Новости

Какие платформы выбирать российскому потребителю для построения модульных тестовых систем?

Какие платформы выбирать российскому потребителю для построения модульных тестовых систем?

Всем известно, что для создания современных тестовых систем широко применяется технология построения из модульных приборов в открытых стандартах. Поэтому для создания новой системы сначала надо определиться со стандартом. Данная задача только на первый взгляд кажется простой. Все дело в том, что одну и ту же систему можно реализовать в разных стандартах. Более того - цена также будет разной. Кроме того, доступность модульных приборов в разных стандартах тоже разная. Если учесть, что модульную систему мы строим в России и для российского потребителя, то необходимо оценить освоенность выбранного стандарта для построения системы в РФ, наличие российских модульных приборов необходимых для построения системы, вопросы последующей эксплуатации, наличие техподдержки, ремонта и многое другое. Если что-то из перечисленного забыто или намеренно не объяснено будущему потребителю, то потребитель может столкнутся с неразрешимыми проблемами при эксплуатации системы и особенно при ее модернизации в будущем.


Итак, сначала оценим существующие стандарты и их освоенность в России. Всего действующих стандартов для построения измерительных систем в мире четыре. Это VXI, PXI, LXI и AXIe. По каждому стандарту разработчиками создан свой консорциум производителей, которые сообща принимают изменения в стандарте и обмениваются информацией между собой и с потребителями. Каждый из стандартов имеет свою нишу оптимального применения, которая и обеспечивает его существование. Если эта ниша занимается новым стандартом, то старый постепенно умирает.


Стандарт VXI (рис.1) стартовал в 1992 году версия 1.4, неоднократно улучшался до версии VXI 4.0 в 2010 году. Все приборы разных производителей в версии VXI-C (модуль размерами 233х340х30 мм с обязательным экранированием и требованиями по электромагнитной совместимости) совместимы в рамках одной системы.


Основные приложения - это тестовые системы с большим количеством модульных коммутаторов для авиационной, военной и космической техники, которые эксплуатируются по 20 и более лет. Всего существует более 1300 типов VXI приборов. Некоторые системы, такие как Spectrum-9100 от Teradyne, проданы в количестве, превышающем 2000 комплектов. Пик расцвета стандарта пришелся на 1998-2004 годы. Основные игроки это Astronics, Bustec, Teradyne, Keysight, Ametek (VTI Instruments). В РФ это холдинг «Информтест». Однако, в целом, стандарт VXI постепенно устаревает, и при создании новых тестовых систем разработчики часто используют более современные стандарты. По мнению большинства аналитиков, в будущем через 10-15 лет стандарт VXI будет постепенно заменен стандартом AXIe, и особенно его версией AXIe-0.

Стандарт VXI.jpg

Стандарт PXI (рис.2) стартовал в 1997 году и быстро получил признание потребителей, во многом из-за очень грамотной и правильной политики фирмы National Instruments - создателя этого стандарта. Основной размер модуля 3U (100х160х20 мм) и очень редко 6U (233х160х20 мм).


Стандарт PXI.jpg

Экранирование в стандарте не предусмотрено, хотя некоторые фирмы его применяют. В 2006 году стандарт PXI превратился в PXIe. Произошла кардинальная перемена, и основная параллельная магистраль PCI была заменена на последовательную PCIe. Это смелое решение фактически позволило ценой несовместимости магистрали открыть новую главу в стандарте PXI и обеспечить последующее доминирование данного стандарта для высокоскоростных тестовых систем различного назначения. В настоящее время стандарт PXIe занимает доминирующее положение на рынке малоканальных высокоскоростных модульных приборов. Пик расцвета стандарта PXI пришелся на 2002- 2005 годы, а стандарта PXIe на 2011-2015 годы. Сила и успех PXI во многом обеспечены тем, что более 80% мирового производства PXI приборов обеспечивает фирма National Instruments. Но по мнению многих аналитиков, в этом также кроется и слабость стандарта, потому что влияние других производителей, исключая может быть Keysight, на дальнейшее развитие PXIe минимально. Но время идет, и ему уже наступает на пятки новый стандарт AXIe, постепенно отвоевывая части рынка высокопроизводительных модульных приборов высшего класса.


Стандарт AXIe (рис. 3) был создан в 2010 году на основе стандарта ATCA для телекоммуникационных приложений. В версии AXIe-1 он имеет большую плату (333х280х30 мм) с обязательным экранированием, две магистрали LAN и PCIe, большую мощность рассеивания на модуль до 200 Вт.

