هل الموهبة الرشيقة هي الحل لتصميم الأنظمة المضمنة؟

من الآلات الحاسبة إلى السيارات ، توجد الأنظمة المدمجة في كل مكان ننظر إليه. أثناء قراءة هذا المقال ، يعتمد الجهاز الذي تستخدمه على العشرات من هذه الأنظمة - التي تتميز ببرامج متداخلة وتخدم غرضًا داخل قطعة من الأجهزة - لعرض النص والرد على أوامرك. من الآمن القول أن الأنظمة المضمنة أساسية للحياة اليومية للأفراد والصناعات بأكملها على حدٍ سواء.

أصبح تصميم الأنظمة المضمنة أكثر حيوية وانتشارًا في كل مكان مع ظهور "إنترنت الأشياء" (IoT). يتم تشغيل إنترنت الأشياء بواسطة أنظمة مدمجة ، ويتوسع نطاقها بسرعة.

قدرت دراسة 2013 الصادرة عن شركة McKinsey & Co أنه بحلول عام 2020 ، يمكن توصيل ما يقرب من 30 مليار كائن بإنترنت الأشياء. وجدت دراسة أجرتها مجموعة بوسطن الاستشارية عام 2017 أن الشركات تستعد لإنفاق أكثر من 250 مليار دولار على تطبيقات إنترنت الأشياء والبنية التحتية في عام 2020 وحده. على الرغم من أن مثل هذه التقديرات قد تخطئ الهدف في النهاية ، إلا أن أهمية إنترنت الأشياء المستقبلية لكل من الشركات والمستهلكين تبدو مؤكدة.

نظرًا للتأثير الكبير لإنترنت الأشياء على المستهلكين والإمكانات الاقتصادية الهائلة ، فليس من المستغرب أن يرتفع الطلب على كبار المهندسين القادرين على تصميم وتطوير الأنظمة المدمجة. ومع ذلك ، في بعض الصناعات ، فإن التغييرات التي أحدثتها إنترنت الأشياء تفوق قدرة الشركات على توظيف مثل هذه المواهب وبناء فرق داخلية.

هذه المشكلة حادة بشكل خاص في الصناعات التي تركز تقليديًا على الأجهزة والآلات الثقيلة ، بدلاً من تطوير البرامج ومجالات مثل التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي. علاوة على ذلك ، غالبًا ما تقع هذه الصناعات بعيدًا عن مراكز التكنولوجيا على السواحل الشرقية والغربية للولايات المتحدة ، مما يزيد من صعوبة إقناع أفضل المواهب في سوق العمل باختيارهم بدلاً من بدائل وادي السيليكون عالية التقنية. لم تكن حاجة هذه الصناعات لتوظيف خبراء في الأنظمة المدمجة أكبر من أي وقت مضى وستزداد فقط.

لم تكن حاجة هذه الصناعات لتوظيف خبراء في الأنظمة المدمجة أكبر من أي وقت مضى وستزداد فقط.

في هذه المقالة ، سنرى أن المواهب الرشيقة - المُعرَّفة أساسًا على أنها خبراء مستقلون - يمكن أن تمكن هذه الصناعات من التكيف بنجاح مع التحديات التي تطرحها الأهمية المتزايدة للأنظمة المدمجة. باستخدام صناعة السيارات كمثال ، سنكتسب أيضًا فهمًا لبعض العقبات الأساسية لاستخدام مطوري الأنظمة المدمجة الرشيقة ، وكيف يمكن التغلب عليها.

تطوير الأنظمة المدمجة الرشيقة - التحديات والحلول

يمكن حل اثنين من أكبر التحديات التي تواجهها الشركات التي تسعى إلى بناء خبرة في تطوير الأنظمة المدمجة - العثور على الموهبة المناسبة وتحفيز المواهب على الانتقال - باستخدام مهندسين رشيقين ، يمكنهم العمل داخل الشركة أو عن بُعد.

نقص المواهب

هناك نقص في مهندسي الأنظمة المدمجة. بينما يصعب الحصول على تقديرات تجريبية لعدد مطوري الأنظمة المضمنة حاليًا في القوى العاملة ، فإن مجموعة متنوعة من البيانات حول الطلب على هذه المواهب توفر إحساسًا بالحجم النسبي لسوق الأنظمة المضمنة.

