NI的“軟件定義自動化測試測量”策略，價值在哪里？
NI（美國國家儀器）這家公司在2018年前后，在公司發(fā)展的核心策略上做了調(diào)整，用NI公司CEO Alex Davern的話來說是：跨業(yè)務(wù)提供專注，努力成為軟件定義自動化測試與自動化測量系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者。實際上，我們知道早在幾十年前，NI就借助LabVIEW提出了“虛擬儀器”的概念，表明“軟件就是儀器”。其實質(zhì)在于借由模塊化硬件，以及靈活的軟件來跨領(lǐng)域，以相對通用的方式進(jìn)行測試測量、自動化應(yīng)用。所以新策略的“軟件定義”似乎在NI內(nèi)部是始終為之的。那么這個策略的實質(zhì)是什么？它對NIDays自己以及客戶而言，價值在哪里？我們從前不久的NIDays Asia大概能夠發(fā)現(xiàn)些蛛絲馬跡。軟件定義測試測量的例子首先我們來看一個“軟件定義的自動化測試測量”的例子。NIDays Asia的各展位實際都有這種“軟件定義”的影子，比如下面這個衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)。工程師告訴我們：“同樣的一個硬件平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)三個功能，分別是TT&C（Telemetry, Track and Command，遙測遙控）、HDR（高速數(shù)傳分系統(tǒng)），以及GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，這里的應(yīng)該主要是北斗與GPS）。”工程師說，“因為我們的整個平臺是軟件定義的，通過軟件就能切換，讓一套系統(tǒng)實現(xiàn)上述三個功能?！薄癟T&C是衛(wèi)星和地面站建立通信鏈路的一套核心系統(tǒng)，我們這套系統(tǒng)能夠模擬地面站。通過上行指令，下行接收衛(wèi)星反饋的狀態(tài)信息。在整個過程中完成衛(wèi)星的測距、跟蹤。現(xiàn)在能夠支持衛(wèi)星體制中的USB（Unified S Band），以及DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列擴(kuò)頻）兩種體制；第二個功能是HDR高速數(shù)傳，也就是衛(wèi)星專門用來下行傳輸一些高速數(shù)據(jù)載荷，比如遙感衛(wèi)星上的高分辨率攝像機(jī)圖像數(shù)據(jù)――我們這套儀器就是充當(dāng)?shù)孛嬲窘邮諜C(jī)的作用，對高速射頻信號進(jìn)行解調(diào)和解碼。第三就是GNSS仿真器，導(dǎo)航信號的仿真?！鄙厦孢@個場景中，左右兩臺設(shè)備是同一個型號（PXIe-1028），只不過右邊這臺在模塊上多了“一個卡”，“因為在模擬高速數(shù)傳的時候，實際測試場景中需要一個被測衛(wèi)星，發(fā)送高速數(shù)傳信號給地面站。演示的這個場景中沒有衛(wèi)星，所以多加一個卡來模擬衛(wèi)星功能。”這就是NI軟件定義的自動化測試測量（加模塊化硬件）很典型的例子，我們接下來從理論層面簡單談一談NI這樣一類軟件定義自動化測試測量系統(tǒng)究竟是什么。鑒于NI的財報透露有關(guān)業(yè)務(wù)的信息實在太少，我們只能從NI的產(chǎn)品著手，來了解NI究竟在做什么。其一是軟件。NI典型的軟件產(chǎn)品是LabVIEW――這是針對測量、自動化以及控制的系統(tǒng)設(shè)計軟件。借助LabVIEW這個工具，用戶能夠以圖形化的方式設(shè)計定制的“虛擬儀器（virtual instruments）”，在軟件中連接一些圖形元素就能構(gòu)建邏輯原理圖（block diagrams）。比如說通過按鈕、旋鈕、撥盤等各種元素來仿真自定義儀器前面板，虛擬化地呈現(xiàn)流程控制與操作。2017年，NI推出LabVIEW NXG，這是個著重在簡化數(shù)據(jù)采集裝置和臺式儀器測量的軟件版本，客戶還可以轉(zhuǎn)往某種開發(fā)方法，來定制測試與測量系統(tǒng)。