Стандарт AXIe.jpg

В 2014 году был создан упрощенный вариант AXIe под названием AXIe-0, который не имеет магистрали PCIe и обходится LAN. В основном его применению рассчитано на тестовые системы с большим количеством коммутаторов, не требующих высоких скоростей обмена. В 2017 (Keysight) и 2018 (Информтест) годах появились новые системные модули, обеспечивающие построение многокрейтовых AXIe систем и скорости обмена до версии PCIe Gen-2 (40 Gb/sec) и PCIe Gen-3 (64 Gb/sec). В 2017 году в составе AXIe-1 стандарта появился новый оптический интерфейс ODI со скоростью обмена информацией до 640 Гб/сек. В стандарте AXIe реализуются тестовые системы для аппаратуры 5G для проверки новейших радаров, новые тестеры микросхем, системы с обработкой высокоскоростных потоков данных через оптический интерфейс ODI, новейшие системы связи, новые тестеры для физики высоких энергий и др. Следует отметить, что данные технические решения просто недоступны в других стандартах. Исследования в данных областях – это передовая линия технического прогресса, и те страны, которые хотят не отставать в этих областях, должны иметь и соответствующие задачам тестовые системы. AXIe является самым новым стандартом, и по своим возможностям существенно превосходит остальные стандарты. Но его быстрому развитию мешают пока высокие цены импортных AXIe модулей. Существенное снижение цены AXIe решений можно достигнуть путем расширения применения AXIe-0 и широкого использования российских AXIe модулей. Основные игроки на мировом рынке: Keysight, Gigatronic, Guzik, Viavi, TEV и др. Из РФ это холдинг Информтест. Стандарт вовсю развивается, и пик его расцвета по мнению некоторых аналитиков будет достигнут к 2025-2030 годам.


Стандарт LXI появился в 2005 году и практически заменил собой старый стандарт GPIB. Строго говоря, LXI нельзя отнести к модульным приборам, потому что у него нет геометрических ограничений на приборы, и нет модулей как таковых в стандарте. Хотя следует отметить, что некоторые фирмы широко используют модульные решения в LXI системах, но габариты модулей они выбирают сами, и в основном такие решения применяются для автоматизированных коммутационных     систем. Следует заметить, что практически все AXIe-0 модули можно одновременно считать модулями LXI с дополнительными функциями. Теперь к России. В РФ применяются все четыре стандарта для построения тестовых систем, но собственно российские разработки модульных приборов имеются в стандартах VXI, LXI, AXIe-1, AXI-0. К сожалению, пока отсутствуют российские разработки в стандарте PXIe. Десять лет назад были робкие попытки создать несколько типов PXI модулей, но своих крейтов, контроллеров пока так и не появилось. Поэтому 100% тестовых систем в РФ построены из импортных модулей, среди которых львиную долю  занимают  модули   National   Instruments   (США). В РФ по стандарту VXI первые модули и системы появились 20 лет назад, и в настоящее время производится 5 типов крейтов от 2 до 13 слотов, 3 типа контроллеров, 2 типа встроенных компьютеров и примерно 60 типов VXI модулей. Имеются около 65 типов мезонинных измерительных модулей (рис.4), которые устанавливаются на платы носители в VXI стандарте.

Мезонинные измерительные модули.jpg

Среди модулей доступны: генераторы, мультиметры, осциллографы, коммутаторы, СВЧ приборы, формирователи и другие приборы. Этого набора в большинстве случаев хватает для создания многих систем. Основной производитель модульных приборов ООО VXI-Системы г. Зеленоград, входящая в   холдинг «Информтест». В стандарте VXI в РФ создано более 400 различных тестовых систем. По стандарту VXI в РФ существует ГОСТ Р и ГОСТ РВ. В Госреестре средств измерений РФ находятся более 50 VXI модулей и более 100 VXI систем. Стоимость российских VXI модулей, крейтов, контроллеров примерно в 2-2,5 раза дешевле их импортных аналогов. В стандарте PXI российские производители полноценных модульных приборов отсутствуют. Были попытки НПП «Мера» создать линейку модулей PXI для систем сбора информации с динамических датчиков. Однако созданные несколько модулей PXI не совместимы с остальными PXI модулями из-за программного   обеспечения, да и уже устарели.