وجد مكتب إحصاءات العمل أنه في عام 2016 ، كان هناك ما يقرب من 1.3 مليون وظيفة في هندسة البرمجيات ، مقابل 74000 وظيفة في هندسة أجهزة الكمبيوتر. ينتج عن البحث الأساسي في الواقع ، محرك بحث عن العمل ، ما يقرب من 63000 وظيفة شاغرة في تطوير التطبيقات ، مقابل ما يقرب من 12000 وظيفة في الأنظمة المضمنة. على الرغم من أن هذه المقاييس غير كاملة للغاية ، إلا أنها تشير إلى أن سوق الأنظمة المدمجة يتضاءل أمام سوق هندسة البرمجيات التقليدية.

يمكن تفسير النقص في خبراء الأنظمة المدمجة ، على الأقل جزئيًا ، من خلال التعليم. في مقال نُشر عام 2014 ، قال روبرت ديوار ، الأستاذ الفخري في جامعة نيويورك ، إن أقسام علوم الكمبيوتر لديها مهارات غير مؤكدة - مثل الرياضيات المتقدمة ، والعمل الجماعي ، وفهم أنظمة الصور الكبيرة ، ومعرفة مجموعة واسعة من لغات البرمجة - والتي تعتبر ضرورية لتطوير الأنظمة المضمنة.

مع عدم كفاية التدريب ، توجد فجوة كبيرة بين أفضل مطوري الأنظمة المضمنة والبقية. يقول ماركوس أوفييدو ، مهندس الأنظمة المضمنة في Toptal ومهندس البرمجيات منذ فترة طويلة في Intel ، إنه من واقع خبرته ، يفتقر العديد من المهندسين إلى مزيج من خبرة تطوير الأجهزة والبرمجيات الضرورية لتصميم الأنظمة المدمجة بنجاح. يقول إن استخدام المواهب الرشيقة يمكن أن يمنح الشركات حلاً لهذه المشكلة.

المواهب البعيدة ، على وجه الخصوص ، يمكن أن تحقق فوائد كبيرة ، لأنها تمكن الشركات من الوصول إلى مجموعة عميقة من المواهب مع مجموعة واسعة من المهارات: "القدرة على تقديم ممارسات تطوير برمجيات جيدة وناضجة [جنبًا إلى جنب مع خبرة الأجهزة] ستزيد من الجودة المنتج "، يقول أوفييدو. "هذا بالتأكيد شيء يمكن أن تقدمه المواهب البعيدة إلى الطاولة."

الموقع والموقع والموقع

نظرًا لأن معظم عالم التكنولوجيا يتركز على السواحل الشرقية والغربية للولايات المتحدة ، فقد يكون من الصعب تحفيز أفضل المواهب التقنية للعمل - والاستقرار - في مكان آخر.

في حين أن هذه المشكلة تنطبق على الشركات التي تحتاج إلى مواهب تقنية من جميع النطاقات ، فإنها تضغط بشكل خاص على الشركات التي تبحث عن المواهب في مجالات ، مثل الأنظمة المدمجة ، التي تعاني من نقص في المعروض.

يمكن للموهبة الرشيقة المساهمة بشكل مفيد في المشاريع التي تعتمد على مكونات أجهزة معيارية وسهلة التعامل.

يمكن للمواهب الرشيقة حل هذه المشكلة من خلال تمكين الشركات من توظيف كبار المهندسين الذين يمكنهم العيش في المكان الذي يختارونه. بدلاً من خوض معركة شاقة في محاولة إقناع مهندسي الأنظمة المضمنة بالانتقال - وبالتالي الاقتصار على توظيف هؤلاء المهندسين الراغبين في اتخاذ مثل هذه الخطوة - يمكن للشركات توظيف المواهب التي تعمل من أي مكان. هذا يزيل عائقًا رئيسيًا أمام توظيف أفضل المهندسين للوظيفة الحالية ويزود الشركات بشكل أفضل ببناء الخبرة بسرعة ونجاح في الأنظمة المدمجة.

الآن بعد أن فهمنا بعض المشكلات الرئيسية التي يمكن أن تحلها المواهب الرشيقة ، يمكننا أن ننتقل إلى استكشاف الظروف التي تمكن الشركات من استخدام هذه المواهب والظروف التي تجعل هذا الأمر أكثر صعوبة.

متى يكون مطورو الأنظمة المدمجة الرشيقة قابلين للتطبيق؟

بالنسبة لبعض مطوري الأنظمة المضمنة ، فإن العمل عن بُعد أسهل في القول من تنفيذه. بينما قد يعمل المهندس على تطبيق جوال من راحة أي مقهى في جميع أنحاء العالم ، فإن تطوير أنظمة قائمة على البرامج لأجزاء كبيرة من الأجهزة يتطلب معرفة عميقة بالأجهزة المعنية ، والتي قد يكون من الصعب الحصول عليها بدون مادي القرب من الجهاز نفسه.

