敏捷人才是嵌入式系統設計的答案嗎？

從計算器到汽車，嵌入式系統無處不在。 當您閱讀本文時，您正在使用的設備依賴於數十個這樣的系統——其特點是軟件嵌入並在一個硬件中發揮作用——來顯示文本並對你的命令做出反應。 可以肯定地說，嵌入式系統是個人和整個行業的日常生活的基礎。

隨著“物聯網”（IoT）的興起，嵌入式系統設計變得更加重要和無處不在。 物聯網由嵌入式系統提供支持，其範圍正在迅速擴大。

麥肯錫公司 2013 年發布的一項研究估計，到 2020 年，大約有 300 億個物體可以連接到物聯網。 波士頓諮詢集團 2017 年進行的一項研究進一步發現，僅在 2020 年，企業就準備在物聯網應用程序和基礎設施上花費超過 2500 億美元。 儘管這樣的估計最終可能會落空，但物聯網未來對企業和消費者的重要性似乎是確定的。

鑑於物聯網對消費者的重大影響和巨大的經濟潛力，能夠設計和開發嵌入式系統的頂級工程師的需求量很大也就不足為奇了。 然而，在某些行業，物聯網帶來的變化正在超過公司僱用此類人才和建立內部團隊的能力。

這個問題在傳統上以硬件和重型機械為中心的行業尤其嚴重，而不是軟件開發以及機器學習和人工智能等領域。 此外，這些行業通常遠離美國東海岸和西海岸的科技中心，這使得說服就業市場的頂尖人才選擇他們而不是高科技矽谷替代品變得更加困難。 這些行業對聘請嵌入式系統專家的需求從未如此強烈，而且只會增加。

這些行業對聘請嵌入式系統專家的需求從未如此強烈，而且只會增加。

在本文中，我們將看到敏捷人才——本質上被定義為專業的自由職業者——可以使這些行業成功地適應嵌入式系統日益重要所帶來的挑戰。 以汽車行業為例，我們還將了解使用敏捷嵌入式系統開發人員的一些主要障礙，以及如何克服這些障礙。

敏捷嵌入式系統開發——挑戰和解決方案

尋求建立嵌入式系統開發專業知識的公司面臨的兩個最大挑戰 - 尋找合適的人才和激勵人才遷移 - 可以通過使用可以在內部或遠程工作的敏捷工程師來解決。

人才短缺

嵌入式系統工程師供不應求。 雖然很難獲得目前在勞動力中的嵌入式系統開發人員數量的經驗估計，但有關此類人才需求的各種數據提供了嵌入式系統市場的相對規模的感覺。

美國勞工統計局發現，2016 年，軟件工程大約有 130 萬個工作崗位，而計算機硬件工程有 74,000 個工作崗位。 在求職搜索引擎 Indeed 上進行基本搜索，在應用程序開發中產生大約 63,000 個空缺職位，而在嵌入式系統中大約有 12,000 個職位。 儘管這些指標非常不完善，但它們表明嵌入式系統市場與傳統軟件工程相比相形見絀。

嵌入式系統專家的短缺至少部分可以通過教育來解釋。 在 2014 年的一篇文章中，紐約大學名譽教授羅伯特·杜瓦 (Robert Dewar) 認為，計算機科學係不再重視技能——例如高等數學、團隊合作、理解大圖系統和各種編程語言的知識——這些都是必不可少的嵌入式系統開發。

由於培訓不足，最好的嵌入式系統開發人員與其他人之間存在很大差距。 Toptal 的嵌入式系統工程師和英特爾的長期軟件架構師 Marcos Oviedo 表示，根據他的經驗，許多工程師缺乏成功的嵌入式系統設計所必需的硬件和軟件開發專業知識的融合。 他說，使用敏捷人才可以為公司解決這個問題。

尤其是遠程人才可以產生顯著的好處，因為它使公司能夠獲得具有廣泛技能的深厚人才庫：“能夠提供良好、成熟的軟件開發實踐 [連同硬件專業知識] 將提高質量產品，”奧維耶多說。 “這絕對是遠程人才可以帶來的東西。”

