Opłaca się inwestować w dział B+R

Kiedy firma National Instruments (NI) została 37 lat temu założona przez trzech kolegów jako firma „garażowa”, nikt pewnie nie spodziewał się, że stanie się potęgą technologiczną na skalę światową. Jak doszło do osiągnięcia takiej pozycji?

PH: Firma powstała, tak jak wiele innych amerykańskich w miarę skutecznie rozwijających się przez lata spółek, z od początku zarysowaną filozofią działania, pomysłem wizjonerów oraz naukowców, którzy pewne rzeczy chcieli robić inaczej. W tym przypadku chodziło o tworzenie systemów pomiarowych, w których można byłoby pewne kwestie uprościć, zautomatyzować, usystematyzować i spowodować, że będą one wykonywane w powtarzalny sposób, bardziej wiarygodne, nieobarczone błędem człowieka. Jednocześnie chodziło o to, by zostawić większą decyzyjność twórcom systemów pomiarowych w zakresie definiowania funkcjonalności systemu oraz umożliwić im integrację komponentów dostarczanych przez wielu producentów. Do realizacji takiego zadania niezbędne było specjalistyczne oprogramowanie i interfejsy komunikacyjne. W ten sposób powstała idea wirtualnych instrumentów pomiarowych NI, oddzielających programistę od specyfiki aplikacji, a pozwalających koncentrować się na oprogramowaniu funkcjonalności. Był to pomysł dość odważny, można powiedzieć wręcz rewolucyjny na owe czasy, biorąc pod uwagę parametry procesorów i szybkość komputerów pod koniec lat 70. Ciągła praca nad ulepszaniem rozwiązań doprowadziła do osiągnięcia wiodącej pozycji w zakresie sprzedaży LabVIEW na międzynarodowych rynkach.

PR: Niedawno mieliśmy okazję gościć w Polsce na konferencji w Katowicach podczas Dnia Programistów LabVIEW jednego z trzech założycieli National Instruments – Jeffa Kodosky, „ojca” LabVIEW. Jako ciekawostkę mogę podać, że ma on polskie korzenie. Jego dziadek i babcia, pochodzący z jednej wsi we wschodniej Polsce, spotkali się przypadkowo w Nowym Jorku i razem zostali już w Ameryce.

Wspomniał Pan o ciągłej pracy nad ulepszaniem rozwiązań. Jak obecnie wygląda dział R&D NI i jakie są wydatki na badania?

PH: W dziale badawczym NI pracuje około 1200–1300 inżynierów. Mamy laboratoria nie tylko w Ameryce, ale na całym świecie – w Niemczech, Chinach, Indiach, Malezji, Armenii i w wielu innych państwach. Roczne wydatki na badania są wysokie. Udział funduszy przeznaczanych na R&D jest uzależniony od rocznych obrotów firmy i waha się w granicach 15–20 procent przychodów. Zwykle wydatki na badania i rozwój są procentowo wyższe niż zysk. Skutkuje to wprowadzaniem wielu nowych produktów, które co roku trafiają na rynek. Nawet w kryzysowych latach 2008–2009, mimo braku przesłanek wynikających z koniunktury rynkowej, zarząd przeznaczał wysokie kwoty na R&D, co pozwalało utrzymać tempo rozwoju.

LabVIEW to sprawdzony i ceniony przez projektantów graficzny język programowania, a jednocześnie produkt, który firma udoskonala od 30 lat. Jak zmieniło się LabVIEW w ostatnich latach i jakie są plany jego dalszego rozwoju?