من المهم أن نفهم متى تكون هذه الموهبة مناسبة ومتى قد لا تكون كذلك.

عندما تكون المواهب الرشيقة أو البعيدة قابلة للتطبيق: يمكن للموهبة الرشيقة المساهمة بشكل مفيد في المشاريع التي تعتمد على مكونات أجهزة معيارية وسهلة التعامل. في هذه الحالات ، يمكن للشركات تزويد المهندسين المضمنين بمواصفات الأجهزة أو مجموعات تطوير البرامج العامة (SDKs) التي يمكن للمهندسين تعديلها واستخدامها لتطوير منتجاتهم من أي مكان.

وجد Flavio de Castro Alves Filho ، مطور أنظمة مضمنة مقره في ساو باولو بالبرازيل ، أن الشركات غالبًا ما تزوده هو وفريقه بالأدوات اللازمة لإكمال المشاريع عن بُعد. عند العمل على تطوير أنظمة مدمجة لمعدات مخطط كهربية القلب (ECG) ، على سبيل المثال ، تم تزويد Filho بالعديد من الأجزاء الأساسية للأجهزة - المحولات الرقمية والمعالجات الدقيقة وأجهزة التحكم الدقيقة - اللازمة لإكمال مهمته. قال فيلهو: "إذا كان لدينا الجهاز النهائي ، فهذا جيد ، لكنه ليس مطلبًا".

عندما لا تكون المواهب الرشيقة أو البعيدة قابلة للتطبيق: على العكس من ذلك ، قد يمثل استخدام المواهب الرشيقة عن بُعد تحديًا للمشاريع التي تتضمن معايير أمان صارمة أو مكونات أجهزة كبيرة بشكل خاص. يتعين على مطوري الأنظمة المدمجة المستقلين تأمين المساحات المادية والمعدات التي تسمح لهم بالعمل عن بُعد في مجموعة واسعة من الحالات. ومع ذلك ، قد تتطلب هذه الحالات (التي تم استكشافها أكثر في دراسة حالة السيارات أدناه) مساحات عمل كبيرة بشكل يمنع العمل عن بُعد أو أدوات قد يتعذر الوصول إليها.

علاوة على ذلك ، قد تختار الشركات توظيف مهندسين بدوام كامل بدلاً من المواهب الرشيقة لمشاريع أنظمة مضمنة "مهمة حرجة". قد تستمر هذه المشاريع لفترات طويلة - أحيانًا لسنوات - وتتضمن أنظمة حساسة للغاية بحيث يجب على الشركات الاحتفاظ بها داخل الشركة بشكل صارم.

يشير هيرام نيكاسيو ، رئيس جمعية مهندسي السيارات في البرازيل ، إلى هذه النقطة فيما يتعلق بأنظمة التحكم في المركبات: "إنهم لا يحتفظون بـ [تطوير أنظمة التحكم] داخل خزنة تحتوي على سبعة مفاتيح ؛ يحتفظون بها داخل سبع خزائن ، واحدة داخل الأخرى ". في بعض الحالات ، لن تشعر الشركات ببساطة بالراحة في توظيف مواهب رشيقة نظرًا للطبيعة الحساسة للغاية أو طبيعة الملكية الخاصة بالمشروع.

في حين أن هذه التحديات حقيقية ، فإن دراسة الحالة التالية ستظهر أنها ليست مستعصية على الحل.

دراسة حالة: صناعة السيارات

كصناعة قديمة ، تعتمد على أنظمة مدمجة وتخضع لتغير تقني سريع ، تقدم صناعة السيارات توضيحًا مفيدًا لكل من ضرورة خبرة الأنظمة المدمجة والتحديات في استخدام المواهب الرشيقة لتلبية هذه الحاجة.

صعود السيارة الرقمية

على المستوى الأساسي ، كانت السيارات دائمًا مجموعات معقدة من الأنظمة المدمجة ، والقول إن تعقيدها قد زاد بمرور الوقت سيكون بمثابة بخس إجمالي. توضح نظرة سريعة على تصميم السيارة القديم مقابل التصميم الحديث هذه النقطة.

يعد Ford Model T ، الذي تم إنتاجه بين عامي 1908 و 1927 ، وفقًا لمعايير اليوم ، بسيطًا نسبيًا في تصميمه وبنائه. يتألف الطراز T الفردي من حوالي 1500 قطعة مميزة وضعها المهندسون الميكانيكيون وآخرون معًا في خطوط التجميع المبتكرة من Ford. على النقيض من ذلك ، تحتوي السيارة الحديثة على ما يقرب من 15000 قطعة مميزة.