位置，位置，位置

由於大部分科技世界都集中在美國東海岸和西海岸，因此可能很難激勵頂尖科技人才在其他地方工作和定居。

雖然這個問題適用於需要各種技術人才的公司，但對於在嵌入式系統等缺乏人才的領域尋找人才的公司來說尤其緊迫。

敏捷人才可以為依賴標準化、易於處理的硬件組件的項目做出有意義的貢獻。

敏捷人才可以通過讓公司僱傭可以住在他們選擇的地方的頂級工程師來解決這個問題。 與其打一場艱苦的戰鬥，試圖說服嵌入式系統工程師搬遷——因此僅限於僱傭那些願意搬家的工程師——公司可以僱傭在任何地方工作的人才。 這消除了為手頭工作聘請最優秀工程師的主要障礙，並使公司能夠更好地快速成功地建立嵌入式系統專業知識。

現在我們了解了敏捷人才可以解決的一些關鍵問題，我們可以轉向探索使公司能夠使用這些人才的條件以及使這變得更加困難的條件。

敏捷嵌入式系統開發人員何時可行？

對於一些嵌入式系統開發人員來說，遠程工作說起來容易做起來難。 雖然工程師可以在世界各地的任何一家咖啡店舒適地開發移動應用程序，但為大型硬件開發基於軟件的系統需要對相關硬件有深入的了解，而如果沒有物理知識，這可能很難獲得靠近硬件本身。

重要的是要了解這種才能什麼時候合適，什麼時候不合適。

當敏捷或遠程人才可行時：敏捷人才可以為依賴標準化、易於處理的硬件組件的項目做出有意義的貢獻。 在這些情況下，公司可以為嵌入式工程師提供硬件規範或通用軟件開發工具包 (SDK)，工程師可以在任何地方修改和使用這些工具包來開發他們的產品。

Flavio de Castro Alves Filho 是巴西聖保羅的嵌入式系統開發人員，他發現公司經常為他和他的團隊提供遠程完成項目所需的工具。 例如，在為心電圖 (ECG) 設備開發嵌入式系統時，Filho 獲得了完成任務所必需的許多基本硬件——數字轉換器、微處理器和微控制器。 “如果我們有最終的硬件，那很好，但這不是必需的，”Filho 說。

當敏捷或遠程人才可能不可行時：相反，對於涉及嚴格安全標准或特別大型硬件組件的項目，使用遠程敏捷人才可能具有挑戰性。 自由嵌入式系統開發人員應該保護物理空間和設備，使他們能夠在廣泛的情況下遠程工作。 儘管如此，這些案例（在下面的汽車案例研究中進行了更多探索）可能需要非常大的工作空間來進行遠程工作或可能無法訪問的工具。

此外，對於某些“關鍵任務”嵌入式系統項目，公司可能會選擇僱傭全職工程師而不是敏捷人才。 這些項目可能會持續很長時間——有時是幾年——並且涉及的系統非常敏感，以至於公司必須將它們嚴格地保留在內部。

巴西汽車工程師協會主席 Hayram Nicacio 就車輛控制系統提出了這一點： 他們把它放在七個保險箱裡，一個放在另一個里面。” 在某些情況下，由於項目的高度敏感或專有性質，公司根本不願意僱用敏捷人才。

儘管這些挑戰是真實存在的，但以下案例研究將表明它們並非不可克服。

案例研究：汽車行業

作為一個以嵌入式系統為基礎並正在經歷快速技術變革的傳統行業，汽車行業為嵌入式系統專業知識的必要性和使用敏捷人才來滿足這一需求所面臨的挑戰提供了有用的例證。

數字汽車的興起

從根本上說，汽車一直是嵌入式系統的複雜集合，如果說它們的複雜性隨著時間的推移而增加，那將是一種嚴重的輕描淡寫。 對老式與現代車輛設計的簡要對比說明了這一點。

福特 T 型車生產於 1908 年至 1927 年間，按照今天的標準，其設計和構造相對簡單。 一輛 Model T 由大約 1,500 個不同的零件組成，機械工程師和其他人在福特的創新裝配線上組裝起來。 相比之下，一輛現代汽車大約有 15,000 個不同的零件。

然而，汽車複雜性的增加不僅是由於使用的零件數量的增加，而且是由於使用的不同類型零件的增加。 雖然 T 型包括一些基本的電氣部件，但它主要是使用機械部件建造的。 現代車輛是機械、電氣和軟件組件的多樣化組合。 正如《紐約時報》 2015 年的一篇文章所指出的，今天生產的高檔汽車是“地球上最複雜的機器之一，包含 1 億行或更多行代碼”。 儘管今天的車輛設計仍然嚴重依賴機械部件和機電工程，但它們越來越依賴軟件和計算能力。