Крейты, контроллеры, встроенные компьютеры в стандарте PXI, созданные и производимые в РФ пока отсутствуют. Все системы, предлагаемые российскому потребителю в данном стандарте, к сожалению, созданы из импортных модулей, что влечет за собой ценовые и санкционные риски. Кроме того, ремонт таких модулей в РФ невозможен и все они отправляются на ремонт за границу, что тоже бывает накладно. Основными игроками на российском рынке выглядят модульные приборы от National Instruments (80-85%), Keysight (8-10%) и остальные (3-6%). Поэтому для российских потребителей стоит несколько раз подумать прежде, чем заказывать тестовую систему из импортных PXI модулей, особенно, если есть варианты построения аналогичной системы из российских модулей в других  стандартах. По новейшему стандарту AXIe в РФ все не так уж плохо. В стандарте AXIe-1 в РФ имеются: крейт на 14 слотов, системный модуль (скорость обмена до 128 ГГб/ сек в дуплексном режиме), модуль трансивера на 6 ГГц, анализатор цепей до 6 ГГц, анализаторы протоколов и др.  В разработке находятся: многоканальный осциллограф (8 каналов, полоса пропускания 500 МГц на канал), модули цифрового ввода-вывода двух типов, многоканальные источники питания, крейт на 6 и на 4 слота и другие. По версии AXIe-0 выбор существенно богаче. Это крейты на 4, 6, 9, 14 слотов, крейт-моноблок на 6 рабочих слотов со встроенным компьютером, два вида контроллеров, 5 типов различных коммутаторов от высоковольтных (до 2120 В) до высокочастотных (до 26 ГГц), генераторы сигналов до 10 ГГц, анализаторы спектра до 10 ГГц, модуль-источник питания, носитель мезонинных модулей двух типов, позволяющий использовать в AXIe системе 60 типов мезонинных модулей тех же самых, что используются в VXI системах. Наличие носителей мезонинных модулей позволяет российским потребителям легко и безболезненно расширять номенклатуру модульных приборов для построения различных тестовых систем (рис.5).

Носители мезонинных модулей.jpg

Следует особенно отметить, что при построении тестовых систем в стандарте AXIe можно легко размещать в AXIe крейте различные типы модулей как в AXIe-1, так и в AXIe-0. Такой подход позволяет существенно снизить цену AXIe систем, комбинируя вместе скоростные и медленные модули. Особенно стоит отметить, что российские AXIe тестовые системы работают под управлением Windows и AstraLinux, что может быть важно для многих потребителей. В 2018 появился российский ГОСТ Р 58286-2018 Архитектура базовая построения систем контрольно-измерительной аппаратуры AXIe-1. Это важная веха в продвижении данного стандарта в РФ.


Завершая рассмотрение стандартов отметим, что для большинства российских потребителей тестовых систем, по-нашему мнению, важно знать из каких модульных приборов им предлагают строить тестовую систему, в каком они стандарте, насколько они перспективны, и какие подводные камни их ожидают при последующей эксплуатации таких систем. Более того, я бы советовал тем, кто собирается строить тестовую систему в открытом стандарте прорабатывать альтернативные варианты в различных стандартах. Также советую весьма критично относиться к заявлениям дилеров иностранных компаний о том, что в РФ нет приличных модульных приборов, и что надо обязательно купить систему из импортных приборов, которые они «по счастливому стечению обстоятельств» предлагают. Рассмотрев картину с приборами в различных стандартах, перейдем к построению систем.  Ранее я называл модульные  приборы «кирпичиками» для построения измерительных систем, поэтому буду придерживаться этого термина и далее. При построении систем сначала надо выбрать как систему строить. Можно по технологии открытых стандартов, а можно традиционным способом по собственной закрытой архитектуре. Как лучше? Сильно зависит от приложений, но в целом ответ очевиден. Сложные и особенно многоканальные системы лучше строить по открытой технологии, потому что потребитель тратит меньше денег, получает систему быстрее, имеются неисчерпаемые возможности модернизации и имеются разные поставщики  конкурирующих между собой приборов. В систему с большой долей вероятности попадут лучшие по критерию “стоимость/ эффективность” модульные приборы, и, главное, у потребителя всегда будет выбор «кирпичиков» для построения и последующей модернизации системы. Потребители голосуют кошельком, и доля тестовых систем в открытых стандартах постоянно растет, а доля закрытых систем постоянно снижается. В закрытых системах потребитель становится заложником закрытых технических решений, часто весьма убогих и полностью зависим от поставщика системы.  Например, в США в Пентагоне и NASA это давно поняли и уже более 15 лет не рассматривают закрытые тестовые системы для своих нужд. Поверьте, они этот подход многократно обсуждали и принятые решения это подтвердили правильность курса на открытые системы. Результатом стало новое поколение модульных тестовых систем серий eCASS, LMStar, RT CASS и др.


