如何克服復(fù)雜待測件在生產(chǎn)測試中的挑戰(zhàn)

我們每天購買和使用的產(chǎn)品比幾年前復(fù)雜得多。物聯(lián)網(wǎng)、技術(shù)融合、語音控制以及更多的趨勢正在推動設(shè)備功能越來越強(qiáng)，隨之而來的是測試團(tuán)隊(duì)的壓力越來越大。上一次您遇到一個(gè)簡單的測試范圍要求是什么時(shí)候?不包含新的測量指標(biāo)、不隨時(shí)間變化而變化?與前幾代產(chǎn)品版本相比，您的測試線設(shè)置有多復(fù)雜?

五年前，您的房間可能是用簡單的白熾燈泡或熒光燈管來照明。測試燈泡很容易：接通電源，測量流明，然后測試就完成了。但是，現(xiàn)在您用的很可能是LED燈。 (抬頭看看天花板，是不是LED燈!)

圖1：甚至我們用的燈具的復(fù)雜度也再快速增加，現(xiàn)在它們還有無線和聲控功能

測試LED燈具就復(fù)雜多了。首先，您面前有一塊驅(qū)動板，需要進(jìn)行ICT和功能測試。 然后，一旦每種配件都要添加到印刷電路板上，照明制造商便會迅速添加“差異化功能”，因?yàn)樵诂F(xiàn)有的綠色電路板上增加電路可以很好地利用空間并提高產(chǎn)品利潤率。接下來，您可以想象研發(fā)團(tuán)隊(duì)里的對話：

– “為什么不添加無線訪問接入點(diǎn)?這似乎很有用?！?

– “好吧，如果我們有了無線功能，我們還得添加藍(lán)牙!”

– “那我們還能添加揚(yáng)聲器，然后...”

– 這樣的需求列表就會無限延長。

長話短說，曾經(jīng)只需要點(diǎn)亮一盞玻璃燈泡的測試工程師團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在面臨的是電力電子、無線連接、聲學(xué)等等問題。我想這聽起來很耳熟，因?yàn)閺南M(fèi)電子產(chǎn)品到工業(yè)機(jī)器以及生命科學(xué)應(yīng)用，都在講述一個(gè)類似的故事。這種新的待測件的復(fù)雜性給測試工程團(tuán)隊(duì)提出了兩個(gè)基本問題：

1. 測試覆蓋范圍要求的廣度和深度不斷提高，通常需要新的工作站架構(gòu)，儀器和軟件。但是，預(yù)算和上市時(shí)間卻沒有按比例增加，這就產(chǎn)生了沖突或迫使測試團(tuán)隊(duì)進(jìn)行變革、兩者兼而有之。

2. 實(shí)施系統(tǒng)所需要的知識領(lǐng)域更加廣泛，專業(yè)知識不會一蹴而就，必須找到個(gè)人發(fā)展、團(tuán)隊(duì)支持和理論抽象的有機(jī)組合，才能有效地建立工作站。

解決這些問題責(zé)任落在測試組織的領(lǐng)導(dǎo)身上，他們必須有所計(jì)劃，前進(jìn)的道路并不總是明確的。下面我們來談一些可用的策略和領(lǐng)先的測試團(tuán)隊(duì)的成功經(jīng)驗(yàn)。

測試范圍-COTS硬件和軟件的故事

額外的復(fù)雜性帶來的不僅是技術(shù)上的挑戰(zhàn)，比如，滿足野心勃勃的規(guī)格要求，這是一個(gè)財(cái)務(wù)范疇里的問題。讓我們看一個(gè)滿足技術(shù)/預(yù)算平衡的極端案例。 薩博(Saab)Gripen E超音速噴氣機(jī)在性能和成本效率方面都進(jìn)行了激進(jìn)地優(yōu)化。結(jié)果是這架飛機(jī)的總項(xiàng)目成本只是其他一些類似項(xiàng)目的一小部分(按某些估算超過10%)。薩博專注于打破功能增加和測試成本增加之間的直接關(guān)系-他們稱之為成本曲線，他們的方法論值得我們所有人借鑒。

