenőrzést biztosít az anyagszám és a költségek felett, ez megnövekedett mérnöki és fejlesztési költségekkel jár. Fontos figyelembe venni a fent vázolt lépésekhez szükséges fejlesztési időt is.
A kisebb sorozatgyártás összetettsége befolyásolhatja a kiválasztott alkatrészek hosszú távú elérhetőségét. Ha egy kulcsfontosságú komponenst módosítanak vagy megszüntetik a gyártását, akkor szükség lehet a grafikus felhasználói felület újra tervezésére, amely jelentős és költséges leállást jelenthet a gyártásba.
Moduláris kivitelezés
A kijelző tervezésének alternatív megközelítése a szabványos intelligens kijelző modul használata. Az ilyen típusú modulok a gazdagéppel történő kommunikációhoz általában olyan ipari szabványos interfészt tartalmaznak, mint például az I2C, az SPI vagy az UART. Néhány modul tartalmaz egy beágyazott mikrovezérlőt is, amely gondoskodik az összes grafikus elemről, és tartalmazhat különféle I / O és egyéb perifériákat is, amelyek lehetővé teszik a modul számára a teljes célalkalmazás futtatását.Számos modul különféle beépített szolgáltatásokkal rendelkezik, amelyek viszonylag egyszerű kezelést tesznek lehetővé a host MCU-tól. Néhányan modul teljes értékű beépített fejlesztői környezettel rendelkezik, amely integrálja a GUI tervezését és kivitelezését a teljes beágyazott tervezési folyamat részeként. Ezen IDE-funkciók és a „drag-and-drop” "WYSIWYG" fejlesztési munkafolyamatok némelyike rendkívül gyors prototípus- és alkalmazásfejlesztést tesz lehetővé kódírás nélkül.
A moduláris megközelítés előnye, hogy a grafikus felhasználói felület összes illesztőprogramját, alapvető elemét és funkcióját már kidolgozták és tesztelték. Ezen kívül a host MCU minden megjelenítési feladatot el is tárolhat a modulban, így a gazdagép minden erőforrását a fő alkalmazásra fordíthatja.
Így a mérnökök a grafikus felhasználói felület tényleges tervezésére koncentrálhatnak anélkül, hogy aggódnának az alacsony szintű fejlesztés miatt. Lényegében hozzájárul az átfogó fejlesztés megkezdéséhez, és az alapvető funkciók beállításához szükséges hónapok kiküszöböléséhez.
Jelenleg különféle intelligens modul-megoldások állnak rendelkezésre. Az egyik ilyen megoldás a 4D Systems által kínált különböző méretű és érintőképernyővel ellátott kijelző modulok, amelyeket a 4D Workshop4 IDE segítségével programoznak.
A gen4 sorozatú HMI modulokat úgy tervezték, hogy szinte bármilyen típusú MCU-val vagy processzorral működjenek. Alacsony tűs, kis készülékeknél is működik, mivel a kijelző modul és a gazdagép közötti valamennyi kölcsönhatás egyszerű soros kapcsolaton keresztül zajlik, amelyet a legtöbb MCU támogat.
A kijelző modul kiküszöböli az összes alacsonyabb szintű tervezési követelményt, és a fejlesztő egy valódi grafikus felhasználói felület és alapvető alkalmazás fejlesztésére összpontosíthat.
A prototípusok néhány napon belül elkészülhetnek, a végső alkalmazás pedig néhány héten belül kész lehet, ami radikálisan lerövidíti a piacra kerülési időt.
Költségelemzés - diszkrét tervezés és moduláris kialakítás
Érdemes alaposabban megvizsgálni egy lehetséges költségelemzési tervet, hogy lássuk, mit mutatnak a számok.
Példaként vizsgáljuk meg azt a lehetőséget, amikor egy 4,3 hüvelykes kapacitív érintőképernyős LCD-kijelzőt és fedőüveget terveznek egy meglévő alkalmazásba, mind a két megközelítést alkalmazva. Ehhez a gyakorlathoz feltételezett becslést alkalmaztunk az ausztráliai 4D Systems cég hozzájárulásával.
Feltételezett tervezési előírások
• Éves követelmény: 1 200 db végfelhasználói alkalmazás• A projekt élettartama: 2 év
• Szállítási mennyiség: 200 vagy 50 darab havonta.
Diszkrét tervezés:
• A fejlesztéshez és tervezéshez 2 fejlesztőmérnökre van szükség.
