Les logiciels pour le test et la mesure

Le 12/10/2018 à 13:30

Les logiciels interviennent aujourd'hui à bien d'autres niveaux que la simple communication, par exemple. Ils sont indispensables pour la programmation, la création de signaux, le séquencement de tests, l'analyse de données, voire le développement d'applications avec un environnement de conception. Au point même parfois d'éclipser le matériel…

National Instruments

D par des tiers. Un tour d'horizon s'im ans le domaine du test et de la mesure électroniques, ou celui de l'acquisition de données, le matériel joue un rôle essentiel dans les performances et la qualité des mesures. Mais que seraient les multimètres, les oscilloscopes numériques, les générateurs de formes d'onde arbitraires, les numériseurs et autres analyseurs sans leur partie logicielle. Cela semble évident pour la communication des appareils avec les fameux drivers et, encore plus, pour les appareils modulaires, qui ne disposent pas d'interface utilisateur. Mais les logiciels interviennent aujourd'hui à bien d'autres niveaux et dans bien d'autres tâches, telles que la programmation, la création de signaux, le séquencement de tests, l'analyse de données, voire le développement d'applications avec un environnement de conception. Au point même parfois d'éclipser le matériel… En plus de ces différentes tâches, il existe également des outils propriétaires, des logiciels génériques, des logiciels pour l'acquisition de données, etc. Pour essayer de s'y retrouver dans cette foultitude de solutions logicielles, nous allons partir de la question suivante : pour mettre en œuvre des instruments de mesure, quelle solution la mieux adaptée un utilisateur doit-il choisir parmi l'offre disponible sur le marché ?

Trois catégories différentes de logiciels

Avant d'aller plus loin, il serait intéressant de savoir ce que l'on entend par logiciels génériques, propriétaires, etc. « Je distingue les outils propriétaires des logiciels génériques plus ouverts, comme ceux de National Instruments, les nôtres, etc. Les premiers permettent d'exploiter les ressources, les fonctions associées à un matériel donné ; les seconds doivent prendre en compte tout le matériel et le logiciel qui existent sur le marché », précise Victor Fernandes, responsable pour l'Europe de l'américain Marvin Test Solutions. Pour Luc Desruelle, ingénieur, architecte logiciel et chef de projet Test et Mesure, certifié LabView Architecte, LabView Champion et TestStand Développeur chez le français Mesulog, « il existe les outils associés aux instruments de mesure et développés par les fabricants, les logiciels génériques, ou plutôt les logiciels d'éditeurs, qui sont des solutions ouvertes et prêtes à l'emploi (DIAdem, Excel, TestStand…), ainsi que les outils propriétaires développés avec un environnement tel que LabView ».

Les outils des fabricants permettent de ne réaliser que des étapes élémentaires, à l'instar de l'acquisition de données – il peut s'agir d'un petit logiciel servant à tester les fonctions de la ressource –, d'une analyse, de la visualisation des mesures et/ou de l'édition de rapports de test, par exemple. « Les outils des fabricants diffèrent de ceux pour le test électronique ou les bancs d'essais. Comme ce sont souvent de gros systèmes composés de différents instruments (multiplexeurs, multimètre numérique, etc.), nous sommes donc plus sur des solutions d'éditeurs », poursuit Luc Desruelle.

De son côté, l'américain National Instruments, l'éditeur du célèbre environnement de conception graphique LabView (et désormais LabView NXG ; voir Mesures n° 907 ), privilégie une autre segmentation. « Nous avons en effet organisé nos logiciels principalement sur deux axes : l'un pour s'adapter au niveau de compétence des utilisateurs et l'autre pour adapter nos logiciels aux différentes étapes dans les processus de conception, depuis la R&D jusqu'à la production », explique Emmanuel Roset, ingénieur marketing Produits d'acquisition de données et LabView, spécialiste en test temps réel chez National Instruments France.

Certains acteurs lancent des logiciels qui couvrent des applications au-delà du test et de la mesure proprement dits. On peut citer la suite PathWave de Keysight Technologies. Cette plateforme de développement ouverte et flexible couvre aussi les outils analytiques, de conception, de surveillance des actifs, etc.

Keysight Technologies

Des outils au-delà de la mesure

Cela se traduit donc, pour le niveau de compétence, par des logiciels clé en main interactifs, comme les faces-avant d'instruments de mesure ou le logiciel enregistreur FlexLogger, puis par des logiciels basés configuration, ou logiciels d'application, pour définir des tâches d'automatisation (DIAdem) ou pour une prise en main en acquisition de données (DAQExpress, TestStand ou VeriStand), et enfin différents niveaux d'environnements de programmation selon la personnalisation (LabView et LabView NXG).

En ce qui concerne l'adaptation aux différentes étapes de conception, on retrouve notamment des logiciels pour la mise au point et la définition d'un système en R&D, les tests Hardware-in-the-Loop (HIL ; VeriStand), la validation et la production, ou encore l'analyse locale ou distribuée. « Chaque logiciel s'insère dans un écosystème complet et peut interagir de concert sur toutes les étapes en fonction des compétences. Car le but est la réutilisation globale des éléments par la standardisation des formats », affirme Emmanuel Roset.

Depuis quelque temps, certains acteurs lancent des logiciels qui couvrent des applications au-delà du test et de la mesure proprement dits. On peut par exemple citer SystemLink de National Instruments, qui est une sorte d'épine dorsale pour la gestion des données et des parcs d'instruments à distance ( voir Mesures n° 907 ). La suite PathWave de l'américain Keysight Technologies fait partie de ce nouveau type d'outils. Cette plateforme de développement ouverte et flexible couvre un très large éventail d'applications logicielles, dont la conception, le contrôle d'instruments de mesure, la visualisation, la productivité.

« Il s'agit d'un seul environnement pour tous les besoins d'une entreprise, et pas seulement en termes de test et de mesure, puisque l'on trouve aussi des liens vers des outils de conception, des logiciels de test d'Ixia, des outils analytiques ou de surveillance des actifs. Auparavant, au sein d'une même entreprise, différentes équipes pouvaient utiliser différents outils pour la conception, le test et la production », explique Neil Martin, Director Design and Test Software Business de Keysight Technologies. D'où les économies de temps apportées par une seule et unique plateforme, en particulier face à des designs et des signaux plus complexes.

Avant tout, bien identifier ses besoins

Revenons à la question initiale, à savoir la solution la mieux adaptée pour un utilisateur souhaitant mettre en œuvre des instruments de mesure. Pour Victor Fernandes (Marvin Test Solutions), « la principale question est de savoir quel est le besoin d'industriel : est-ce qu'il veut simplement piloter des instruments de mesure ? Doit-il réaliser une acquisition de données lente, ou rapide, une acquisition associée à un stockage des données ? Doit-il mettre en œuvre un test automatique, séquentiel ou parallèle, en temps réel ? Ce n'est que dans un deuxième temps que l'on regarde ce qui existe sur le marché. »

Ce que confirme d'ailleurs Luc Desruelle (Mesulog) en précisant que « bien

( Suite de la page 48 ) connaître les besoins et les objectifs permet d'éviter une mauvaise formulation et/ou une méconnaissance du client et, donc, de remettre en cause un projet. Différentes solutions peuvent répondre à un projet donné, mais ce sera un détail qui fera rejeter telle solution et adopter telle autre. » Lorsque l'on choisit un logiciel de test et de mesure, il faut, en premier lieu, s'assurer que les fonctionnalités correspondent à son besoin – ce qui paraît évident –, mais aussi étudier le temps qui sera nécessaire à sa prise en main.