另外還有LabVIEW Real-Time、LabVIEW FPGA等模塊化軟件組件。軟件產(chǎn)品中還包括了編程工具，如LabWindows/CVI、Measurement Studio。其中LabWindows/CVI是個ANSI C集成開發(fā)環(huán)境，內(nèi)置測量、分析和工程UI設(shè)計各種庫的工程工具集；Measurement Studio則是針對Visual Studio工程應(yīng)用設(shè)計的一整套.NET工具，用于獲取、分析、顯示測量數(shù)據(jù)。軟件這個大分類中，還有“應(yīng)用軟件產(chǎn)品”，包含了NI TestStand, NI VeriStand, NI DIAdem等，屬于LabVIEW, LabWindows/CVI等的補(bǔ)充。其二，模塊化硬件產(chǎn)品（在更早的產(chǎn)品分類中，模塊化硬件還配套于相關(guān)驅(qū)動軟件）。這里的模塊化硬件也是所謂“軟件定義自動化測試測量”的關(guān)鍵。NI是這么解釋此類產(chǎn)品的：“采用前沿的商業(yè)技術(shù)，如最新的處理器、ADC、FPGA以及PC總線，我們的硬件針對各種應(yīng)用，提供模塊化和易于使用的解決方案，從自動化測試、數(shù)據(jù)記錄，到工業(yè)控制以及嵌入式設(shè)計?！边@種模塊化的儀器，可為客戶提供的能力，主要是構(gòu)建客戶自己獨(dú)特的“可編程、靈活、低成本的（測試測量）解決方案”。通過模塊化和軟件定義，也就能夠快速對模塊進(jìn)行互換、簡單地變換使用方法，滿足測試需求。對NI而言，其優(yōu)勢就在于“在自動化驗證與自動化產(chǎn)品測試市場上，增加銷售”，實現(xiàn)更廣的測試覆蓋――這一點(diǎn)我們將在后文做闡述，而且成本更低――這里的成本更低不止是對客戶，對NI而言成本會更低。如果說具體的產(chǎn)品，主要是兩個系列，分別是PXI與NI C系列，兩者都采用模塊化I/O的方式，加上標(biāo)準(zhǔn)PCI，這里就不細(xì)展開了。除了前述軟件和硬件，NI還有一類“服務(wù)”類產(chǎn)品，軟擴(kuò)軟件維護(hù)服務(wù)、培訓(xùn)認(rèn)證等。針對新能源汽車蓄電池的解決方案，充放電測試。“使用我們一個協(xié)議的模擬數(shù)據(jù)，通過SMU（源測量單元）高精度模塊再生成數(shù)據(jù)，再通過4310模塊（正中間位置）采集模擬生成的符合標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)；預(yù)留CAN通訊，根據(jù)客戶需求，可通過CAN與電池BMS（電池管理系統(tǒng)）進(jìn)行交互，檢測電池運(yùn)行狀態(tài)；SLSC故障注入模塊（靠下方），在電池發(fā)生短路等問題時，了解電池充放電性能；另外進(jìn)行電池溫度等數(shù)據(jù)采集；RM-12999（第三層）可測量高達(dá)2000V, 2000A的測試；RMX-4127可編程模塊（第二層），可為電池充電，可輸出0-650V，1500W功率?！?strong>核心策略帶來的轉(zhuǎn)變由于NI財報的可讀性實在是不怎么樣，而且有效信息量不多，雖然我們研究了NI近三年的財報，以及今年截至9月份的季報，也并沒有看出任何值得細(xì)究的內(nèi)容。這家公司整體的財務(wù)狀況很穩(wěn)定，近50年營收增長大趨勢都沒有發(fā)生過變化。而且我們未能從近年的財報中發(fā)現(xiàn)，上述“軟件定義的自動化測試測量”核心策略轉(zhuǎn)變，對NI而言意味著什么。在NIDays Asia的媒體溝通會上，NI大中華區(qū)銷售總監(jiān)喬巍表示：“去年我們重新定義了新的戰(zhàn)略愿景，就是我們要做‘軟件定義的自動化測試測量領(lǐng)域’的領(lǐng)導(dǎo)者。圍繞這一戰(zhàn)略愿景，我們?nèi)ツ赀M(jìn)行了重組，因此大家看到我們很多內(nèi)部的劃分，包括獲取客戶洞察、商業(yè)了解，都是深入行業(yè)的?！币驗樵谖覀兊挠∠笾校琋I始終都在軟件定義自動化測試測量領(lǐng)域都有著不錯的成績，這個“新的戰(zhàn)略愿景”似乎顯得十分理所應(yīng)當(dāng)?；蛟S其核心更在于“領(lǐng)導(dǎo)者”，而不在于“領(lǐng)域”。喬巍所述的“重組”一詞，在NI 2017-2018年報中有所體現(xiàn)的，大概主要在產(chǎn)品分類和業(yè)務(wù)類別中。企業(yè)內(nèi)部組織架構(gòu)變化，我們無法獲知更具體的信息――而且近2-3年內(nèi)，NI全球員工總?cè)藬?shù)始終保持在7300人上下，也沒有發(fā)生過大規(guī)模的減員（2018年減員2%左右，這個數(shù)字在NI 2019財年年報中應(yīng)該是格外值得后續(xù)觀察的）。不過在總的財務(wù)狀況中，有一個細(xì)節(jié)是值得一提的。雖然近4-5年，NI的年度收益都在上漲（從NI截至今年9月的季報來看，排除匯率影響，預(yù)期2019財年NI營收會和2018年基本持平），但這家公司的凈利潤曾在2015-2017期間發(fā)生過一次滑坡，尤其以GAAP標(biāo)準(zhǔn)來看，如上圖所示。到2018年，毛利率正在進(jìn)一步回升。Alex Davern在致投資者信中提到：“我2017年1月接任CEO，設(shè)定了兩個目標(biāo)：創(chuàng)造營收記錄，以及在2019年達(dá)到營業(yè)利潤目標(biāo)?！笨偁I收目標(biāo)實際是不出意外的，而在利潤方面，“我們2018年達(dá)到了non-GAAP營業(yè)利潤18%的目標(biāo)，提前一年達(dá)標(biāo)，而凈利潤自2016年以來則增長了將近90%。”很可惜NI從未在財報中按照產(chǎn)品類別來披露營收，所以我們不清楚造成這種回升的原因具體在哪里。不過Davern在信中還提到：“我非常自豪地看到我們軟件平臺的成功，我們在LabVIEW NXG方面的投資，有了客戶的正面回饋。2018年的軟件營收非常出色，同比有兩位數(shù)的成長。”這句話大概可以解讀為“軟件定義自動化測試測量”策略實施的某種產(chǎn)出。除此之外，在媒體溝通會以及NI 2017、2018年報中也不難發(fā)現(xiàn)，這家公司的結(jié)算業(yè)務(wù)分類發(fā)生了變化。2017財年以前，NI將自家的服務(wù)領(lǐng)域劃分成：先進(jìn)研究（advanced research）、自動化測試設(shè)備、汽車、商業(yè)航天（commercial aerospace）、計算機(jī)與電子（computer and electronics）、消費(fèi)電子、連續(xù)工藝制造（continuous process manufacturing）、教育、政府/國防、醫(yī)療研究/制藥、能源/電力、半導(dǎo)體、通訊與其他。不過在NIDays Asia活動的主題演講中，就不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)前NI的業(yè)務(wù)領(lǐng)域精簡成了半導(dǎo)體、汽車（transportation）、航空航天/國防軍工（Aerospace, Defense, and Government），以及電子/能源/機(jī)械/學(xué)術(shù)（Electronics, Energy, Machinery & Academia）。而且產(chǎn)品類別，就財報來看實際也做了精簡。由于2018財報中有特別提到企業(yè)重構(gòu)，以及2%減員造成的開銷。所以我們大膽猜測，當(dāng)前NI的利潤增長，很大程度是源自NI內(nèi)部重組；而確定“做‘軟件定義的自動化測試測量領(lǐng)域’的領(lǐng)導(dǎo)者”作為新的核心戰(zhàn)略，很大程度也能夠進(jìn)一步提升產(chǎn)品毛利率。如前文所述，“軟件定義”本來就是減少成本，以及提升靈活性的重要方案。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器ADC/DAC測試方案，覆蓋18bit ADC/DAC靜態(tài)測試（INL, DNL）及Delta-sigma ADC/DAC動態(tài)測試（SNR, THD等），支持基于SerDes的高速ADC/DAC測試。