圖2： 薩博Gripen E飛機(jī)采用一種開放的COTS測試方法

擁有COTS產(chǎn)品意味著我們可以控制開發(fā)和維護(hù)成本，推動薩博打破成本曲線的倡議。

-Anders Tunstr?mer,?薩博航空

他們發(fā)現(xiàn)不僅是采用COTS平臺，而且是采用對硬件和軟件都開放的COTS平臺。這種方法讓他們可以節(jié)省90%用例的開發(fā)成本，并集成10%的獨(dú)特需求的方案。 薩博為每個(gè)測試系統(tǒng)節(jié)省了數(shù)周的文檔編制時(shí)間，并將測試成本降低了30%。點(diǎn)擊這里了解詳細(xì)的薩博測試方法。

通過采用已經(jīng)緊密集成滿足大多數(shù)測量需求的儀器、同時(shí)又能在滿足小眾需求的生態(tài)系統(tǒng)種運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，您可以放心地接受任何新的測試規(guī)范，它對現(xiàn)有功能、占用空間和流程產(chǎn)生最小的影響。這種理念是基于開放式模塊化架構(gòu)的PXI的基礎(chǔ)。

圖3：PXI基礎(chǔ)層保持開放的模塊化標(biāo)準(zhǔn)，確保用戶的靈活性

不要陷入普遍存在的錯(cuò)誤認(rèn)知，認(rèn)為COTS的好處僅限于硬件。為了避免受到專屬的、供應(yīng)商定義的系統(tǒng)的限制，生產(chǎn)工程師通常會轉(zhuǎn)向定制方案。盡管這可能會帶來巨大的覆蓋范圍，運(yùn)行周期和成本優(yōu)勢，但也意味著他們每次編寫測量代碼時(shí)都必須從零開始。

如果這些測量很簡單、可以很快完成代碼編寫，那無關(guān)緊要;但是它們通常涉及復(fù)雜的算法，需要對信號和傳感器有深入的了解。這里就模塊化COTS方法再次大放異彩的地方。僅在音頻測試中，許多專家就提供了出色的開放軟件產(chǎn)品，例如CATS(CIM.AS)或Audio Expert(MegaSig)。CIM團(tuán)隊(duì)總結(jié)他們收益的觀點(diǎn)如下：

通過我們的CATS軟件，我們的目標(biāo)是成為您團(tuán)隊(duì)中的電聲測試專家，而您可以專注于成為您的產(chǎn)品專家。

-Dennis Morini. 業(yè)務(wù)經(jīng)理, CIM.AS

我們采用COTS的障礙之一是要將預(yù)算從運(yùn)營支出轉(zhuǎn)到預(yù)付資本。如果你把為每種新的測量類型添加新測試臺的價(jià)格累加起來，陡峭的成本曲線很快就變得毫無吸引力。飛利浦醫(yī)療保健的老員工Neil Evans很好地解釋了這一點(diǎn)，因?yàn)樗娮C了他致力于開發(fā)的超聲波產(chǎn)品的功能呈指數(shù)級增長。每年，他都面臨著不斷要求提高的測試能力而又不增加測試預(yù)算的挑戰(zhàn)。

闡明測試組織可以提供的業(yè)務(wù)價(jià)值的能力非常重要。在這種情況下，可以根據(jù)增加的產(chǎn)品復(fù)雜性來預(yù)測呈指數(shù)級增長的開發(fā)和維持成本。打破產(chǎn)品復(fù)雜性和測試系統(tǒng)成本之間的關(guān)系的愿景為執(zhí)行人員的決策指明了方向。

-Neil Evans, 高級經(jīng)理, 飛利浦

當(dāng)您考慮了從組織決策到維持決策水平的運(yùn)營支出，不改變的成本往往會更加明顯。

不能“打破成本曲線”、還把它隱藏在許多小型測試站的決策背后并不能消除它的存在。最佳實(shí)踐建議在可能的情況下將決策抬升成更廣泛的策略，這會增加利益相關(guān)者的群體而導(dǎo)致決策緩慢，但事實(shí)證明，這種操作能帶來長期利益。

