Cómo las E / S configurables por software están cambiando la automatización de edificios

Los sistemas de automatización de edificios (BAS) integran iluminación, energía, HVAC, seguridad y protección en un solo sistema intuitivo, equilibrando la eficiencia óptima de la operación del edificio con la productividad y la comodidad de sus ocupantes. Si bien el mercado de la automatización de edificios es muy conservador, ha experimentado un crecimiento considerable impulsado principalmente por el aumento de los precios de la energía, una mayor conciencia sobre la conservación de la energía y crecientes iniciativas gubernamentales en áreas de seguridad contra incendios. Nuevos estándares y regulaciones, como el estándar UL 217 para alarmas de humo, han entrado en vigencia para hacer que los edificios sean más seguros, más eficientes y más cómodos. Tendencias como estas estimulan el desarrollo de nuevos productos y soluciones de automatización de edificios, lo que empuja a los fabricantes a ofrecer nuevas tecnologías en ciclos de desarrollo más cortos. Este cambio de ritmo crea oportunidades para que las empresas de BAS satisfagan estas necesidades con soluciones de sistemas flexibles que están en plataforma, que ofrecen menor potencia y menor tamaño.

Los controladores de automatización de edificios son un ejemplo típico de un producto que a menudo carece de la agilidad innovadora tan valorada en los mercados que cambian rápidamente. Los controladores son el cerebro del BAS. Toman los datos de los sensores desplegados en todo el edificio y ejecutan la respuesta del sistema. Eso significa que los controladores deben tener un cierto número de canales de entrada y salida. Algunos controladores solo ofrecen funcionalidad de canal fijo, lo que da como resultado arquitecturas con canales no utilizados. Estos canales adicionales no utilizados tienen un costo asociado que el cliente no puede recuperar; sin embargo, la habilitación de la reconfigurabilidad completa de cada canal garantiza que se puedan utilizar todos los canales. En un escenario ideal, el BAS debería tener un número limitado de canales de repuesto sin usar para que el cliente no pague por la funcionalidad que no se utiliza. Habilitar la capacidad de configuración completa de la función del canal proporciona la mayor flexibilidad en el diseño y la implementación de un BAS.

Tradicionalmente, los controladores de automatización de edificios han utilizado implementaciones discretas para canales tanto fijos como configurables. Sin embargo, la lista de materiales (BOM) de los controladores de canal configurables implementados discretamente puede incluir cientos de componentes. Después de años de desarrollo, las soluciones discretas se han vuelto muy eficientes y optimizadas para reducir el costo de la lista de materiales a fin de cumplir con las expectativas de este mercado sensible a los costos. No obstante, las nuevas tendencias y la mayor demanda de desarrollo ágil subrayan algunos de los principales inconvenientes de este enfoque, como la complejidad de la planificación, el diseño, la producción y la logística de demasiadas variantes de productos en los controladores de automatización de edificios. Por lo tanto, las soluciones BAS deben evaluarse en función del costo total de propiedad y no en el punto de vista del costo de la lista de materiales simplificada.

Integrado frente a discreto

La capacidad de reconfigurar el canal según sea necesario es el enfoque correcto para eliminar los canales no utilizados, pero esto por sí solo no resuelve las otras deficiencias del diseño del controlador. El concepto clave es la integración que permite simplificar el diseño del canal, con una huella más pequeña y un mejor rendimiento. Con una solución integrada, la función de cualquier canal se puede configurar fácilmente mediante comandos de software. La tecnología de entrada / salida (E / S) configurable por software abre posibilidades de fácil reutilización y plataformaización del diseño que, en última instancia, reducen el costo total de propiedad de una solución BAS y crean valor a lo largo del ciclo de vida del producto de los controladores de automatización de edificios (consulte la Figura 1). ).

Figura 1. Mejora del retorno de la inversión en cada etapa del desarrollo con E / S configurables por software. (Fuente:Analog Devices)

La primera etapa del desarrollo de un controlador es la arquitectura del sistema. En este punto, se consideran todos los requisitos del cliente y se define un nuevo producto. La inflexibilidad de una solución discreta es una desventaja notable incluso en esta fase inicial de desarrollo. Varias necesidades de los clientes, por ejemplo, la proporción o el número de canales de entrada y salida, pueden conducir a múltiples diseños, lo que aumenta el costo y dificulta las respuestas ágiles a las necesidades del mercado. Las E / S integradas y configurables por software permiten la plataformaización y la reutilización de un diseño probado en diferentes aplicaciones. La reutilización es esencial para reducir los costos de diseño y producción, como se explica más adelante en este artículo.

