česky english Vítejte, dnes je pondělí 04. červenec 2022

Jak vyhrát boj s Analysis Paralysis

DPS 4/2021 | Zajímavosti - články
Autor: Bill Hargin, Z-zero

Elektroinženýři vymýšlejí chytré inovativní produkty, a přitom vůbec netuší, kolik to vše ve finále bude stát. Aniž si to uvědomují, mají ve svých rukách budoucí finanční úspěch či neúspěch své firmy [1].

Obr.č. 1 Monte Carlo (jpg)

Otázka, kterou si v této souvislosti často kladu, zní: Má cenu při vývoji provádět všechny analýzy, které mám k dispozici?

Možnost, že něco může být uděláno, ještě neznamená, že to musí být uděláno.

Mám na mysli past, do které se většina z nás občas chytne − Analysis Paralysis (český ekvivalent „rozhodovací paralýza“ už tak pěkně nezní, poznámka překladatele).

Analysis Paralysis pro mě znamená především tyto tři typické situace:

  • Neschopnost rozhodnout se a zvolit si jednu z mnoha nabízejících se alternativ (klasická Analysis Paralysis).
  • Umožnit, aby se projekt rozrostl do mnohem větších rozměrů, než je k dosažení daného cíle skutečně potřeba.
  • Zbytečné zpracovávání velkého množství dat z drahých přístrojů jen proto, že jsou k dispozici (získání dat stálo hodně času a přístroje hodně peněz, tak se musí využít).

Tabulka 1 (jpg)

Problém není v tom, že by analýzy nebo drahé přístroje nebyly dobré, ale ve smysluplnosti jejich využití.

Poprvé jsem na tento problém narazil, když jsem psal svou bakalářskou práci. Zadáním bylo vytvořit CAD software pro řešení určitého technického problému. Po nocích jsem strávil v laboratořích stovky hodin psaním tisíců řádků kódu, jako bych pracoval přinejmenším na absolventské diplomové práci. Zcela mě to pohltilo, přidával jsem další a další funkce, až jsem si občas myslel, že vznikající software musí být to nejlepší, co kdy na světě vzniklo. Určitě nejsem jediný, komu se něco takového stalo.

Podobné situace mohou nastat i při návrhu desek plošných spojů. Před časem mi účastníci prezentace našeho programu pro návrh rozložení vrstev desek položili dvě otázky. Netřeba zdůrazňovat, že s naším softwarem neměly v podstatě nic společného:

  • „Některé softwarové nástroje provádějí analýzu Monte Carlo. Dělá ji i váš program?”
  • „Může váš software něco udělat s neplatnými modely, využívat námi naměřená data a spolupracovat s nástroji od jiných dodavatelů?“

Už si nepamatuji, kdo kdysi řekl: „Je na čase zastřelit inženýry (Time to shoot the engineers − T2SE)“, ale jsem rád, že to udělal. Autor tím chtěl říct, že inženýři, ponecháni na pospas sami sobě a svým analýzám, ztrácejí smysl pro praktické uvažování.

Je třeba se zaměřit na náklady z hlediska vynaloženého času a úsilí. Vždy bychom se měli ptát: „Má další analýza smysl?”

Při otázce na simulaci Monte Carlo se mi vybavila jedna zdánlivě nesouvisející věc. Vzpomněl jsem si na dvě stezky v Lava Canyon na jižní straně sopky St. Helens, které jsou navzájem spojeny visutým mostem. Protože v té oblasti žiji, prošel jsem tudy mnohokrát. Severní stezka je zrádná, jižní se dá zvládnout. V obou případech platí, že pokud se dostanete příliš blízko okraje srázu, skončíte jako číslo ve statistikách nehod. Přesto mě nikdy nenapadlo provádět Monte Carlo analýzu směru a síly větru, viditelnosti, teploty, srážek nebo koeficientu tření. Místo toho si jednoduše dávám pozor, kam šlapu, neopouštím vyznačenou cestu, vyhýbám se kritickým místům a nechodím tam za tmy a za deště. Zatím jsem všechny své výlety přežil, a to díky použití zdravého selského rozumu, nikoli díky zbytečně složitým analýzám.

Stejnou metodu doporučuji i pro návrh rozložení vrstev desek plošných spojů (PCB stackup design). V tomto kontextu se zaměřím na impedanci. V tabulce 1 jsou uvedeny primární parametry, které ovlivňují impedanci včetně jejich relativního vlivu na výsledek (Contribution).

Když procházíte tento seznam shora dolů, začínáte nejdříve řešit tloušťku dielektrika, které má na impedanci největší vliv. Teprve potom postupujete dál a definujete další potřebné parametry s dostatečnou rezervou, která vám zaručí, že se „nezřítíte ze srázu“. A přece stále vidím týmy inženýrů, kteří provádějí složité analýzy dat, jejichž důvěryhodnost je nejistá, místo toho, aby vzaly jednoduše v úvahu parametry a priority uvedené v této tabulce. Se značným úsilím a množstvím pracně nashromážděných dat pak modelují impedanci pomocí statistických metod, jako je např. právě Monte Carlo. Výstupem tohoto snažení jsou výsledky (viz obr. 1), které většině lidí nic neříkají.

Závěr

Detailní statistické analýzy jsou velmi pracné, a pokud nejsou financovány v rámci vědeckých projektů, pravděpodobně nemá cenu se jimi zabývat. Pokud je vaším hlavním úkolem dostat vyvíjený produkt do výroby, nejspíš si stačí dávat pozor, jak daleko jste od pomyslného okraje nebezpečného srázu.

Udělejte vše, co můžete, pro zredukování nebo odstranění všech neznámých, ale používejte při tom vlastní rozum a zbytečně nezabředávejte do modelování a používání nástrojů, které poskytují pouze falešný pracovní komfort.

Jak mi kdysi řekl jeden manažer: „Chci vědět, kolik je hodin, a ne jak si vyrobit hodinky!”

O autorovi

Bill Hargin je známý expert v oblasti signálové integrity a skladby vrstev desky (layer stackup), zakladatel společnosti Z-Zero [3]. Jeho celý blog je dostupný na [4].

Odkazy:

[1] Lee Ritchey, Right the First Time: A Practical Handbook on High Speed PCB and System Design

[2] Happy Holden, e-mail correspondence.

[3] www.z-zero.com

[4] www.z-zero.com/blog-post/winning-the-war-against-analysisparalysis

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik