Missgeschicke bei der Komponentenausrichtung

Die Obsoleszenz-Verwaltung beginnt in der Design- und Produktdefinitionsphase

Um mit der Komponentenauswahl in der Design- und Produktdefinitionsphase verbundenen Risiken verstehen, müssen Sie sowohl den Zeitplan für die langfristige Systementwicklung als auch den Zeitpunkt der Komponenteneinführung kennen.  Fehlausrichtungen an den Markt geschehen, wenn ein langfristiges System mit Produkten für den kurzfristigen Markt oder bereits ausgereiften Produkten entworfen wird.  Fehlausrichtungen an die Architektur geschehen, wenn die Wahl der Prozessorarchitektur eindeutig kurz vor dem Ende des Lebenszyklus steht und normalerweise, wenn die Kosten für einen Architekturwechsel nur eine unvermeidliche Zukunft aufgeschoben haben. Fehlausrichtungen des Platinen-Designs sind die Folge, wenn das Platinen-Layout mit bewusst dicht gepackten, wechselnden Standardprodukten erstellt wird. Die Komponentenauswahl während der Entwicklung ist ein entscheidender Faktor für mögliche vorzeitige Produktumgestaltungen und Requalifizierungen. Die Komponentenwahl wird häufig durch den laufenden Fortschritt der Produktentwicklung beeinflusst, mit dem Ziel, das Potenzial älterer Software- und Hardwarelösungen zu maximieren.

Fehlausrichtung an den Markt: Die Wahl der einfachsten oder effizientesten Komponenten kann manchmal leider falsch sein, weil sie nicht richtig auf den Markt ausgerichtet wurde. Dieses Szenario ist möglich, wenn innerhalb weniger Jahre nach der Komponentenauswahl bereits ein Last-Time-Buy geplant und budgetiert ist; doch das ist natürlich nur selten der Fall. Grafiktreiberprodukte haben beispielsweise im Vergleich zu militärischen oder zivilen Avionik-Displays eine sehr kurze Lebensdauer. Die Entscheidung für eine PC-orientierte Komponente in einem Markt, in dem der einzige Zweck dieser Komponenten die Produktentwicklung ist, führt noch vor Auslieferung der ersten Produktionseinheiten für langfristige Systeme zu Obsoleszenz. Bei der Wahl eines Grafiktreiberprodukts im Voraus ist es entscheidend, die langfristigen Systemkosten zu berücksichtigen und ein Budget für einen frühen Last-Time-Buy bereitzustellen. Das ist notwendig, um militärische oder kommerzielle Avionik-Displays zu schützen und Obsoleszenz in einem Markt zu vermeiden, in dem PC-orientierte Komponenten möglicherweise nicht den Anforderungen der Produktentwicklung entsprechen.  Speicherprodukte sind für kurzfristige Systeme konzipiert. Die größten Speicheranbieter haben DDR3 nicht mehr am Lager. Zufälligerweise ist DDR3 der primäre Speichertyp, der vom neuesten PowerPC-Produkt unterstützt wird. Das Design langfristiger Systeme, ohne im Vorfeld einen Plan für langfristige Speicherprodukte auszuarbeiten, ist ein Problem. Der Speicher ist seit Jahrzehnten ein schnelllebiges Produkt. Speicherinnovationen kommen in rasantem Tempo, um mit den Anforderungen von Rechenzentren und tragbaren Produkten Schritt zu halten. Langfristige Systeme sind bei allen Speichertypen eine Fehlausrichtung an den Markt, da alle Speichertypen kurzfristige Produkte sind. 