其中PXIe-4463和PXIe-5433（右下圖的右邊兩個板卡）為ADC提供信號源，分別是24bit與16bit，如果測試14bit的ADC則選擇5433，測試18bit ADC則選用4463；信號源發(fā)送波形到ADC芯片上，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號發(fā)送到PXIe-6570（右下圖中間的板卡）做分析，6570也會控制對應(yīng)芯片的一些功能，實現(xiàn)測試。“PXIe的總線同步性能強(qiáng)，ADC測試需要保證信號源和采集板卡之間始終邊緣對齊，保證采集準(zhǔn)確性。其同步精度可以達(dá)到幾百皮秒，用定時板卡6674T甚至可以達(dá)到幾十皮秒?！?strong>對客戶的價值在哪里？NI大中華區(qū)市場經(jīng)理劉旭陽表示：“新的技術(shù)趨勢，不僅在推動整個產(chǎn)業(yè)的升級和變革，實際上也在推動底層技術(shù)的變遷。”……“這些趨勢對于測試，或者對于我們的基礎(chǔ)行業(yè)而言意味著什么？我覺得意味著三點(diǎn)：1. 極大增加的復(fù)雜性；2. 測試時間；3. Small team?！边@里的復(fù)雜性很容易理解，測試時間則是指縮短研發(fā)周期，或者說縮短測試時間，占據(jù)市場優(yōu)勢地位――尤其對消費(fèi)電子市場而言。最后的“Small team”指的是“用更小的團(tuán)隊做更多的事情”，“我們現(xiàn)在所有單位企業(yè)都強(qiáng)調(diào)聚焦核心業(yè)務(wù)，換句話說，我們要把我們的核心業(yè)務(wù)做深，做扎實。但是對于一些外圍業(yè)務(wù)可能通過外包的形式、更經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行。”“比如飛機(jī)、航天，我們的測試業(yè)務(wù)會越來越精小，精小并不是越做越少，而是越做越難，依靠的團(tuán)隊越來越少?！薄耙酝嗬萌斯さ姆绞?、計算機(jī)的方式，現(xiàn)在要看一看能否在全生命周期將其貫穿在一起，將研發(fā)、設(shè)計、小批量生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)每個環(huán)節(jié)都貫通起來，將測試程序、測試任務(wù)、測試資源做復(fù)用?！睆淖蟮接乙来问?，NI大中華區(qū)市場經(jīng)理劉旭陽、NI半導(dǎo)體測試市場開發(fā)總監(jiān)章晨、NI全球汽車市場戰(zhàn)略總監(jiān)Jamie Smith、NI亞太區(qū)汽車市場戰(zhàn)略經(jīng)理賈青超這席話表征的，后兩點(diǎn)就是測試更“靈活”的追求――這其實就是NI擅長的，尤其在模塊化硬件和“軟件定義”的加持下。用NI自己的話來說，“我們做設(shè)備、儀器系統(tǒng)，并不在測試設(shè)備本身，而是希望把它變成開放的生態(tài)系統(tǒng)，來囊括不同行業(yè)的專家支持，以及不同行業(yè)的第三方應(yīng)用軟件和硬件?！眲⑿耜栒f。NI亞太區(qū)汽車市場戰(zhàn)略經(jīng)理賈青超表示：“我們之前做過一個調(diào)研，從客戶的角度尤其是看到未來的趨勢，在測試的趨勢，在設(shè)計的趨勢，他們更傾向于使用什么樣的平臺？主要就是兩種平臺的對比，一個是開放的平臺，一個是封閉的平臺。我們發(fā)現(xiàn)大部分客戶會選擇比較開放的平臺，這也是在效率和靈活性之間的平衡?！辈贿^另一方面，“在這些基礎(chǔ)平臺之上，我們針對汽車這個特定的行業(yè)，行業(yè)用戶，以及他們特定的需求開發(fā)了一些應(yīng)用系統(tǒng)，這些應(yīng)用系統(tǒng)就等于是一個解決方案。我們在開放平臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)客戶需求來開發(fā)定制系統(tǒng)?！盢I亞太區(qū)市場總監(jiān)傅諾發(fā)表主題演講與此同時，針對劉旭陽提到的第一點(diǎn)，測試測量“極大增加的復(fù)雜性”，開放及跨領(lǐng)域的平臺可以積累來自不同領(lǐng)域的經(jīng)驗。