ソフトウェアで構成可能なI / Oがビルディングオートメーションをどのように変えているか
ビルディングオートメーションシステム（BAS）は、照明、エネルギー、HVAC、安全性、セキュリティを1つの直感的なシステムに統合し、建物の運用の最適な効率と居住者の生産性と快適さのバランスを取ります。ビルディングオートメーション市場は非常に保守的ですが、主にエネルギー価格の上昇、省エネに対する意識の高まり、および火災の安全とセキュリティの分野での政府のイニシアチブの拡大によって、かなりの成長が見られました。煙探知器のUL217規格などの新しい規格や規制が施行され、建物の安全性、効率性、快適性が向上しています。このようなトレンドは、新しいビルディングオートメーション製品とソリューションの開発を刺激し、メーカーに新しいテクノロジーをより短い開発サイクルで提供するように促します。このペースの変化は、BAS企業がプラットフォーム化された柔軟なシステムソリューションでこれらのニーズを満たす機会を生み出し、より低い電力とより小さなサイズを提供します。
ビルディングオートメーションコントローラーは、今日の急速に変化する市場で高く評価されている革新的な俊敏性を欠いていることが多い製品の典型的な例です。コントローラーはBASの頭脳です。建物全体に配置されたセンサーからデータを取得し、システムの応答を実行します。つまり、コントローラーには特定の数の入力チャネルと出力チャネルが必要です。一部のコントローラーは固定チャネル機能のみを提供するため、未使用のチャネルを備えたアーキテクチャーになります。これらの余分な未使用チャネルには、顧客から回収できない関連コストがあります。ただし、各チャネルの完全な再構成を有効にすると、すべてのチャネルを使用できるようになります。理想的なシナリオでは、BASには、使用されていない機能に対して顧客が料金を支払わないように、予備の未使用チャネルの数を制限する必要があります。チャネル機能の完全な構成可能性を有効にすると、BASの設計と展開に最も柔軟性があります。
従来、ビルディングオートメーションコントローラーは、固定チャネルと構成可能チャネルの両方に個別の実装を使用していました。ただし、個別に実装された構成可能なチャネルコントローラの部品表（BOM）には、数百のコンポーネントが含まれる場合があります。何年にもわたる開発の後、ディスクリートソリューションは非常に効率的になり、最適化されてBOMコストを削減し、このコストに敏感な市場の期待に応えています。それにもかかわらず、新しいトレンドと機敏な開発に対する需要の高まりは、ビルディングオートメーションコントローラーの計画、設計、生産、およびロジスティクスの複雑さなど、このアプローチのいくつかの主要な欠点を強調しています。したがって、BASソリューションは、単純化されたBOMコストの観点ではなく、総所有コストに基づいて評価する必要があります。
統合vs.ディスクリート
必要に応じてチャネルを再構成する機能は、未使用のチャネルを排除するための正しいアプローチですが、これだけでは、コントローラー設計の他の欠点に対処することはできません。重要な概念は、チャネル設計を簡素化し、フットプリントを小さくし、パフォーマンスを向上させる統合です。統合ソリューションを使用すると、ソフトウェアコマンドを使用して任意のチャネルの機能を簡単に構成できます。ソフトウェアで構成可能な入出力（I / O）テクノロジーにより、設計の再利用とプラットフォーム化が容易になり、最終的にBASソリューションの総所有コストが削減され、ビルディングオートメーションコントローラーの製品ライフサイクル全体で価値が生まれます（図1を参照）。 。
図1.ソフトウェアで構成可能なI / Oを使用して、開発のすべての段階で投資収益率を向上させます。 （出典：Analog Devices）
コントローラ開発の最初の段階は、システムアーキテクチャです。この時点で、すべての顧客要件が考慮され、新製品が定義されます。個別のソリューションの柔軟性の欠如は、開発のこの初期段階でも顕著な欠点です。顧客のさまざまなニーズ（たとえば、入力チャネルと出力チャネルの比率や数）は、複数の設計につながる可能性があり、コストが増加し、市場のニーズへの機敏な対応が妨げられます。統合されたソフトウェア構成可能なI / Oにより、さまざまなアプリケーションで実証済みの設計のプラットフォーム化と再利用が可能になります。この記事の後半で説明するように、再利用性は設計と製造のコストを削減するために不可欠です。