ومع ذلك ، فإن الزيادة في تعقيد السيارات لم تنتج فقط عن الزيادة في العدد الهائل من الأجزاء المستخدمة ، ولكن من التوسع في الأنواع المختلفة للأجزاء المستخدمة. بينما اشتمل الطراز T على بعض المكونات الكهربائية الأساسية ، فقد تم بناؤه بشكل أساسي باستخدام أجزاء ميكانيكية. السيارة الحديثة هي مزيج أكثر تنوعًا من المكونات الميكانيكية والكهربائية والبرامجية. كما يشير مقال نُشر عام 2015 في صحيفة نيويورك تايمز ، فإن السيارات المتميزة التي يتم إنتاجها اليوم هي "من بين أكثر الآلات تطوراً على هذا الكوكب ، حيث تحتوي على 100 مليون سطر أو أكثر من التعليمات البرمجية". على الرغم من أن تصميمات السيارات اليوم لا تزال تعتمد بشكل كبير على المكونات الميكانيكية والهندسة الكهروميكانيكية ، إلا أنها أصبحت تعتمد بشكل متزايد على البرمجيات وقوة الحوسبة.

نوع جديد من المواهب مطلوب لنوع جديد من السيارات

نظرًا لأن الصناعة عمرها قرن من الزمان تتمحور تقليديًا حول الأنظمة الكهروميكانيكية ، والانتقال الآن إلى تقنيات أكثر تقدمًا قائمة على البرامج ، فإن النقص النسبي في مهندسي البرمجيات في قطاع السيارات أمر مفهوم.

تحتاج صناعة السيارات إلى مزيد من مهندسي الأنظمة المدمجة للتنقل بنجاح في المستقبل المعقد بشكل متزايد الذي يحركه البرنامج.

تاريخياً ، واجهت صناعة السيارات في الولايات المتحدة ، التي تتخذ من ديترويت بولاية ميشيغان مقراً لها ، صعوبة في جذب أفضل المواهب البرمجية بعيداً عن وادي السيليكون. تتفاقم هذه المشكلة أكثر من قبل شركات التكنولوجيا الفائقة ، مثل Alphabet's Waymo ، التي تقوم بغزوات عنيفة في مجال السيارات. عالجت شركات السيارات هذا التهديد بعدة طرق. دخل البعض في شراكة مع لاعبين في صناعة التكنولوجيا العالية ، بينما نجح البعض الآخر في بناء خبرة عالية التقنية داخل الشركة. تحتاج صناعة السيارات إلى مزيد من مهندسي الأنظمة المدمجة ، من بين خبراء التكنولوجيا المتقدمة الآخرين ، للتنقل بنجاح في المستقبل الذي يزداد تعقيدًا والذي يحركه البرنامج.

التغلب على تحديات المواهب الرشيقة

على الرغم من أن صناعة السيارات قد تواجه تحديات في استخدام مطوري الأنظمة المدمجة الرشيقة ، إلا أن هناك عددًا من الحلول المحتملة التي يجب فهمها:

متطلبات السلامة:

التحدي: تتمتع صناعة السيارات بمعايير سلامة وظيفية صارمة ، وهي ISO 26262 ، التي تشكل طريقة تطوير الأنظمة والمكونات. على الرغم من أنه ليس مطلبًا صارمًا ، إلا أنه من المفيد لمطوري الأنظمة المضمنة في هذا المجال الحصول على مؤهلات تتوافق مع هذه المعايير.

الحل: الحصول على الشهادات المناسبة في ISO 26262 ليس بالأمر الصعب على مطوري الأنظمة المضمنة ، ويمكن القيام به من خلال أخذ سلسلة من الدورات التدريبية. علاوة على ذلك ، تتبع ISO 26262 المبادئ الأساسية للسلامة الوظيفية الموجودة في معيار IEC 61508 ، والمقصود منها أن تنطبق على صناعات مثل السكك الحديدية والطاقة النووية. يمكن لصانعي وموردي السيارات استهداف مواهب الأنظمة المضمنة من ذوي الخبرة السابقة في هذه المجالات الأخرى لضمان الالتزام بشكل أفضل بمعيار ISO 26262.