PH: Koncepcja definiowania urządzenia pomiarowego samodzielnie, za pomocą oprogramowania, nie zmieniła się. Zmiany wynikają ze zmian technologicznych. Przed 30 laty jeden instrument podłączony kablem przesyłał kilkanaście kilobajtów danych. Teraz mówimy o setkach węzłów w sieci, nierzadko gigabitowych, płytach procesorowych, które mają kilkadziesiąt rdzeni, ogromnych pamięciach, bardzo szybkich dyskach, infrastrukturze sieciowej i platformie softwarowej, która służy do tworzenia systemów. Mamy w Polsce takie systemy – na przykład mechaniczny układ testowy skrzyni biegów o mocy silników 3 MW, siedem jednostek komputerowych – dwie w platformie PXI i pięć w platformie CompactRIO – komunikujących się w sieci i synchronizujących ze sobą czas oraz siedem programów w siedmiu instancjach środowiska LabVIEW. W każdym z tych urządzeń jest zainstalowany co najmniej kilkurdzeniowy procesor i kilkadziesiąt punktów pomiarowych, które zbierają 1,2 TB danych z testera w ciągu doby. Pomysł jest ten sam, natomiast moc jest znacznie większa, co wynika z innej skali integracji.

PR: Obecnie należałoby mówić raczej o wirtualnych systemach niż przyrządach lub instrumentach, i o zbiorze wielu wirtualnych instrumentów, zamkniętych w potężnej aplikacji programowej stworzonej w LabVIEW, gdzie przenika się bardzo wiele technologii. Istnieją dwa kierunki rozwoju LabVIEW. Pierwszy można określić jako kierunek „w głąb” platformy. W momencie, kiedy koncepcja LV powstawała i ewoluowała nikt nie myślał o układach FPGA, systemach czasu rzeczywistego czy koprocesorach GPU, które znajdują się na kartach graficznych i mają ogromne możliwości obliczeniowe. My natomiast staramy się, by LabVIEW podążało za nowymi technologiami, rozwojem procesorów wielordzeniowych, FPGA i innych jednostek obliczeniowych, tak aby możliwe było ich adresowanie z odpowiedniego modułu w LabVIEW

Drugi kierunek to „wszerz” – w kierunku specjalizowanych modułów dla określonych branż, czyli konkretnego eksperta w danej dziedzinie. Przykładem może być moduł wizyjny, który przechwytuje obraz i na jego podstawie dokonuje pomiaru odległości i kształtów oraz zlicza elementy. Innym przykładem jest domena Sound and Vibration poświęcona pomiarom wibracji pod kątem diagnostyki maszyn. To element specjalizowany, rozwijany przez nas dla konkretnego segmentu.

PH: Jedna ze współpracujących z nami firm zastosowała LabVIEW do projektowania trajektorii ruchu robota z poziomu laptopa. To przykład tego, że rozwój „wszerz” jest napędzany nie tylko przez NI, ale przez całą społeczność użytkowników i twórców komponentów LabVIEW. Kolejne, udoskonalone wersje LabVIEW pojawiają się co roku w sierpniu na NIWeek.

Co jest istotne dla inżyniera w LabVIEW? Jak wygląda proces certyfikacji?

PR: Istotna jest wiedza osób projektujących systemy w LabVIEW. Osoba, która tworzy musi być również wspomagającym system architektem. Dla różnych poziomów zaawansowania oferujemy różne programy certyfikacji – podstawowe, jak CLAD, czyli pierwszy test znajomości LabVIEW, następnie Certified LabVIEW Developer dla osób z większą wiedzą programowania, a kolejny – Certified LabVIEW Architect – dla osób, które nie kodują pojedynczych aplikacji, ale mogą stworzyć wielosystemową architekturę – zaprogramować wzajemne zależności poszczególnych wątków lub platform. Rozwój narzędzi i platform powoduje, że wprowadzamy coraz to nowe certyfikaty dla konkretnych, wąskich specjalizacji. 
Ostatnio wdrożyliśmy Certified LabVIEW Embedded Systems Developer (CLED), który weryfikuje wiedzę o programowaniu systemów wbudowanych opartych na systemie czasu rzeczywistego i układach FPGA.