製品の定義に従って、設計が始まります。このフェーズでは、設計の再利用によってその重要性が完全に明らかになります。個別の実現とは異なり、統合された構成可能なI / Oにより、迅速な反復が可能になり、時間が短縮され、貴重なリソースが解放されます。ハードウェアとソフトウェアの両方の設計において、リソースを大量に消費する、時間のかかる複数の製品バリアント開発から、多数の要件を満たす単一の設計への移行により、実証済みのアーキテクチャの高い信頼性と堅牢性を維持しながら、研究開発の時間とコストを削減します。統合された再構成可能な設計の「任意のピンの任意の機能」アプローチを使用すると、さまざまなアプリケーションのニーズを満たすことがはるかに簡単になります（図2を参照）。
図2.ソフトウェアで構成可能なI / Oを備えた任意のピンの任意の機能。 （出典：Analog Devices）
ビジネス開発の観点からは、従来の開発戦略の応答が遅いと、機会を失ったり、顧客の締め切りに間に合わなかったりするという不必要なリスクが生じます。統合された構成可能なI / Oの柔軟性と使いやすさは、市場投入までの時間と収益までの時間を可能な限り短くしながら、投資収益率（ROI）を最大化するのに役立ちます。
設計段階から、生産段階が次のステップになります。 BOMの購入と管理から始めて、統合ソリューションはすぐにその利点を示します。個別に実装されたユニバーサルコントローラーには、多くの場合、何百ものコンポーネントが含まれています。これらのコンポーネントは、購入して倉庫に保管し、生産施設に輸送する必要があります。このように大量の異なるコンポーネントを管理することは、当然、全体的なコストに貢献します。シングルチップソリューションと再利用可能な設計により、BOMロジスティクスが簡素化されます。つまり、購買部門が扱うサプライヤーが少なくなり、必要な保管スペースも少なくて済みます。
コンポーネントの数が少ないため、PCBを最大40％小さくすることができ、生産におけるピックアンドプレースのコストも大幅に削減されます。さらに、ソフトウェアで構成可能なI / Oにより設計の再利用が可能になるため、コントローラーの製造元は同じタイプのPCBをさらに必要とします。したがって、ボードのボリュームディスカウントもコスト削減に貢献します。図3は、ディスクリートチャネル機能と統合チャネル機能の実装の比較をまとめたものです。
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図3.ディスクリートチャネル機能と統合チャネル機能の実装の比較。 （出典：Analog Devices）
最後になりましたが、本番テストは統一された手順に従い、複数のバリアントの個別の実装と比較して、セットアップにかかる時間が短縮されます。設計の複雑さが増すと、テストが失敗するリスクさえ高まる可能性があります。認証は、統合された再利用可能なソリューションがコストやその他のリソースを節約できる側面のもう1つの例であり、完成品のロジスティクス、インストール、および技術サポートに関してはリストが続きます。統合されたソフトウェア構成可能なI / Oに基づくユニバーサルで再利用可能なソリューションとは対照的に、多数の異なる設計が複数のプラットフォームに基づいている場合、営業、技術サポートチーム、および設置技術者のトレーニングははるかに広範囲になります。
結論
ソフトウェアで構成可能なI / Oは、ビルディングオートメーション市場に革新をもたらします。これは、従来は保守的でしたが、現在、より機敏になり、絶えず変化する顧客のニーズにより迅速に対応するように求められています。統合と設計の再利用性は、この移行を可能にする重要な機能です。統合ソリューションを、実際にコストを増加させる可能性のある単純なBOMの代替品と見なす人もいるかもしれませんが、実際、全体像を見て、製品ライフサイクル全体を通じて生み出される全体的な価値を考慮すると、統合ソリューションは疑問をすぐに上回ります。
Analog Devices AD74412Rのようなデバイスは、ディスクリート設計の欠点に取り組み、ディスクリート信号チェーンを単一のチップに統合し、複数の完全に構成可能なチャネルを提供します。このタイプのデバイスは、製品の定義から設計と製造、設置と運用に至るまで、コントローラーのライフサイクル全体で価値を生み出します。
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Michal Raninec は、アナログ・デバイセズの自動化およびエネルギービジネスユニット内の産業用IoTソリューショングループの元システムアプリケーションエンジニアです。彼の専門分野には、電気化学ガス検知とワイヤレスセンサーネットワークが含まれます。 Michalは彼のM.Engを受け取りました。チェコ共和国のブルノ工科大学で電子工学の学位を取得しています。 >
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