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ENGLISH
23-02-2026-Industrial Automation - V-Shaped Development Cycle- [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief explanation of the topic in question.
(lesson/article code: EX_LS_10)
Image created with artificial intelligence, ChatGPT software used
The Functional Design Cycle of an Industrial Automation System
The functional design cycle of an industrial automation system is typically described using the "V" model. This is a structured approach that divides development into a series of predictable steps to ensure organization and systematic verification.
Description of the Functional Design Cycle (V-Cycle)
Image created with artificial intelligence, software used: Notebooklm
As shown in the figure above, the process is divided into two main branches that meet in the coding phase. We can think of the V-shaped cycle as a structure divided into three parts: 1-Left Branch 2-Middle Phase: Coding 3-Right Branch: Validation (Bottom-up Philosophy)
Left Branch In this branch, Functional Decomposition (Top-down Approach) occurs through the following phases: -Functional Specifications: The input and output information from the control system and the functionality requested by the customer are identified. -General Design: The software project is broken down into independent functionalities, defining how they should communicate with each other -Detailed Design: The individual applications related to each previously identified functionality are designed
Middle Phase: Coding The middle phase represents the actual implementation of the control software
Right Branch This is where validation takes place (using the Bottom-up Philosophy) through the following phases: -Testing of individual modules: The behavior of each module is tested, often using simulators of the controlled process -Integrated Testing: The interrelationships and communications between the various applications are verified -Software System Validation: The final phase of verifying the compliance of the entire software with the initial specifications.
Advantages of the Functional Design Cycle over Waterfall Design
Below are the main advantages of the Functional Design Cycle over waterfall design.
Hardware Independence One of the main advantages is that no hardware assumptions are made for all phases upstream of coding. This allows you to focus on functional logic before committing to specific physical components.
Systematic Verification and Quality Unlike a waterfall cycle, where testing occurs only at the end, the V-cycle introduces elements of organization and verification at each corresponding phase, significantly improving the final quality of the system.
Risk Reduction through Simulation Simulators are used in testing individual modules, allowing control logic to be validated even before the physical system is fully available or connected.
What is the Functional Design Cycle (V-cycle) for in practice?
The V-cycle serves three main purposes:
1- Reduce errors and ambiguity in specifications
2- Design top-down and test bottom-up
3- Ensure verification consistent with the design
4- Separate the "what it should do" from the "what hardware should I use" (in simple terms)
5- Better manage the project when multiple people are working on it.
Conclusions
In conclusion, I would say that the Functional Design Cycle (V-cycle) serves to organize the development of an automation system in a guided manner by explicitly linking each design phase to a corresponding testing/validation phase.
In short, functional design transforms development from a rigid, sequential process to a path geared towards continuous verification, reducing errors and misunderstandings among the various stakeholders involved in the project.
History and Questions
Waterfall Design is a method that has been applied since the early 1970s.
The Functional Design Cycle (V-cycle) first appeared in the USA in the early 1980s.
Did you know that its formalization in the Systems Engineering field also occurred in the USA, but only in 1991?
ITALIAN
23-02-2026-Automazione industriale - Ciclo di sviluppo a V- [EN]-[IT]
Con questo post desidero fornire una breve spiegazione sull’argomento indicato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LS_10)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è ChatGPT
Il ciclo di progettazione funzionale di un impianto di automazione industriale
Il ciclo di progettazione funzionale di un sistema di automazione industriale viene tipicamente descritto attraverso il modello "a V". Questo è un approccio strutturato che divide lo sviluppo in una serie di passi prevedibili per garantire organizzazione e verifica sistematica.
Descrizione del Ciclo di Progettazione Funzionale (Ciclo a V)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Notebooklm
Come mostrato dalla figura qui sopra riportata il processo si articola in due rami principali che si incontrano nella fase di codifica. Possiamo pensare al ciclo a v come una struttura divisa in tre parti: 1-Ramo Sinistro 2-Fase Centrale: Codifica 3-Ramo Destro: Validazione (Filosofia Bottom-up)
Ramo Sinistro In questo ramo avviene la Decomposizione Funzionale (Approccio Top-down) tramite le seguenti fasi: -Specifiche funzionali: Si individuano le informazioni in ingresso e in uscita dal sistema di controllo e le funzionalità richieste dal cliente. -Progettazione generale: Il progetto software viene scomposto in funzionalità indipendenti, definendo come queste debbano comunicare tra loro -Progettazione dettagliata: Vengono progettate le singole applicazioni relative a ciascuna funzionalità precedentemente individuata
Fase Centrale: Codifica La fase centrale rappresenta l'effettiva realizzazione del software di controllo
Ramo Destro Qui avviene la Validazione con la Filosofia Bottom-up) tramite le seguenti fasi: -Prove dei singoli moduli: Si testa il comportamento di ogni modulo, spesso utilizzando simulatori del processo controllato -Prove integrate: Si verificano le interrelazioni e le comunicazioni tra le diverse applicazioni -Validazione del sistema SW: Fase finale di verifica della conformità dell'intero software alle specifiche iniziali.
Vantaggi di Ciclo di Progettazione Funzionale rispetto alla Progettazione a Cascata
Qui di seguito elenco i principali vantaggi del Ciclo di Progettazione Funzionale rispetto alla progettazione a cascata.
Indipendenza dall'Hardware Uno dei vantaggi principali è che per tutte le fasi a monte della codifica non viene fatta alcuna ipotesi sull’hardware. Questo permette di concentrarsi sulle logiche funzionali prima di vincolarsi a specifici componenti fisici.
Verifica Sistematica e Qualità A differenza di un ciclo a cascata, dove i test avvengono solo alla fine, il ciclo a V introduce elementi di organizzazione e verifica in ogni fase corrispondente, migliorando sensibilmente la qualità finale del sistema.
Riduzione del Rischio tramite Simulazione Nelle prove dei singoli moduli è previsto l'uso di simulatori, permettendo di validare le logiche di controllo anche prima che l'impianto fisico sia completamente disponibile o collegato
A cosa serve in pratica il Ciclo di Progettazione Funzionale (ciclo a V)
Il ciclo a V serve principalmente a tre cose:
1-Ridurre errori e ambiguità nelle specifiche
2-Progettare in modo top-down e testare in modo bottom-up
3-Garantire verifiche coerenti con ciò che si è progettato
4-Separare il “cosa deve fare” dal “con che hardware lo faccio”(in parole semplici)
5-Gestire meglio il progetto quando lavorano più figure
Conclusioni
In conclusione direi che il Ciclo di Progettazione Funzionale (ciclo a V) serve a organizzare in modo guidato lo sviluppo di un sistema di automazione legando esplicitamente ogni fase di progetto a una fase di prova/validazione corrispondente.
In sintesi, la progettazione funzionale trasforma lo sviluppo da un processo sequenziale rigido a un percorso predisposto alla verifica continua, riducendo errori e malintesi tra i vari attori coinvolti nel progetto.
Cenni storici e domande
La Progettazione a Cascata è un metodo che è stato applicato agli inizi degli anni ‘70
La prima comparsa del Ciclo di Progettazione Funzionale (ciclo a V) avviene negli USA nei primi anni ‘80.
Sapevate che invece la formalizzazione in ambito Systems Engineering è avvenuta sempre negli USA, ma solo nel 1991?
THE END