خبرة محددة:

التحدي: تحتوي المركبات ، خاصةً نظرًا لتعقيدها ، على العديد من المكونات التي تتطلب خبرة في مجال معين. تعتمد صناعة السيارات على معرفة الأجهزة وتقنياتها - بما في ذلك معماريات MCU ذات الخطوات المتشابكة ، و CAN ، واتصالات LIN - والتي قد لا يكون لدى العديد من المهندسين خبرة فيها. نظرًا لقلة المعروض من خبراء المجال ، قد تحجم شركات السيارات عن توظيف مترجمين مستقلين خوفًا من مهندس لديه مجموعة مهارات فريدة يغادر المشروع جزئيًا ، لا سيما عندما تستمر المشاريع لعدة أشهر أو حتى عدة سنوات.

الحل: يمكن للموهبة الرشيقة اكتساب خبرة محددة في بعض الأنظمة المستخدمة في صناعة السيارات من خلال دورات محددة في AUTOSAR و ASPICE ، على سبيل المثال. إذا كان مهندس رشيقة لديه خبرة في مجال ذي صلة (MCUs ، FPGAs ، على سبيل المثال) لكنه يفتقر إلى الخبرة في مجال السيارات على وجه التحديد ، يمكن توجيهه وتوجيهه من قبل الآخرين الذين لديهم مثل هذه الخبرة. علاوة على ذلك ، قد لا يكون بعض المهندسين المرنين مقيدًا بالوقت ، وبالنسبة للبعض - لا سيما أولئك الذين يرغبون في العمل في الموقع - قد تمثل هذه المشاريع فرصًا جذابة.

لوجستيات الأجهزة / الموقع:

التحدي: تتكون المركبات من مكونات أجهزة كبيرة. اعتمادًا على المكون والمشروع المحدد ، قد يحتاج مطورو الأنظمة المضمنة في مساحة السيارات إلى معدات معملية متخصصة أو قربًا ماديًا من الأجهزة التي يتم تطويرها. قد يجبر هذا شركات السيارات على استبعاد العاملين لحسابهم الخاص عن بعد من الدراسة.

الحل: يمكن لمصممي الأنظمة المدمجة الرشيقة الحصول على المعدات الخاصة بهم - مثل راسمات الذبذبات ، والمقاييس المتعددة ، و CAN ، و FlexRay ، وأدوات LIN لتصحيح الأخطاء ، ومحاكيات خلايا البطارية ، وأدوات اختبار ESD - بالإضافة إلى مساحات معملية كبيرة بما يكفي لاستيعاب مجموعة واسعة من المكونات . في الحالات التي تنطوي على مشاريع لا يمكن تنفيذها عن بُعد ، قد تستمر المواهب الرشيقة الراغبة في السفر والعمل في الموقع في تحقيق النجاح.

موهبة الأنظمة المدمجة الرشيقة كطريقة للابتكار

صحيح أن الموهبة البعيدة والرشاقة قد لا تكون في حد ذاتها حلاً سحريًا لجميع تحديات تصميم الأنظمة المضمنة. بدلاً من ذلك ، من الضروري فهم بعض الظروف التي قد تجعل استخدام مطوري الأنظمة المدمجة الرشيقة والبعيدة أمرًا صعبًا وكيف يمكن التغلب على هذه التحديات.

من المهم أيضًا التأكيد على الفوائد غير الملموسة التي يمكن أن تحققها المواهب الرشيقة. لا يمكن أن يساعد استخدام المواهب الرشيقة الشركات في حل المشكلات بسهولة فحسب ، بل يساعد أيضًا على ضخ جرعة من الإبداع التي قد تكون ضرورية لتصميم المنتج ونجاحه.

عندما تم تعيين ماركوس أوفييدو للعمل عن بُعد في شركة ناشئة في وادي السيليكون ، لم يكن لدى منتج الشركة - عصابة رأس للمساعدة في تعليم لاعبي كرة السلة أفضل السبل لرمي الكرة في الشبكة - نموذج أولي ، ولم يكن لدى الشركة خطة محددة بوضوح حول كيفية القيام بذلك. لتطويره. على الرغم من العمل من قارة مختلفة ، فقد بنى Oviedo أول نموذج أولي للشركة من خلال شراء الأجهزة الأساسية التي يسهل الوصول إليها وإعادة استخدام الأجهزة من الأجهزة الأخرى. بالنسبة لهذه الشركة ، كانت موهبة تصميم الأنظمة المدمجة الرشيقة بمثابة شرارة إبداعية أثبتت فعاليتها في تطوير منتج ناجح.

سواء من خلال عصابات الرأس الميكانيكية أو ساعات اليد أو السيارات ، ستستمر إنترنت الأشياء في التوسع والاعتماد على الأنظمة المدمجة. ستحتاج الشركات إلى إتقان تصميم الأنظمة المدمجة لتزدهر ، وتمثل المواهب الرشيقة موردًا لا ينبغي تجاهله.