소프트웨어 구성 가능한 I/O가 빌딩 자동화를 어떻게 변화시키고 있는지

BAS(빌딩 자동화 시스템)는 조명, 에너지, HVAC, 안전 및 보안을 하나의 직관적인 시스템으로 통합하여 건물 운영의 최적 효율성과 거주자의 생산성 및 편안함 사이의 균형을 유지합니다. 빌딩 자동화 시장은 매우 보수적이지만 에너지 가격 상승, 에너지 절약에 대한 인식 증가, 화재 안전 및 보안 분야에서 정부 이니셔티브 증가로 인해 상당한 성장을 보였습니다. 화재 경보기에 대한 UL 217 표준과 같은 새로운 표준 및 규정은 건물을 더 안전하고 효율적이며 편안하게 만들기 위해 발효되었습니다. 이와 같은 트렌드는 새로운 빌딩 자동화 제품 및 솔루션의 개발을 자극하여 제조업체가 더 짧은 개발 주기에 새로운 기술을 제공하도록 압박합니다. 이러한 속도의 변화는 BAS 회사가 더 낮은 전력과 더 작은 크기를 제공하는 플랫폼화된 유연한 시스템 솔루션으로 이러한 요구를 충족할 수 있는 기회를 제공합니다.

빌딩 자동화 컨트롤러는 오늘날의 빠르게 변화하는 시장에서 매우 가치 있는 혁신적인 민첩성이 부족한 제품의 전형적인 예입니다. 컨트롤러는 BAS의 두뇌입니다. 건물 전체에 배치된 센서에서 데이터를 가져와 시스템의 응답을 실행합니다. 즉, 컨트롤러에는 특정 수의 입력 및 출력 채널이 있어야 합니다. 일부 컨트롤러는 고정 채널 기능만 제공하므로 사용하지 않는 채널이 있는 아키텍처가 생성됩니다. 이러한 추가 미사용 채널에는 고객으로부터 회수할 수 없는 관련 비용이 있습니다. 그러나 각 채널의 전체 재구성 가능성을 활성화하면 모든 채널을 사용할 수 있습니다. 이상적인 시나리오에서 BAS에는 고객이 사용하지 않는 기능에 대해 비용을 지불하지 않도록 제한된 수의 사용되지 않은 예비 채널이 있어야 합니다. 채널 기능의 전체 구성 가능성을 활성화하면 BAS의 설계 및 배포에 있어 최고의 유연성을 제공합니다.

전통적으로 빌딩 자동화 컨트롤러는 고정 및 구성 가능한 채널 모두에 대해 개별 구현을 사용했습니다. 그러나 개별적으로 구현된 구성 가능한 채널 컨트롤러의 BOM(Bill of Material)에는 수백 개의 구성 요소가 포함될 수 있습니다. 수년간의 개발 끝에 개별 솔루션은 이 비용에 민감한 시장의 기대에 부응하기 위해 BOM 비용을 줄이기 위해 매우 효율적이고 최적화되었습니다. 그럼에도 불구하고 새로운 트렌드와 민첩한 개발에 대한 더 많은 수요는 건물 자동화 컨트롤러에서 너무 많은 제품 변형의 계획, 설계, 생산 및 물류의 복잡성과 같은 이 접근 방식의 몇 가지 주요 단점을 강조합니다. 따라서 BAS 솔루션은 단순화된 BOM 비용 관점이 아니라 총 소유 비용을 기준으로 평가되어야 합니다.

통합 대 개별

필요에 따라 채널을 재구성하는 기능은 사용하지 않는 채널을 제거하는 올바른 접근 방식이지만 이것만으로는 컨트롤러 설계의 다른 단점을 해결할 수 없습니다. 핵심 개념은 더 작은 설치 공간과 더 나은 성능으로 채널 설계를 단순화할 수 있는 통합입니다. 통합 솔루션을 사용하면 소프트웨어 명령을 사용하여 모든 채널의 기능을 쉽게 구성할 수 있습니다. 소프트웨어 구성 가능한 입/출력(I/O) 기술은 궁극적으로 BAS 솔루션의 총 소유 비용을 줄이고 빌딩 자동화 컨트롤러의 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 가치를 창출하는 쉬운 설계 재사용 및 플랫폼화 가능성을 열어줍니다(그림 1 참조). ).

그림 1. 소프트웨어 구성 가능한 I/O를 사용하여 개발의 모든 단계에서 투자 수익을 개선합니다. (출처:Analog Devices)

컨트롤러 개발의 첫 번째 단계는 시스템 아키텍처입니다. 이 시점에서 모든 고객 요구 사항이 고려되고 새 제품이 정의됩니다. 이산 솔루션의 유연성은 초기 개발 단계에서도 눈에 띄는 단점입니다. 고객의 다양한 요구(예:입력 및 출력 채널의 비율 또는 수)는 다중 설계로 이어질 수 있으며, 이는 비용을 증가시키고 시장 요구에 대한 민첩한 대응을 방해합니다. 소프트웨어 구성이 가능한 통합 I/O를 통해 다양한 애플리케이션에서 검증된 설계를 플랫폼화하고 재사용할 수 있습니다. 이 기사의 뒷부분에서 설명하는 것처럼 재사용성은 설계 및 생산 비용을 줄이는 데 필수적입니다.