圖4：不能打破成本曲線、測試成本卻隨著產(chǎn)品復(fù)雜性不斷提高，對于生意來說，很快進(jìn)入不劃算的區(qū)域

底線：如果您面臨測試覆蓋范圍的要求越來越多，最好的成熟的做法是盡可能采用開放式COTS平臺。從多家供應(yīng)商中尋找契合廣泛生態(tài)的互操作性，您的團(tuán)隊(duì)就可以專注測試你們的待測件，而不用再忙于解決兼容性問題或調(diào)試分析算法。根據(jù)總擁有成本做出預(yù)算決策、以實(shí)現(xiàn)最大回報(bào)。

能力投資對復(fù)雜測試至關(guān)重要

任何測試策略技術(shù)只有在具備同樣優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)才能發(fā)揮作用。隨著待測件功能的增加，對測試團(tuán)隊(duì)的期望也隨之增加。如果不能雇傭更多人手，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都必須準(zhǔn)備做更多的事情。這是有據(jù)可查的產(chǎn)品設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

人們正試圖在人才庫不足的情況下將更復(fù)雜的產(chǎn)品推向市場。我們不能依靠只了解一個(gè)領(lǐng)域的人。我們需要經(jīng)過系統(tǒng)思維訓(xùn)練的工程師

-Alberto Sangiovani-Vincentelli 教授

加州大學(xué)伯克利分校工程學(xué)教授

Cadence及Synopsys聯(lián)合創(chuàng)始人

該領(lǐng)域?qū)＜襐incentelli教授總結(jié)說，成功的關(guān)鍵是從工程師那里把該領(lǐng)域的專業(yè)細(xì)節(jié)提煉出來，這樣他們可以進(jìn)行更全面的工作并為整個(gè)系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。將這一理論應(yīng)用到生產(chǎn)測試，結(jié)論就是，工程師需要跨越不同測量領(lǐng)域的增值能力，并對整個(gè)DUT的測試擁有主導(dǎo)權(quán)，這樣可以確保在各個(gè)系統(tǒng)孤島之間的缺口里不會產(chǎn)生錯(cuò)誤。

通過把系統(tǒng)熟練程度的優(yōu)先級放到任務(wù)熟練程度之上，可以最大化每個(gè)工程師的效率。促進(jìn)這一目標(biāo)的最佳方法是建立一套可擴(kuò)展的滿足產(chǎn)線測試覆蓋范圍要求的流程和工具。為了有效推動成員采納流程、并易于部署更復(fù)雜的測試線，工作站或整個(gè)測試架構(gòu)，您需要每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的理解和支持。有些工程師自然會將更廣泛的系統(tǒng)熟練度視為個(gè)人成長的機(jī)會，而另一些工程師則因短期的挫敗感產(chǎn)生抗拒。

為了取得成功，每個(gè)人都必須了解變革將如何進(jìn)行以及由誰來落實(shí);需要與他們共享您對未來的愿景、并支持他們一起實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)大的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該能識別并糾正眼前的技術(shù)挑戰(zhàn)、并積極地指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員?？梢詫⑦@種領(lǐng)導(dǎo)資源永久性地聘請到團(tuán)隊(duì)中，也可以通過顧問兼職，總之這很重要。資深測試軟件工程師Chris Cilino指出：

我曾與各種公司有過合作，從半導(dǎo)體到消費(fèi)電子產(chǎn)品。大多數(shù)人都正確地完成了第一步：他們對單個(gè)工具(例如LabVIEW)和一套開發(fā)指導(dǎo)方針進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。他們失敗的地方是第二階段：為每個(gè)工程師部署一套指導(dǎo)方針，使其遵守這些方針并支持最初的成功、直到成為習(xí)慣為止。

-Chris Cilino, 創(chuàng)始人兼所有者, PetranWay

從來沒有一個(gè)好時(shí)機(jī)把時(shí)間從項(xiàng)目管理轉(zhuǎn)向投資團(tuán)隊(duì)能力。任何一個(gè)經(jīng)理都會說，他團(tuán)隊(duì)里的測試工程師是他們最有價(jià)值的資產(chǎn)。優(yōu)秀的經(jīng)理人優(yōu)先考慮他們的熟練程度、外包他們的“忙碌工作”、并支持他們成為系統(tǒng)級甚至組織級的思想家。