• Becsült éves bérköltség mérnökönként: 36 000 EUR/ év
• A fejlesztési idő 6 hónap.
• 6 hónapos fejlesztési költségek: 18 000 EUR
• Becsült egységköltség 4,3“ LCD-kijelzőhöz és perifériákhoz: 30,00 EUR
Moduláris tervezés:
• A fejlesztéshez egy fejlesztőmérnök szükséges.
• A mérnök becsült éves bérköltsége: 36 000 EUR / év
• Fejlesztési idő 1 hónap.
• 1 hónapos fejlesztési költségek: 3 000 EUR
• Becsült egységköltség 4,3“ intelligens kijelző modulhoz: 55,00 EUR
A moduláris kialakítást 3 000 EUR kezdeti költséggel indítjuk.
A diszkrét tervezést 36 000 EUR költséggel indítjuk.
Gyártási szakasz:
3.000 Eur + 1200*55 = a moduláris kialakítás gyártási összköltsége
36 000Eur + 1200*30 = a diszkrét kialakítás gyártási összköltsége
A modulok fejlesztési költsége a diszkrét tervezés fejlesztési költségéhez képest lényegesen alacsonyabb.
Az első 50 darab teljes havi egységköltsége moduláris kialakítással 115 EUR, ami lényegesen alacsonyabb a 750 EUR értékhez képest. Például az első 200 darab teljes havi egységköltsége 70 EUR, ami a 210 euróhoz mérten lényegesen alacsonyabb.
Ennek a 2 különböző fejlesztési és gyártási megközelítésnek a költségei csak az 1320 darabos gyártási mennyiségnél egyenlítődnek ki.
Amikor a diszkrét tervezés fejlesztési költségei idővel megtérülnek, az egységenkénti összköltség csökken.
Ebből arra következtethetünk, hogy a moduláris megoldás 1320 egység alatti mennyiség mellett költséghatékonyabb, mint a diszkrét kialakítás. Ha a mennyiség kivételével az összes változó ugyanaz maradna ebben a példában, és a mennyiségigény magasabb lenne, akkor a diszkrét tervezés költséghatékonyabb megoldást jelentene. Nagyobb mennyiségnél azonban a modul szállítója képes lenne költséghatékonyabb árat is biztosítani, ami potenciálisan jelentősen csökkentheti a diszkrét tervezés nagyobb volumenű költségelőnyét.
Ebben a példában számos általánosítást végeztünk, és csupán ennek a két megközelítésnek a költség szempontját vizsgáltuk. Noha nagyon fontos megvizsgálni a költségeket, érdemes megemlíteni a megközelítések bármelyikével járó egyéb előnyöket és hátrányokat. Az intelligens modul használatának hatalmas előnye, hogy jelentősen lerövidül a terméktervezés és a marketingidő, ami néha döntő fontosságú lehet a sikeres forgalomba kerülés szempontjából.
Következtetés
A mérnökök gyakran szembesülnek azzal a kihívással, hogy egy teljes funkcionalitású érintőképernyős grafikus kijelzőt építsenek egy új termékbe, vagy egy meglévő termék frissítését tervezzék. Döntés előtt állnak, hogy a fejlesztés útját választják-e, vagy egy moduláris megoldást.
A megoldás nulláról történő tervezésének hagyományos módszere valószínűleg sok fejlesztőt és vállalatot megakadályozna eszközeinek frissítésében. Gondok akadhatnak a pénzügyi források, a know-how és az alternatív megoldásokkal kapcsolatos információk hiánya miatt.
Az előzetes értékelésben a moduláris megoldás ára komoly akadálynak tűnhet. A költségek alaposabb vizsgálata is ahhoz a következtetéshez vezethet, hogy a moduláris megoldás drága. Az igazság valójában épp az ellenkezője, különösen az alacsonyabb éves mennyiségigénnyel rendelkező alkalmazások esetében.
Ezért határozottan javasoljuk, hogy elemezzen és járjon utána valamennyi lehetőségnek, mielőtt elindulna a tervezési úton. A termékek életciklusa lerövidül, és a terveket gyakrabban kell megújítani, így a tervezési és megvalósítási folyamatot megkönnyítő megoldások fontos előnyt jelentenek. És nemcsak a kijelző, hanem más beépített technológiák számára is.
Forrás: 4D Systems
Önnek is tetszenek cikkeink? Ne maradjon le egyről sem! Nem kerül erőfeszítésébe, mi eljuttatjuk Önhöz.