« La facilité d'utilisation est la clé du succès d'un outil de mesure. Personne ne veut d'un logiciel trop compliqué, avec des fonctions inutiles, ou surchargé et passer du temps à rechercher comment extraire une information. Dans ce cas, les utilisateurs le laissent tomber. Tout le monde souhaite obtenir le plus vite possible les résultats pour les analyser afin d'améliorer son système », constate Emmanuel Roset (National Instruments France). Du côté de Keysight Technologies, Neil Martin mentionne d'autres critères pouvant intervenir dans le choix d'un logiciel : « pour certains clients, il s'agit d'avoir une confiance sans faille dans la justesse et la qualité de leurs mesures ; pour d'autres, c'est le support qui est primordial, par exemple avoir accès à une expertise technique, un support disponible dans le monde entier ».

Les logiciels génériques sont souvent mis en œuvre pour les systèmes de test électronique et les bancs d'essais, grâce à leur ouverture et leur souplesse, ainsi qu'aux fonctionnalités de cryptage du code généré, de documentation des programmes de test et de gestion d'obsolescence.

ès n-s t Marvin Test Solutions Les log

Pour aller plus loin que ces premières considérations, intéressons-nous maintenant aux avantages et inconvénients de chaque catégorie de logiciel. En ce qui concerne les logiciels associés aux instruments des fabricants, les personnes interviewées s'accordent sur un point : « leur principal avantage est qu'ils sont très rapides pour accéder ponctuellement à une donnée fournie par un appareil, lors d'une mise en route par exemple », résume Neil Martin. « Si la solution dispose de toutes les fonctions désirées, pourquoi ne pas choisir des outils des fabricants, car le client bénéficie ainsi aussi du support », ajoute toutefois Victor Fernandes (Marvin Test Solutions). Et c'est également une manière pour les fabricants d'instruments de mesure de promouvoir leur matériel.

Des logiciels génériques ouverts

Nouvelle édition du livre « LabView Programmation et applications »

Coécrite par Luc Desruelle, ingénieur, architecte logiciel et chef de projet Test et Mesure, certifié LabView Architecte, LabView Champion et TestStand Développeur chez Mesulog, Francis Cottet, directeur de l'École nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique (ENSMA) de Poitiers, et Michel Pinard, enseignant à l'ESIEE et au CNAM, la 4 e édition de l'ouvrage « LabView Programmation et applications » (éditions Dunod) s'enrichit notam-ment d'un chapitre consacré à LabView NXG, la nouvelle génération de l'environnement de développement LabView. Les lecteurs retrouveront les chapitres consacrés à l'initiation à LabView, avec la description des éléments de base et la prise en main de l'éditeur, à la programmation avancée, en définissant des techniques et architectures dans les règles de l'art – le code est maintenable, évolutif et performant –, ainsi qu'aux capacités spécifiques de LabView pour l'acquisition de données, le pilotage d'instruments de mesure, le traitement du signal, l'analyse statistique, la sauvegarde des données et la génération de rapport. Cet ouvrage complet et progressif s'adresse ainsi aussi bien au débutant qu'au développeur expérimenté.

Mais les inconvénients restent trop nombreux. « Même s'ils ne sont pas chers du tout, voire même gratuits, ainsi que simples d'utilisation et donc prêts à l'emploi, les logiciels des fabricants ne peuvent piloter des instruments que du fabricant, ni réaliser une synchronisation entre plusieurs matériels. Si l'utilisateur doit rajouter des petites fonctionnalités, cela devient vite moins facile, et si l'on change le système d'exploitation du PC, le système n'est plus maintenable », énumère Luc Desruelle (Mesulog).

D'où le recours à des logiciels génériques, bien souvent pour les systèmes de test électronique et les bancs d'essais, dans lesquels on retrouve un éventail plus ou moins large de ressources différentes. « En partant sur des outils génériques, les clients bénéficieront de leur souplesse, mais il faudra toutefois bien définir en amont les besoins, tels que la conformité à de nouveaux standards », confirme Victor Fernandes (Marvin Test Solutions). Il existe de plus en plus souvent des solutions architecturées autour d'un châssis au format PXI et associées à un outil générique, l'ensemble étant optimisé pour des fonctionnalités bien précises.

« Ces outils packagés offrent alors une ouverture minimale dans les bancs de test », poursuit-il. Ce qui fait dire à Neil Martin (Keysight Technologies) que « les logiciels doivent être suffisamment ouverts pour pouvoir s'interfacer avec les outils de nombreux vendeurs et être compatibles avec le plus de systèmes d'exploitation du marché. » Et Emmanuel Roset (National Instruments France) d'abonder dans le même sens :

« Les logiciels génériques doivent présenter une standardisation d'échange avec les autres environnements ou matériels, sous peine d'être isolés et abandonnés à cause du manque de partage des informations qu'ils collectent. » Le fabricant américain a d'ailleurs mis en place une plateforme de partage d'application, LabView Tools Network, qui permet aux ingénieurs et aux scientifiques de créer et partager des codes et des applications (logiciels complémentaires ou clé en main, payants ou gratuits). Là encore, la question de savoir s'il est possible d'ajouter facilement des fonctionnalités supplémentaires ultérieurement est à se poser. « Si les logiciels d'éditeurs [logiciels génériques] répondent au besoin du client, il faut les choisir – des API permettent par exemple d'ajouter du code extérieur (code module ou écrit dans un autre langage) –, car ils restent moins chers que les outils propriétaires, jusqu'à une certaine complexité », explique Luc Desruelle (Mesulog).

En plus d'un temps de développement plus long et d'un coût plus important qu'avec des outils d'éditeurs, les outils développés par un tiers imposent aux industriels de choisir entre un développement en interne ou en externe. Dans tous les cas, il ne faut alors pas hésiter à s'entourer de personnels spécialisés certifiés LabView.

Mesulog

Les outils propriétaires, à savoir développés sur cahier des charges par un tiers, affichent des avantages indéniables, à commencer par être personnalisés selon les exigences du client (couleur, boutons, synchronisation), évolutifs et maintenables, ce qui se traduit par un gain de temps en exploita-tion. « C'est le logiciel qui prend la complexité des tâches de l'enchaînement, et non l'opérateur. Avec un logiciel sur étagère, la formation du personnel est plus importante », poursuit-il. Les points délicats des outils propriétaires portent sur leur développement : le temps de mise en place est plus long et le coût, plus important qu'avec des outils d'éditeurs, et il faut que l'industriel décide s'il fait le développement en interne ou en externe. « Il est parfois difficile pour une entreprise de disposer des compétences nécessaires en test et en mesure et d'avoir la vision de sa capacité de développement. Il ne faut alors pas hésiter à s'entourer de personnels spécialisés certifiés LabView, ce qui apporte aussi des avantages en termes de pérennité », insiste Luc Desruelle.

Productivité et gestion d'obsolescence

À l'instar des autres segments de marché, les acteurs dans le domaine des logiciels pour le test et la mesure font évoluer leurs solutions, encore plus que pour le matériel d'ailleurs, pour anticiper les évolutions du marché. « Les sys-

tèmes sous test devenant de plus en plus complexes et nécessitant des compétences toujours plus pointues, la tendance actuelle est de créer des outils simplifiés regroupant toujours plus de fonctionnalités et de mutualiser les compétences en groupe d'utilisateurs ou par partenariats de développeurs, dont chacun à une spécialité pour résoudre les défis de mesure. Le mot-clé est donc la productivité », constate Emmanuel Roset (National Instruments France).