“我們通過不同的平臺來覆蓋不同行業(yè)。對于測試資源本身，我們可以有效利用在不同行業(yè)做的測試任務(wù)。這是NI非常大的優(yōu)勢，因為NI既做通信，又做半導(dǎo)體，還做航空航天……很多交叉領(lǐng)域正在發(fā)生，很多交叉測試也在發(fā)生?！薄岸液芏鄿y試領(lǐng)域正在進(jìn)行“技術(shù)融合”，比如NI在5G射頻方面有相對長期的積累，這種技術(shù)可以很好地應(yīng)用在汽車V2X方面；而國防軍工領(lǐng)域雷達(dá)的技術(shù)，也能應(yīng)用到汽車?yán)走_(dá)?！辟Z青超說。這種基于平臺化的方式，借鑒平臺上不同領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)驗，便可更靈活和迅速的進(jìn)行測試的開發(fā)部署。與此同時進(jìn)一步加強(qiáng)平臺經(jīng)驗積累。NI半導(dǎo)體測試市場開發(fā)總監(jiān)章晨提到：“我們在主題演講的時候說，把整體測試時間減少15倍（5G NR相關(guān)），這是基于我們的技術(shù)積累。NI和其他業(yè)界測試測量公司不一樣的地方就在于，NI的平臺在汽車、電子、芯片、國防航空航天等方面都有深入投入，它們彼此之間能夠產(chǎn)生共通。”劉旭陽則說：“NI不僅做5G，同時還做一些運(yùn)動控制、機(jī)械控制。但實際上這些積累是我們以前在汽車、其他行業(yè)積累出來的，剛好在OTA這一端我們會發(fā)現(xiàn)兩者會做一個有機(jī)的結(jié)合。通過一個平臺把所有的技術(shù)，可能是在其他行業(yè)應(yīng)用很成熟的技術(shù)融合到新的行業(yè)里面來，形成交叉和融合?！边@是軟件定義自動化測試測量以及開放平臺，給NI客戶帶來的價值。NI似乎正對以往軟件定義測試測量技術(shù)本身做強(qiáng)化，并如前文所述通過企業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品組成的進(jìn)一步優(yōu)化，試圖進(jìn)一步擴(kuò)大利潤。這個策略的執(zhí)行是否持續(xù)生效，還要看今明兩年NI的業(yè)績變化狀況。更多圖集：車載傳感器融合仿真方案自動駕駛仿真模型，上面分別是攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)與陀螺儀，“整個模型的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到15Gb/s，存儲量也很大；模型的同步性能好，精度可以達(dá)到毫秒級別；可以按照需求添加其他傳感器，如力學(xué)傳感器等半導(dǎo)體測試平臺，可以測試晶圓也可以測試切好的die，上圖主體部分是機(jī)臺（測試時會倒置，與機(jī)臺下下方的handler對接），當(dāng)芯片與機(jī)臺接觸后，信號即可傳至被測芯片；“從實驗室到量產(chǎn)，都能基于同樣幾個平臺，硬件資源和軟件代碼可實現(xiàn)很高程度的復(fù)用；它還是個模塊化平臺，可按照客戶需求配置――選擇不同的測試資源就能夠測試不同的芯片；軟件環(huán)境兼容性佳”這是一枚振動傳感器，其中集成電池和藍(lán)牙5.0發(fā)射模塊，可監(jiān)測硬件設(shè)備的振動情況。“分為螺栓端口與磁力端口，如磁力端口貼在設(shè)備上就能用，通過振動數(shù)據(jù)來監(jiān)測資產(chǎn)狀況――如發(fā)動機(jī)振動通常是相對固定的，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時，振動數(shù)據(jù)就會有偏差，通過數(shù)據(jù)分析可及時發(fā)現(xiàn)問題；它主要針對非重要性資產(chǎn)（輔機(jī)設(shè)備）；適用于電廠、石油化工長等；其優(yōu)勢在于不需要供電及大量數(shù)據(jù)連線，部署簡單，成本更低
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