В закрытых тестовых системах проще переклеивать шильдики, и выдавать импортную систему за свою потому, что потребитель не видит из каких модульных приборов она создана. Такую «якобы российскую тестовую систему» легче внести в Госреестр средств измерений как российскую и участвовать в тендерах, где требуется система российского производства. В качестве примера приведу российский тестер кабелей и жгутов ТЕСТ-9110, построенный по модульной технологии открытых стандартов (варианты исполнения ТЕСТ-9110 в версии в VXI, LXI, AXIe-0). Сколько было статей о том, что у него неправильная архитектура, что правильно строить такие тестеры по закрытой архитектуре как построены западные аналоги и многое другое. По продажам и по функционалу ТЕСТ-9110 превзошел западные тестеры, несмотря на то, что они теперь стали якобы российскими. Например, тестер Weetech-W434 (Германия) чудесным образом превратился в Sovtest-W434 (Россия), МК-Test (Великобритания) превратился в МТК-КС (Россия).


Вообще о тестерах Совтест надо сказать особо. Прочитал их статью о том, в каких стандартах надо строить тестовые системы (Платформы для построения функциональных тестеров от 30.05.2018г.). Весьма занятно. Например, ссылки на исследование Frost&Sallivan. Фирма известная и с ее методиками расчета приходилось сталкиваться, но выводы часто вызывают сомнение.  Они в основном опираются на данные американских компаний и только на те, которые им дают добровольно. Исследования делаются для американских инвесторов, которым советуют правильно вкладывать деньги. Там отсутствуют данные по России, Китаю и Индии. Куда- то пропал LXI, который по объему продаж превосходит все остальные стандарты вместе взятые. А тот факт, что фирма AeroFlex (теперь Viavi) один из создателей PXI консорциума несколько лет назад продала свое подразделение PXI и полностью перешла в AXIe тихо умалчивается. Особенно интересно то, что Совтест показывает, что в открытых архитектурах системы эффективнее и интереснее чем в закрытых пока дело не доходит до кабельных тестеров с закрытой архитектурой. Вектор меняется и для данной категории систем закрытая архитектура объявляется более правильной чем открытая. Более того, появляется голословное утверждение, что закрытая архитектура дешевле для потребителя. Ну если так, то почему несознательные потребители почти не покупают дешевый тестер Weetech W434 (он же Sovtest W434), а покупают якобы дорогой ТЕСТ-9110? (Рис.6) Потребителям следует знать, что до Weetech W434 Совтест предлагал российским потребителям кабельные тестеры от канадской фирмы CableTest. Однако, в 2014 году из-за введенных санкций отношения были разорваны, и все российские пользователи систем от CableTest остались без ремонта и поддержки производителя. Конечно, Совтест в санкциях не виноват, так уж получилось, но что делать российским потребителям, вложившим немалые деньги в канадские системы, и оставшимся у разбитого корыта. Кто даст гарантию, что ремонт и поставки якобы «российских» Sovtest W434 и FT-17M также не прекратятся, как и канадских систем.