En plus de travailler sur des interfaces contribuant à accéder plus vite aux résultats, l'américain propose également SystemLink ( voir précédemment ) et Analysis Server, pour répondre aux demandes liées au Big Data. La complexité grandissante des équipements s'accompagne de volumes de données gigantesques, qu'il faut arriver à traiter. Reposant sur un algorithme issu pour partie de DIAdem, Analysis Server automatise les scripts de posttraitement pour analyser plus de données et la génération de rapports sur un serveur, ce qui permet de standardiser ces opérations pour les équipes. « Le passage à des environnements basés sur le Web facilite grandement le travail collaboratif et l'accès à un cloud. C'est aussi une manière de s'affranchir des problèmes liés à l'évolution rapide des systèmes d'exploitation », indique Neil Martin (Keysight Technologies).

Victor Fernandes (Marvin Test Solutions) confirme la mise en œuvre d'outils supplémentaires pour faciliter le développement, la validation et la simulation, ainsi que le déploiement du travail collaboratif, à savoir plusieurs équipes réparties dans différents pays, mais identifie d'autres évolutions : « les nouvelles orientations sont la cybersécurité – le code généré est protégé par différentes méthodes de cryptage, surtout au niveau de l'applicatif client –, les demandes concernant la documentation des programmes de test, qui est indispensable pour les audits, ainsi que le support à long terme et, donc, la gestion d'obsolescence. » Dans les domaines militaires, nucléaires et du transport, il est fréquent que les systèmes de test et les bancs d'essais fonctionnent pendant 10 ou 15 ans, voire plus. Les ingénieurs doivent se poser des questions sur les outils permettant de récupérer du code existant, de le valider et de l'intégrer dans un environnement plus récent. Au risque sinon de se retrouver, un jour ou l'autre, avec du matériel et/ou des applicatifs obsolètes.

Les systèmes sous test devenant de plus en plus complexes, la tendance actuelle est notamment de créer des outils simplifiés regroupant toujours plus de fonctionnalités. Le mot-clé est donc la productivité.

Weisang

Un modèle économique qui change

Les outils des fabricants permettent de ne réaliser que des étapes élémentaires, à l'instar de la création de formes d'onde complexes (ici, avec le générateur arbitraire AWG7000 de Tektronix), d'une analyse, de la visualisation des mesures et/ou de l'édition de rapports de test.

Tek

Il existe encore d'autres questions que les futurs acquéreurs de logiciels de test et de mesure devraient se poser. « Le driver est l'élément indispensable, mais tous les drivers ne se valent pas, même entre deux instruments aux fonctions identiques. Certains fabricants, comme National Instruments, sont connus pour la qualité de leurs drivers, mais cela a un coût », explique Luc Desruelle (Mesulog). On en vient au nerf de la guerre. « La gratuité est possible pour de plus en plus de logiciels qui, auparavant, étaient payants, tout en offrant encore plus de fonctions. Les outils sont souvent la prolongation de l'instrument et leur coût est alors intégré. Plus il est personnalisé, ce qui est de plus en plus souvent le cas de par la complexité des technologies, plus le coût d'un système augmente. Ce n'était pas le cas il y a des dizaines d'années », se rappelle Emmanuel Roset (National Instruments France).

Le principal avantage des logiciels associés aux instruments est d'être très rapides pour accéder ponctuellement à une donnée, lors d'une mise en route par exemple. Si la solution dispose de toutes les fonctions désirées, pourquoi ne pas choisir des outils des fabricants ?

Anritsu

Neil Martin (Keysight Technologies), lui, constate que « le modèle économique des logiciels change. Les clients privilégient des solutions plus flexibles, telles que des licences flottantes, au détriment de l'achat, à l'instar du matériel. C'est un grand changement dans le monde du test et de la mesure. » À l'avenir, la mesure deviendra par ailleurs de plus en plus liée à l'environnement, que ce soit une machine, un avion ou un véhicule, d'où l'intégration accrue des outils au sein de simulations matérielles utilisant des systèmes d'exploitation temps réel. « C'est déjà le cas avec les simulations HIL déterministes », indique Emmanuel Roset (National Instruments France). « Et n'oublions pas l'intelligence artificielle, qui va jouer un rôle primordial dans le futur », conclut Neil Martin (Keysight Technologies).