新型汽車需要新型人才

作為一個傳統上以機電系統為中心的百年行業，現在正在向更先進的基於軟件的技術過渡，汽車行業軟件工程師的相對短缺是可以理解的。

汽車行業需要更多的嵌入式系統工程師來成功駕馭日益複雜的軟件驅動的未來。

歷史上總部設在密歇根州底特律的美國汽車行業在從矽谷吸引頂尖軟件人才方面也面臨困難。 Alphabet 的 Waymo 等高科技公司積極進軍汽車領域，進一步加劇了這個問題。 汽車公司已通過多種方式應對這一威脅。 一些與高科技行業參與者合作，而另一些則成功地在內部建立了高科技專業知識。 汽車行業需要更多的嵌入式系統工程師以及其他高級技術專家，才能成功駕馭日益複雜的軟件驅動的未來。

克服敏捷人才挑戰

儘管汽車行業在使用敏捷嵌入式系統開發人員方面可能面臨挑戰，但必須了解一些潛在的解決方案：

安全要求：

挑戰：汽車行業有嚴格的功能安全標準，即 ISO 26262，它塑造了系統和組件的開發方式。 雖然不是嚴格要求，但對於該領域的嵌入式系統開發人員來說，擁有符合這些標準的資格是有幫助的。

解決方案：獲得 ISO 26262 中的適當認證對於嵌入式系統開發人員來說並不難，可以通過參加一系列課程來完成。 此外，ISO 26262 遵循 IEC 61508 標準中的功能安全基本原則，旨在應用於鐵路和核電等行業。 汽車製造商和供應商可以針對在這些其他領域具有先前經驗的嵌入式系統人才，以更好地確保遵守 ISO 26262。

具體專長：

挑戰：車輛，特別是考慮到它們的複雜性，有許多需要特定領域專業知識的組件。 汽車行業依賴於硬件知識和技術——包括鎖步 MCU 架構、CAN 和 LIN 通信——許多工程師可能不具備這方面的專業知識。 由於這些領域專家供不應求，汽車公司可能不願意僱用自由職業者，因為擔心具有獨特技能的工程師會在項目中途離開，尤其是在項目持續數月甚至數年的情況下。

解決方案：敏捷人才可以通過 AUTOSAR 和 ASPICE 等特定課程獲得汽車行業使用的某些系統的特定專業知識。 如果敏捷工程師具有相關領域（例如 MCU、FPGA）的專業知識，但缺乏汽車領域的經驗，他或她可以得到具有此類經驗的其他人的指導和指導。 此外，一些敏捷工程師可能沒有時間限制，對於一些人——尤其是那些願意在現場工作的人——這些項目可能代表著有吸引力的機會。

硬件物流/位置：

挑戰：車輛由大型硬件組件組成。 根據具體的組件和項目，汽車領域的嵌入式系統開發人員可能需要專門的實驗室設備或物理接近正在開發的硬件。 這可能會迫使汽車公司將遠程自由職業者排除在考慮之外。

解決方案：敏捷嵌入式系統設計人員可以獲得他們自己的設備——例如示波器、萬用表、CAN、FlexRay、用於調試的 LIN 工具、電池模擬器和 ESD 測試工具——以及足夠大以容納各種組件的實驗室空間. 在涉及無法遠程完成的項目的情況下，願意出差和在現場工作的敏捷人才可能仍然會取得成功。

敏捷嵌入式系統人才作為一種創新方式

誠然，遠程、敏捷的人才本身可能並不是解決所有嵌入式系統設計挑戰的靈丹妙藥。 相反，了解可能使使用敏捷和遠程嵌入式系統開發人員變得困難的一些條件以及如何克服這些挑戰至關重要。

強調敏捷人才可以帶來的無形收益也很重要。 使用敏捷人才不僅可以幫助公司方便地解決問題，還可以注入一劑可能對產品設計和成功至關重要的創造力。

當 Marcos Oviedo 被聘為矽谷的一家初創公司遠程工作時，該公司的產品——一種幫助籃球運動員如何最好地投球入網的頭帶——還沒有原型，公司也沒有明確的計劃來說明如何開發它。 雖然在不同的大陸工作，但奧維耶多通過購買基本的、易於訪問的硬件和重新利用其他設備的硬件來構建公司的第一個原型。 對於這家公司來說，敏捷的嵌入式系統設計人才是創新的火花，證明對成功的產品開發很有幫助。

無論是通過機械頭帶、手錶還是汽車，物聯網都將繼續擴展並依賴嵌入式系統。 公司需要熟練掌握嵌入式系統設計才能蓬勃發展，而敏捷人才是一種不容忽視的資源。