Siguiendo la definición del producto, se inicia el diseño. En esta fase, la reutilización del diseño revela plenamente su importancia. A diferencia de la realización discreta, las E / S integradas y configurables permiten iteraciones rápidas, reducen el tiempo y liberan recursos valiosos. Tanto en el diseño de hardware como de software, el cambio de desarrollos de múltiples variantes de productos, prolongados y que requieren muchos recursos, hacia un diseño único que cumple con numerosos requisitos, reduce el tiempo y el costo de I + D al tiempo que mantiene la alta confiabilidad y solidez de una arquitectura probada. Satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones es mucho más fácil con el enfoque de "cualquier función en cualquier pin" de un diseño integrado y reconfigurable (ver Figura 2).

Figura 2. Cualquier función en cualquier pin con E / S configurables por software. (Fuente:Analog Devices)

Desde una perspectiva de desarrollo empresarial, la respuesta lenta de una estrategia de desarrollo convencional crea un riesgo innecesario de oportunidades perdidas o fechas límite incumplidas para los clientes. La flexibilidad y la facilidad de uso de las E / S configurables e integradas ayudan a maximizar el retorno de la inversión (ROI) mientras mantienen el tiempo de comercialización y el tiempo de generación de ingresos lo más cortos posible.

Pasando de la fase de diseño, la fase de producción es el siguiente paso. A partir de la compra y gestión de la lista de materiales, la solución integrada pronto muestra sus ventajas. Los controladores universales implementados discretamente a menudo incluyen cientos de componentes, que deben comprarse, almacenarse en un almacén y transportarse a las instalaciones de producción. La gestión de una cantidad tan grande de componentes diferentes contribuye naturalmente al coste total. Con una solución de un solo chip y un diseño reutilizable, la logística de la lista de materiales se simplifica:el departamento de compras trata con menos proveedores y se requiere menos espacio de almacenamiento.

Gracias a la menor cantidad de componentes, las placas de circuito impreso pueden ser hasta un 40% más pequeñas y el costo de recoger y colocar en la producción también se reduce significativamente. Además, debido a que la E / S configurable por software permite la reutilización del diseño, los fabricantes de controladores requerirán más PCB del mismo tipo. Por lo tanto, los descuentos por volumen en los tableros también contribuyen al ahorro de costos. La Figura 3 resume la comparación de implementaciones de funciones de canal discretas e integradas.

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Figura 3. Comparación de implementaciones de funciones de canal discreto e integrado. (Fuente:Analog Devices)

Por último, pero no menos importante, las pruebas de producción siguen procedimientos unificados y su configuración lleva menos tiempo en comparación con la implementación discreta de múltiples variantes. El aumento de la complejidad del diseño podría incluso aumentar el riesgo de fallas en las pruebas. La certificación es solo otro ejemplo de aspectos en los que las soluciones integradas y reutilizables pueden ahorrar costos y otros recursos, y la lista continúa en lo que respecta a la logística, la instalación y el soporte técnico del producto terminado. La capacitación de los equipos de ventas, soporte técnico y técnicos de instalación es mucho más extensa cuando numerosos diseños diferentes se basan en múltiples plataformas, en contraposición a las soluciones universales y reutilizables basadas en E / S integradas y configurables por software.

Conclusión

La E / S configurable por software aporta innovación al mercado de la automatización de edificios, que, si bien es tradicionalmente conservador, ahora está siendo empujado a ser más ágil y responder más rápidamente a las necesidades cambiantes de los clientes. La integración y la reutilización del diseño son características clave que permiten esta transición. Algunos pueden ver la solución integrada como un simple reemplazo de la lista de materiales que en realidad podría aumentar el costo, pero de hecho, cuando se mira el panorama general y se considera el valor general creado a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, la solución integrada supera rápidamente cualquier duda.

Los dispositivos como Analog Devices AD74412R abordan las deficiencias de un diseño discreto, integrando la cadena de señal discreta en un solo chip y proporcionando múltiples canales completamente configurables. Este tipo de dispositivo crea valor a lo largo del ciclo de vida del controlador, desde la definición del producto, pasando por el diseño y la producción, hasta la instalación y operación.

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