PH: Przygotowaliśmy pełną bazę szkoleń na podstawie materiałów kursowych i udostępniamy je w sieci wszystkim, którzy chcieliby samodzielnie zgłębić tematykę. Oferujemy również kompleksowe szkolenia i kursy przygotowujące do zdobycia certyfikatów na każdym etapie – od CLAD po CLED. Dział szkoleniowy dokonuje oceny grup programistów w firmach pod kątem szkoleń przygotowanych zgodnie z ich potrzebami. Ocenia aplikowalność kursu i dobiera właściwe pakiety szkoleniowe. Można wykupić subskrypcję na rok lub dwa lata z możliwością korzystania bez ograniczeń ze szkoleń LabVIEW, którego środowisko zmienia się wraz ze wzrostem potencjału platformy.

PR: Warto wspomnieć jeszcze o LabVIEW Champions. Jest to honorowy tytuł dla użytkowników, którzy pracują jako alfa i beta testerzy, rekomendując pewne rozwiązania. Intensywna kooperacja na wielu płaszczyznach ma wpływ na poziom wiedzy beneficjentów. Wspieramy również organizację Mistrzostw Polski w programowaniu na czas w LabVIEW, które przyciągają co roku około 200 osób.

NI prowadzi wspólne projekty również z uczelniami. Czy możecie Państwo podać przykłady? Jak oceniacie lokalne jednostki badawczo-rozwojowe w zakresie otwarcia na współpracę z przemysłem?

PH: Z uczelniami i instytutami badawczymi współpracujemy bardzo chętnie, a nauka to dla nas bardzo ważny sektor na świecie, zaś w Polsce szczególnie. Współpracujemy w kilku wymiarach w zakresie projektów badawczych, gdzie platforma – podobnie jak w firmach komercyjnych – jest stosowana do automatyzacji procesu pomiarowego bądź środowiska badawczego.

Równie ważna jest dla nas dydaktyka, ponieważ umożliwia nam budowanie odpowiedniego poziomu znajomości LabVIEW wśród studentów. LabVIEW jest często jednym z pierwszych języków programowania nauczanych w trakcie studiów. Osiem uczelni w Polsce ma licencje Campus Teaching, a kilkadziesiąt podrzędnych jednostek licencje wydziałowe. Uczelnie należące do programu LabVIEW Academy dostają od nas program i materiały oraz przeszkolenie instruktorów, NI zobowiązuje się przeprowadzić testy dla studentów na poziomie certyfikatu I stopnia. Liczba certyfikatów CLAD jest naprawdę imponująca – obecnie liczy się je już w tysiącach sztuk. W 2014 roku Polska miała kilkukrotnie wyższą liczbę certyfikowanych architektów w porównaniu z innymi krajami, w stosunku do obrotu NI.

National Instruments to firma znana polskim automatykom, stawiająca na różnorodność aplikacji i zastosowań. Które sektory są kluczowe dla NI i dlaczego?

PR: Osiągamy sukcesy w tych sektorach, w których polska gospodarka jest mocna. Możemy wyróżnić wspomnianą już naukę i dydaktykę oraz współpracę z instytutami badawczymi. Ważny jest dla nas przemysł motoryzacyjny, zarówno część związana z produkcją, jak i z działami B&R. Nasze produkty są stosowane wszędzie tam, gdzie chcemy sprawdzić, czy projekt realizuje wymaganą funkcjonalność, czy jest odporny na setki tysięcy cykli przy założeniu scenariuszy, jakie mogą się wydarzyć w świecie rzeczywistym. Idąc dalej, interesuje nas szeroko pojęty przemysł lotniczy i militarny, a w nieco węższym zakresie współpraca z sektorem telekomunikacyjnym.

W Polsce jest wielu poddostawców części dla producentów samochodów znanych marek, na przykład Delphi, Valeo, Faurecia, TRW, Magneti Marelli, Wabco. To oni są odpowiedzialni za doskonalenie podzespołów, spełniają oczekiwania producentów i utrzymują zadane parametry. Współpracujemy z nimi przy tworzeniu aplikacji do pomiarów testowych, przykładowo aplikacji do badania jakości sygnału audio w radiu FM przy obniżającym się zasięgu, na przykład wjeździe do tunelu, czy funkcjonalności foteli przesuwających się pod dużym naciskiem, sprawności silniczków do podnoszenia szyb, elektrycznie składanych zagłówków, czasu napinania pasów bezpieczeństwa, sprawności działania bezprzewodowego kluczyka w obecności zakłóceń itp.

PH: LabVIEW sprawdza się wszędzie tam, gdzie powstają nowe rozwiązania i potrzebujemy platformy, która będzie wspierać nasze pomysły z dużą elastycznością, platformy uniwersalnej. Tam, gdzie chodzi o innowacyjność, gdzie sprawdza się system otwarty, w którym można opracować ostateczny element funkcjonalności.

Czy mogą Panowie przybliżyć nam flagowe przykłady zastosowań narzędzi NI na polskim rynku?

PH: Mamy dużo bardzo różnych aplikacji na styku idei i wdrożenia, na przykład w przemyśle wydobywczym, maszynowym, energetycznym czy w medycynie. Niektóre są bardzo spektakularne, jak aplikacja terapii protonowej oka w Instytucje Fizyki Jądrowej w Krakowie.

PR: Wśród innych przykładów mogę wymienić system kontrolno-pomiarowy do badania ciągników i ramion kombajnów górniczych dla firmy Kopex. System obsługuje dwa niezależne stanowiska, służące do badań poszczególnych podzespołów kombajnu górniczego oraz monitoruje układy zasilania. Z kolei pracownicy warszawskiego Instytutu Lotnictwa (ILot) zaprojektowali i wykonali w środowisku LabVIEW stanowisko badawcze do testowania zachowania prototypowego układu sterowania podwoziem samolotu Airbus A320. W aplikacji zastosowano gotowy zestaw funkcji oraz platformę pomiarową PXI pracującą pod kontrolą systemu czasu rzeczywistego. Innym przykładem jest projekt testowania naziemnego oraz lotu bezzałogowego śmigłowca ILX-27, zaprojektowanego również w ILot. Na potrzeby projektu powstał system zarządzania lotem z zastosowaniem łączności bezprzewodowej oraz system pomiarowy oparty na produktach NI. Natomiast we współpracy z Uniwersytetem Warmińsko-Mazurskim utworzyliśmy zintegrowane stanowisko laboratoryjne do badania możliwości wykorzystania biogazu jako paliwa alternatywnego w silnikach o zapłonie samoczynnym.

Innym przykładem współpracy uczelni z NI jest projekt demonstratora polarymetrycznego radaru szumowego działającego w paśmie L, z szerokim pasmem sygnału sondującego, opracowany w Instytucie Systemów Elektronicznych Politechniki Warszawskiej. System stosowany jest do rejestracji profili odległościowych gruntu, będących pierwszym krokiem przy radarowym pomiarze rozproszenia – odbiciowości – powierzchni roślinnej, które pomogą w interpretacji danych satelitarnych.

NI przywiązuje duże znaczenie do możliwości, jakie daje Industrial Internet of Things (IIoT). Jaką rolę na rynku IIoT chciałaby odgrywać firma?

PH: To nie są nowe systemy, które powstały z dnia na dzień. Przed LabVIEW 6i istniał już Internet toolkit, w którym były umieszczone wszystkie stosowane obecnie protokoły sieciowe. Wówczas nie była to integralna część LabVIEW, jednak nasze środowisko jest przygotowane od dawna do realizacji koncepcji IIoT. Od czasu wprowadzenia LabVIEW 6i środowisko jest przygotowane do współpracy w infrastrukturze sieciowej z wieloma węzłami. Postępująca obecnie miniaturyzacja w technologiach półprzewodnikowych i sieciowych oraz zwiększenie szybkości przesyłania danych kwalifikuje tę funkcjonalność do użycia.

