NIDays 2015 - mezioborová technická konference pro techniky, vědce a vyučující

Letošní konference NIDays firmy National Instruments (NI) se konala v Aquapalace Hotelu v Praze, kam se již tradičně sjeli nejen její představitelé, ale především lidé, kteří s jejich zařízeními a programovým vybavením pracují. Právě uživatelům je věnován nemalý prostor pro představení řešení nejrůznějších problémů z různých oblastí, v nichž využili nástroje od NI. Mezi ně je vloženo několik bloků věnovaných představení nových produktů i celkového směřování vývoje firmy National Instruments.

Úvodní přednáška se týkala především rozšiřování tématu Industrial Internet of Things (IIoT), přesněji řečeno jak využít velké množství naměřených dat k jednoduchému řízení. Jako příklad sloužila architektura jednotky RIO zobrazená na obr. níže. Tedy velké množství vstupů a výstupů, jejichž signál je předzpracován v FPGA a analyzován CPU, které zároveň zprostředkovává komunikaci s okolím.

Senzory nasbírají enormní množství hodnot, z nichž využijeme jenom malou část. V případě analogového měření se jedná dokonce o nekonečnou množinu a je zásadní vybrat informace, které budeme potřebovat a pracovat pouze s nimi. Také je vidět, že hardware (senzory a aktuátory) již není hlavním omezením, ale stává se jím software - čím více údajů bude možné přenést a zpracovat rychleji tím se zrychlí i celá činnost. Rychlost rozhodnutí a analýzy zvyšuje čas potřebný pro ovládání a určování stavu zařízení, za jak dlouho bude potřebovat údržbu. V souvislosti s tímto byla na přednášce představena nová verze LabView a její přínos pro šetření času novými funkcemi a rychlejším během.

V návaznosti na požadavek přenosu velkého množství dat, ale i na téma Industrial Internet of Things se mluvilo o nutnosti připojovat stále více zařízení do sítí. Propojení velkého množství zařízení metalickými kanály je mnohdy na pracovištích obtížné. Dnešní bezdrátová komunikace ovšem není stavěna na podobnou zátěž a bylo by, podle přednášejících, nutné rozšířit její možnosti zavedením sítí 5. generace. Byly zmíněny i výzkumy firmy Nokia pro hledání nového volného komunikačního pásma v oblasti vyšších frekvencí nad 30 GHz a také společnosti Samsung v oblasti sítí 4. generace s přístupem MIMO (Multiple Input Multiple Output – multivstupová a multivýstupová) koncepce, více přijímacích/vysílacích antén na obou stranách přenosu. Využití beamformingu, tvarování charakteristiky antény do požadovaných směrů a rozměrů v prostoru, i ve vertikální rovině. Opět pole na němž se hojně využívají produkty NI, jako například verze LabView pro komunikaci, která implementuje LTE protokol. Prezentujícím představený jako protokol, který budou využívat i sítě 5. generace.

Tyto sítě sdílí s pojmem Industrial Internet of Things několik bodů, kterými byl tento specifikován, na jedné z přednášek od pracovníků NI. Prvním je požadavek na výkon, protože zmiňované velké množství nasbíraných dat vyžaduje výkonnou přenosovou síť, ale i kontroler, který s tímto množstvím dat dokáže pracovat. Nejlépe takovým způsobem, že vybere informace užitečné pro další zpracování a pouze ty vysílá dál, ostatní zpracovává sám.

Neodmyslitelnou součástí obou je také konektivita. Sítě tuto vlastnost zprostředkovávají a internet ji vyžaduje v nejvyšší možné míře. Všechna zařízení potřebují mezi sebou komunikovat pro předávání naměřených hodnot, synchronizaci svojí činnosti, řízení a sdělování svého stavu.

Společným bodem je i zmíněné řízení, které potřebuje jak rozsáhlá síť, tak prvky pro sběr a přenos dat.

Ukázky projektů blížících se konceptu IIoT reprezentovaly přednášky o řízení vstřikování paliva do válce motoru na základě měření jeho předchozího cyklu, měření a řízení všech 6 kol autonomního vozidla. Další v tomto bloku byly zmíněny projekty simulace zemětřesení a měření startu raketového pohonu, které spojuje nemožnost opakování měření a velké množství informací, jenž je potřeba při jednom pokusu nashromáždit a zpracovat.

Ve druhé části přednášek hostů z Austinu (USA) byl zmíněn především význam propojení akademické sféry s vývojem nové techniky, a to zejména podpora škol a jejich projektů, které se staly komerčními nebo na to mají potenciál. Tři příklady za všechny ze soutěže Student design competition: umělý trenažér pro trénování budoucích chirurgů; řízení kola, motorky (její udržení ve vzpřímené poloze je při řízení počítačem velmi náročné)a kolečkové křeslo schopné vyjet schody. Ani zde nešlo nezmínit návaznost na IIOT a jeho potřebu bezdrátové komunikace. S tím souvisí moduly pro výuku a vývoj bezdrátové komunikace, na nichž lze vidět základní přenos, ale simulovat i MIMO systémy. Vize je totiž taková, že současné studenty musíme připravovat na budoucnost nikoliv na práci se současnými, ale novějšími prostředky a problémy. Odtud pramení podpora studentských prací i ve složitějších oblastech jako je robotika, strojové vidění a zpracování obrazu.

Setkání se zátsupci vedení společnosti National Instruments z Austinu se neslo v podobném duchu, převážně se mluvilo o IIOT a vzdělávání. Jmenovitě se konference zúčastnili pánové Ben Robinson, inženýr zabývající se modulární automatizací a průmyslovými počítači, Jim Black, který se věnuje především elektromechanickým systémům a real-time měření v praxi a Vineet Aggarwal manažer určující do jisté míry směřování vývoje, jelikož zpracovává zpětnou vazbu. Každý z nich uvedl jiný pohled na IIOT. Byla zmíněna i pozice NI ambasadora na školách, tedy někoho kdo i z řad studentů může poskytovat informace a školení ohledně produktů firmy NI.

Následujíc blok přednášek zakončený zkouškou CLAD (Certified LabVIEW Associate Developer) obsahoval například představení vytváření projektu kontroly životnosti mostu postaveném v minulém století. Díky tomu překračuje provoz na tomto mostě zamýšlenou kapacitu až dvojnásobně. V projektu s řádkovou kamerou na stříhání vláken do žárovek bylo možné se dozvědět jaké má výhody a použití oproti normální kameře. Konverze radionuklidu fluoru pro přípravu radiofarmaka byla jedna z prezentací, která vyrazila dech všem přítomným v sále.

Celý den také bylo možné si vyzkoušet v hale vystavené exponáty nebo zamířit do sekce pro vyzkoušení reálného programování produktů NI v jejich prostředích.

Konference se nesla v duchu diskuzí a představování řešení komplikovaných a na první pohled možná skoro neřešitelných problémů. Na tomto setkání bylo také možné rozvinout diskuzi s mnoha předními výrobci elektroniky a automatizace stejně snadno jako s vědci z různých oborů či manažery NI.