제품 정의에 따라 디자인이 시작됩니다. 이 단계에서 디자인 재사용은 그 중요성을 완전히 드러냅니다. 개별 구현과 달리 통합 및 구성 가능한 I/O는 빠른 반복을 가능하게 하고 시간을 줄이며 귀중한 리소스를 확보합니다. 하드웨어 및 소프트웨어 설계 모두에서 리소스 집약적이고 오랜 시간이 소요되는 여러 제품 변형 개발에서 수많은 요구 사항을 충족하는 단일 설계로의 전환은 R&D 시간과 비용을 줄이는 동시에 입증된 아키텍처의 높은 신뢰성과 견고성을 유지합니다. 통합된 재구성 가능한 설계의 "모든 핀의 모든 기능" 접근 방식을 사용하면 다양한 애플리케이션의 요구 사항을 훨씬 쉽게 충족할 수 있습니다(그림 2 참조).

그림 2. 소프트웨어 구성 가능한 I/O가 있는 모든 핀의 모든 기능. (출처:Analog Devices)

비즈니스 개발 관점에서 볼 때 기존 개발 전략의 느린 대응은 기회를 놓치거나 고객 기한을 놓칠 불필요한 위험을 만듭니다. 구성 가능한 통합 I/O의 유연성과 사용 용이성은 시장 출시 시간과 수익 창출 시간을 최대한 짧게 유지하면서 ROI(투자 수익)를 극대화하는 데 도움이 됩니다.

설계 단계에서 다음 단계로 넘어가면 생산 단계입니다. BOM 구매 및 관리를 시작으로 통합 솔루션의 장점이 곧 드러납니다. 개별적으로 구현되는 범용 컨트롤러에는 수백 개의 구성 요소가 포함되어 있는 경우가 많으며, 이러한 구성 요소는 구매하여 창고에 보관하고 생산 시설로 운송해야 합니다. 이처럼 많은 양의 서로 다른 구성 요소를 관리하는 것은 자연스럽게 전체 비용에 기여합니다. 단일 칩 솔루션과 재사용 가능한 설계로 BOM 물류가 간소화됩니다. 구매 부서는 더 적은 수의 공급업체와 거래하고 필요한 저장 공간도 줄어듭니다.

더 적은 수의 구성 요소 덕분에 PCB는 최대 40% 더 작아질 수 있으며 생산 시 픽 앤 플레이스 비용도 크게 절감됩니다. 또한 소프트웨어 구성 가능한 I/O를 통해 설계를 재사용할 수 있으므로 컨트롤러 제조업체는 동일한 유형의 PCB를 더 많이 필요로 할 것입니다. 따라서 보드의 대량 할인도 비용 절감에 기여합니다. 그림 3은 개별 및 통합 채널 기능 구현의 비교를 요약한 것입니다.

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그림 3. 개별 및 통합 채널 기능 구현 비교. (출처:Analog Devices)

마지막으로 생산 테스트는 통합 절차를 따르고 여러 변형, 개별 구현과 비교하여 설정 시간이 덜 걸립니다. 설계 복잡성이 증가하면 테스트 실패 위험이 증가할 수도 있습니다. 인증은 통합되고 재사용 가능한 솔루션이 비용과 기타 리소스를 절약할 수 있는 측면의 또 다른 예일 뿐이며 완제품 물류, 설치 및 기술 지원과 관련하여 목록은 계속됩니다. 판매, 기술 지원 팀 및 설치 기술자 교육은 통합 소프트웨어 구성 가능 I/O를 기반으로 하는 보편적이고 재사용 가능한 솔루션과는 대조적으로 다양한 설계가 여러 플랫폼을 기반으로 하는 경우 훨씬 더 광범위합니다.

결론

소프트웨어 구성 가능한 I/O는 건물 자동화 시장에 혁신을 가져옵니다. 이 시장은 전통적으로 보수적이었지만 이제는 더욱 민첩해지고 끊임없이 변화하는 고객 요구 사항에 보다 신속하게 대응해야 합니다. 통합 및 설계 재사용성은 이러한 전환을 가능하게 하는 핵심 기능입니다. 어떤 사람들은 통합 솔루션을 단순한 BOM 교체로 생각하여 실제로 비용을 증가시킬 수 있다고 생각할 수도 있지만, 사실 더 큰 그림을 보고 전체 제품 수명 주기 동안 생성되는 전체 가치를 고려할 때 통합 솔루션은 의심을 빠르게 능가합니다.

Analog Devices AD74412R과 같은 장치는 개별 신호 체인을 단일 칩에 통합하고 완전히 구성 가능한 여러 채널을 제공하여 개별 설계의 단점을 해결합니다. 이러한 유형의 장치는 제품 정의에서 설계 및 생산, 설치 및 운영에 이르기까지 컨트롤러 수명 주기 전반에 걸쳐 가치를 창출합니다.

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