PR: To prawda, IIoT ewoluuje już od kilku lat. Mowa tu o urządzeniach, które same generują ruch sieciowy – ruch realizowany za pomocą rozległej sieci, czyli Internetu. Kiedyś były to sieci lokalne w ramach jednego zamkniętego obiektu. Dzisiaj, dzięki szybkim łączom internetowym, mamy dostęp do wielu obszarów z wielu miejsc. Wydaje się, że nasze produkty w sposób naturalny pasują do aplikacji IIoT, gdzie wiele urządzeń i podsystemów komunikuje się ze sobą przez sieć i występuje w Internecie jako wirtualne interfejsy użytkownika. Rozwijamy LabVIEW i sprzęt w zakresie możliwości rozbudowy sieci. Koronnym przykładem są aplikacje związane z monitoringiem urządzeń infrastruktury przemysłowej. Przykładowo firma Duke Energy z USA zastosowała kilkaset sterowników 
CompactRIO, połączonych w inteligentnej sieci energetycznej, a przeznaczonych do monitorowania pracy generatorów i dystrybucji energii. Dostęp do wszystkich parametrów sieci, ich analizy oraz przeglądu jest możliwy on-line z każdego miejsca.

Będziemy również chcieli brać udział w tworzeniu nowych technologii związanych z drugim obliczem IIoT – komercyjnym. Mam na myśli ubrania i gadżety z czujnikami wysyłającymi i odbierającymi różne informacje. W tym obszarze największy potencjał dla NI widzimy we wsparciu projektowania i testów produkcyjnych tego typu urządzeń.

Paweł Reszel

Absolwent Katedry Systemów Pomiarowych Politechniki Gdańskiej na Wydziale Elektroniki, który ukończył w 2005 r.
Już w trakcie studiów pracował w niewielkiej gdańskiej firmie projektującej specjalizowane sterowniki automatyki przemysłowej. Następnie rozpoczął pracę jako Inżynier Testu w korporacji Jabil, gdzie miał możliwość wykorzystywania narzędzi National Instruments jako użytkownik zajmujący się przygotowaniem automatycznych testerów w dużej fabryce modułów elektronicznych wykorzystywanych głównie w nowoczesnych telewizorach. W 2007 r. rozpoczął pracę w National Instruments z centralnego biura dla regionu Eastern Europe – w Budapeszcie. Od 2013 r. pełni funkcję dyrektora sprzedaży w National Instruments Poland i jest odpowiedzialny za działalność handlową NI w Polsce. Prywatnie lubi spędzać czas aktywnie. Gra amatorsko w koszykówkę, latem żegluje, a gdy pojawia się śnieg uprawia również sporty zimowe.

Paweł Hoerner de Roithberg

Absolwent Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej, specjalność Automatyka, który ukończył w 1989 r.  Studiował także informatykę na tej samej uczelni.  Pracował w branży w wielu miejscach na świecie – zaraz po studiach w polsko-niemieckiej firmie joint venture, zajmującej się tworzeniem urządzeń i oprogramowania wspomagającego pracę banków, następnie w różnych miejscach na świecie (m.in. w Londynie i Nowym Jorku) w dystrybucji sprzętu elektronicznego i oprogramowania oraz w sprzedaży usług konsultingowych dużym inwestorom instytucjonalnym.  Na początku 1999 r. podjął pracę w National Instruments w Austin, TX jako inżynier wsparcia technicznego. Z początkiem 2000 r. otworzył pierwszy oddział National Instruments w naszym rejonie z siedzibą w Warszawie. Od 2013 r. pracuje jako Regional Sales Manager odpowiedzialny za kraje Europy Wschodniej. Wolne chwile najchętniej spędza uprawiając sport – regularnie odwiedza siłownię oraz uprawia sporty walki, w lecie oddaje się windsurfingowi, a w zimie nartom.

źródło: Automatyka 1-2/2016