ТЕСТ-9110 и Weetech W434.jpg

Далее следует заявление, что, к сожалению, производители модулей в открытых стандартах часто являются еще и создателями своих систем. Это, по мнению Совтест приводит к тому, что в таких системах собираются недостатки открытых и закрытых систем, ограничивается открытость и не реализуются преимущества открытых систем. Такое смелое заявление стоит разобрать подробнее. Любая тестовая система создается по техническому заданию заказчика и служит конкретным целям. Если создателем системы выступает производитель модулей, то он лучше всех сможет их интегрировать в систему и получить оптимальное решение. Более того, если какого-то модуля нет - его такой создатель системы может сам разработать. Простой интегратор этого сделать не сможет. Продавать системы или модули - это разная модель бизнеса и только. Например, такая всемирно известная фирма, как Teradyne, модульные приборы практически не продает, а продает только системы. Один только Spectrum-9100 проданный в количестве более 2000 штук чего стоит. А другая, очень известная фирма National Instruments в основном продает модули. Keysight продает и то и другое. Конечно, производитель модулей старается продвигать свои модули – это бесспорно, но если Вы сильный интегратор и сможете заказчику предложить тестовую систему дешевле и производительнее чем у производителя конкретных модулей, то Вас заказчик и выберет. Вот Вам и конкуренция в открытых системах. Более того, если производитель не самых лучших модулей проиграет такому интегратору, то у него появиться стимул свои модули улучшить для того, чтобы победить в следующий раз.  Давайте посмотрим, как устроена система FT-17M от Совтест. Согласно информации, в данной статье и судя по описаниям, которые можно скачать с их сайта потребителям предлагается открытая система под индивидуальные задачи заказчика (в моем понимании в соответствии с техническим заданием заказчика). Почитав data sheet видно, что система FT-17M построена из модулей PXI фирмы Marvin Group (бывший Marvin Geotest) и программного обеспечения той же фирмы ATEasy. А как же тогда быть с предыдущим утверждением, что если производитель модулей строит свои системы из собственных модулей, то собирает недостатки открытых и закрытых систем. Вот Вам и такой случай.   И это в одной статье на два абзаца выше. Или если Совтест так строит свои системы, то это нормально, а если другие, то плохо. Выводы делайте сами.


Второй вопрос, а что, собственно, создал Совтест в системе FT-17M? Аппаратура Marvin Group, программное обеспечение Marvin Group. Наверное, держатель для проверяемых плат (его цена, по моему мнению, не превышает 1,5% от стоимости системы) и то, что занес эту систему в Госреестр средств измерений и скрыл от российских потребителей ее реального производителя. В Госреестр FT-17 в разных версиях попала в 2008 году. Это 11 лет назад, что явно сегодня устарело. Более того, на сайте Совтест написано, что данная система внесена в Госреестр средств измерений военного назначения. Проверили – 2006 год т.е. 13 лет назад. Тоже устарело. Тогда еще PXIе не было. И еще одна мелочь. Для программного обеспечения ATEasy требуется специальная флешка, которая поставляется в единственном экземпляре с системой и случись что с ней - FT-17М работать не будет. Вообще Marvin Group создает ATE для тестирования военных самолетов для армии США. Среди них истребители F-15, F-16, F/А-18, F-35, вертолеты AH-64, различные ракеты и многое другое. Существует большая опасность, что Marvin Group может в любой момент прекратить сотрудничество с потребителями в РФ аналогично канадской CableTest. Интересно, как будет Совтест дальше обслуживать и ремонтировать свои якобы «российские» FT-17M?


Пойдем дальше. В описании FT-17M показан крейт PXI 6U, который выпускается только Marvin Group и больше никем. Соответственно, модули PXI 6U тоже выпускаются только этой фирмой. Я ничего не имею против Marvin Group, но номенклатура предлагаемых PXI модулей у нее во много раз меньше чем у National Instruments, и если бы мне пришлось выбрать производителя PXI модулей для построения моей системы, то я бы точно выбрал модули National Instruments для своей системы и обязательно в стандарте PXIе, а не PXI, потому что с 2006 года практически все новые модули разрабатываются в стандарте PXIе, а предлагаемые на российском рынке модули PXI, как правило, разработаны до 2006 года и, соответственно, уже устарели. Также я бы выбрал для написания программ контроля Labview и LabWindows/CVI, или TestStand. Они имеют больше возможностей и более широко распространены, их поддерживают во всем мире.


Ну а теперь выводы. Так как же правильно строить тестовые системы в настоящее время и в России? По моему мнению, выбор архитектуры построения систем в открытых стандартах очевиден. При выборе стандарта следует оценить все риски и возможные проблемы построения системы, ее будущей эксплуатации и минимизировать их. Особенное внимание следует уделить возможности построения системы в стандартах, освоенных в РФ. Выбирая между стандартом VXI и AXIe, следует помнить, что AXIe является более новым стандартом с большими возможностями, но и более дорогим в версии AXIe-1. В AXIe-0 и в VXI можно успешно построить многие системы, пока лучшие по критерию “стоимость/эффективность”. Если потребитель решит выбрать PXIе стандарт, в котором сегодня самая большая номенклатура модулей, но нет российских, то PXIе системы, по моему мнению, лучше всего строить из приборов National Instruments.

15.10.2019