Fehlausrichtung an die Architektur: Die kommerzielle Avionik hat sich bei PowerPC-Prozessoren seit langem für die Multicore-Architektur entschieden, da diese den Multicore-Betrieb und die spekulative Ausführung über mehrere Prozessorkerne hinweg ermöglicht. Die existierenden Multi-Core PowerPC-Produkte sind für die kommerzielle Avionik zertifiziert und die Softwareentwicklung ist bewährt. Allerdings zeichnet sich mittlerweile das Ende der PowerPC-Architektur ab. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis der kommerzielle Avionikmarkt, ARM oder RISCV als Architekturen einsetzt. Jedes einzelne aktuell entwickelte PowerPC-basierte Produkt basiert bereits auf einer Prozessor-Produktlinie, die über ein Jahrzehnt alt ist.
Fehlausrichtung an das Platinen-Design: Es ist immer verlockend, das dynamische RAM so kompakt wie möglich zu packen. Viele Systeme verfügen über variable Mengen an dynamischem RAM, um ihr Produkt zu verbessern oder um Stufen innerhalb einer Produktfamilie zu bilden. Es könnte jedoch von Vorteil sein, das dynamische RAM in einen kleinstmöglichen Raum zu packen. Die Herausforderung bei langfristigen Systemen mit einer Lebensdauer von 15-20 Jahren besteht allerdings darin, dass sich die dynamische RAM-Technologie in dieser Zeitspanne erheblich weiterentwickeln wird. Es ist entscheidend, mit diesem Wandel zu rechnen und die Platinen-Layouts im Vorfeld strategisch zu gestalten, damit die Notwendigkeit für zukünftige Änderungen minimiert wird.

Wichtige Aspekte, die Sie berücksichtigen sollten:

Welchen Status hat die Komponente im Lebenszyklus des Geräts?

• Bei der Auswahl der Komponenten muss nicht nur die Lebensdauer des Endprodukts berücksichtigt werden, sondern auch der Zeitpunkt, an dem die Lebensdauer der Komponente begonnen hat, sowie die Start- und Enddaten der Produktlebensdauer. Die Auswahl der richtigen Komponenten bedeutet, dass Sie die Produktdaten mit den Daten aller Komponenten abgleichen müssen. 

Sind die wichtigsten Komponenten des Designs umfassend dokumentiert?  

• Software hat etwa 10-mal höhere Änderungskosten als Hardware. Jede direkt von der Software gesteuerte Komponente ist am wertvollsten für den langfristigen Betrieb eines Systems. Diese Komponenten sind in der Regel auch die teuersten Posten in einer Stückliste. Die Dokumentations- und Archivierungsanforderungen für diese Komponentenart müssen erhöht werden, um das Risiko der langfristigen Systemerhaltung zu mindern. 

 Können die eigentlichen Designdateien (VHDL, Verilog, Spice-Modelle, Constraints, Source-Test-Vektoren) in der Designphase archiviert werden, um im Falle unerwarteter Ereignisse eine Wiederherstellungsmöglichkeit zu bieten?  

• Das gilt für die kompliziertesten, teuersten und softwareabhängigen Produkte. Um die Wartungsrisiken zu minimieren, ist ein Archiv entscheidend, das alle relevanten Informationen über diese Produkte enthält. Dieses Archiv sollte unabhängig von allen EDA-Werkzeugen und Betriebssystemen sein.

Enthält das Design geschütztes geistiges Eigentum?  Ist das der Fall, kann die Möglichkeit, solche Designs bei Veraltung ihrer Komponenten zu „portieren“ gefährdet sein oder es können Lizenz- und Lizenzgebühren anfallen.  

• Eingebettete IP-Blöcke, insbesondere in FPGAs und ASICs, sind weit verbreitet. Diese IP-Blöcke können jedoch auch die Tragbarkeit und Nachhaltigkeit so gut wie unmöglich machen, wenn nicht gewährleistet wird, dass es einen Plan für diese Produkte gibt.  Dieser Plan könnte ein vollständig finanzierter Last-Time-Buy sein oder IP-Lizenzen im Voraus umfassen, die eine Portierung von einer Technologie zur anderen ermöglichen. Einfach auf eine Schaltfläche zu klicken und IP-Blöcke einzubauen (vermutlich aus Gründen der Einfachheit), ist kein solider langfristiger Systemplan. Wenn IP-Blöcke nicht bereits in der Entwurfsphase in einen langfristigen Plan integriert werden, ist es Jahre später unter Umständen unmöglich, sie erneut anzugehen und eine Lösung zu finden. 

Basierend auf Rochester Electronics Erfahrung führen viele Unternehmen in den Designphasen, in denen die Auswirkungen am größten wären, so gut keine dieser Planungstätigkeiten durch. Von der Auswahl der Komponenten bis hin zur Auswahl der IP-Blöcke gibt es viele Möglichkeiten, wie ein langfristiger Systementwickler sein Risiko minimieren und einen Zeitplan für die Langlebigkeit seiner Systeme aufstellen kann. Eine Zusammenarbeit mit Rochester Electronics wäre die wohl beste Lösung, um eine langfristige Systemverfügbarkeit zu gewährleisten. 

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