曾經,在線測試機上亮起的綠色指示燈和操作員豎起的大拇指就足以證明產品質量過關、可以放行,但是那樣的日子已經過去了。嚴格的測試、精確度、穩定性、以及完整記錄形成文檔(現在已經是大多數制造商的首要任務)的重要性日漸增加。

高端電子產品的增長趨勢正在改變整個市場消費者的期望,也增加了測試工程面臨的挑戰。

為了具備競爭優勢,產品必須滿足更高的質量標準、有更多的功能、并且仍保持合理的價格。 例如,當GN Audio(Jabra)推出小型無線耳塞、創建一個新的市場品類時,他們預期的音頻質量必須能與其他較大的產品相提并論。高清的音樂、可靠的無線傳輸以及更長的電池壽命,這些曾經的差異化優勢,如今都成了獲勝的籌碼。它們也給測試工程帶來了持續的產品質量壓力,同時增加了測試站的復雜性和精確度。

作為消費者,耳機(或者其他相似的產品)的故事與我們每一個人都相關,我們支付的價格越高,對產品功能、硬件可靠性、軟件穩定性以及整體設計的期望就越高。設計和測試對整個產品質量同樣重要:

  • 要創建功能可靠的產品設計,不僅需要創造力、對下游流程的深刻理解,還需要充分獲取制造和退回產品的故障數據。
  • 為確保每個產品符合設計要求,需要知道要測試什么,如何進行測試,以及對測量的準確性有信心。

建立協作體系,確保產品質量

在很多公司里,橫亙在測試工程團隊和研發團隊之間的墻壁太高,項目仍然以傳統的方式扔在他們身上,而不是基于合作的雙向溝通。如果在做產品決策時沒有測試工程師在場,那你就要遇到麻煩了。測試和設計團隊之間的早期緊密合作是提高產品質量最強大的工具,它可以確保具備全面測試的能力。

說起醫療設備行業,其中例如起搏器這樣對生命至關重要的設備有充分的理由把產品質量放在最高優先級。美敦力公司全球測試團隊的負責人Chris Robinson非常清楚:

數據的作用直接關系到患者的安全,如果現場發現異常或問題,我們將立即開始故障分析,他們首先要看的就是生產測試數據。——Chris Robinson, 全球測試經理,美敦力,美國

在美敦力、波士頓科學或者邁瑞,如果你和那里的測試工程師交談,你會聽到諸如“測試顧問”,“測試冠軍”或“生產顧問”之類的詞來指代從產品設計立項會議就參與其中的測試工程師們,它保證了設計的產品能被正確地測試。 “為測試設計”不是一個新概念,但要真正發揮效果,所有相關部門都必須積極參與實踐,而不僅停留在理論流程圖或幻燈片上。這些會議中要考慮的關鍵領域是決定測量的功能廣度,確保操作的恰當的測試極限、以及測試過程中設備連接點的可及性。在設計團隊管理上投入時間可以強化他們受益于測試角度輸入的感受,例如,更容易的設計迭代、更準時的產品發布。一些測試團隊會盡力協助確定表征,然后(至少在初始階段)驗證設計,確保測試團隊在產品會議上的席位。

研發和測試團隊的關系,不應該止步于測試文檔建立完成后。測試數據必須找到反饋產品設計的方式。為了說明這個問題,讓我們看兩個產品案例:

  • S&C Electric是構成電力系統的高質量開關、保護及控制類產品的領先制造商。他們的產品都是大型、復雜及昂貴的,出售給與S&C有長期合作關系的公用事業公司。產品故障會導致電網中斷或其他安全隱患。由于客戶群已知且項目都是長期部署,維護和維修工程可以直接將數據集提供給研發團隊進行設計迭代。
  • 戴森是高品質家用電器的領先制造商。與S&C的產品相比,戴森的產品更小更便宜,但他們卻在家電市場中享受了奢侈品級別的溢價,這來源于他們品牌的質量聲譽。用戶不希望去見維修工程師,他們希望能使用幾年不發生故障,然后直接更換新的產品。在這樣的預期下,研發人員就需要依靠生產測試提供的數據去識別可能發生的故障原因。今天導致產量下降的原因可能就是明天導致客戶不滿意的原因。

現在問一下自己:你是否在有效地將測試數據提供給你們的研發團隊?如果還沒有,這個需求很快就會來了,而且準備好他們不僅要對數據庫的訪問,還要求可搜索的、有意義的測試結果、趨勢和觀察結果。

跨部門跨組織對測試數據的需求正在幫助推動數字化轉型計劃。隨著企業們超越物聯網和工業4.0這些紙面上的流行語、在他們測試站中開始部署有意義的連接,他們就可以對產品生產和提高質量獲得更好的洞察。

通過改善生產測試來提高產品質量

圖1. 數字測試站的轉換可以從數據和系統管理開始。

充分實現數字化轉型價值所需的IT基礎架構可能需要花費一些時間,但還是有一些事情現在就可以看到收益:

  • 采用統一的數據格式,讓公司內不同來源的數據具有可比性;
  • 在測試數據旁邊記錄上下文元數據,以便在發生故障時能了解組裝和測試中做執行的操作員和使用的機器/儀器,甚至了解到制造條件下的環境數據;
  • 采用諸如NI SystemLink之類的軟件工具,以實現測試站與數據庫之間的連接的標準化,形成可視化的趨勢報告。

識別不可信測試數據的根本原因

為了強調每次準確、可靠地測量對規格的遵守情況,讓我們先來學習一家大型電機制造商的案例。他們的功能測試小組在封閉的電氣控制單元上進行線下測試。他們的PCBA板是在其他工廠生產、然后運往這里進行最后組裝的。經過10次測試后,同一臺設備會通過6次而失敗4次。因此其他團隊質疑測試數據的有效性并將問題向上反饋,很快獲得了并不想要的公司高層對測試的關注。為了重建對測試質量的信心,工程師必須快速進行故障排除。

諸如此類的測量誤差可能源自信號路徑上的任何地方。如果不完全拆卸,很難追蹤在夾具布線中產生的噪音或夾具中設計不良的布線板。然后,你還必須考慮交換結構、大規模互連、電纜散熱條件(熱電偶效應)......這個清單還可以繼續。但是對于這個案例,讓我們考慮兩個常見的原因:測量精度和軟件錯誤。

測量精度

盡管存在解決此問題的技術(在大多數情況下),錯誤仍然比比皆是。這通常是由于文檔混亂導致誤判儀器規格、或者由于預算限制導致承諾過度、無法兌現。例如,兩個外觀相似的16位ADC電壓輸入板卡的絕對精度可能有很大不同。新上市的低成本數據采集選項具有不同的規格表述細節,這給毫無戒心的制造商帶來了風險,他們可能會看到誤報。有兩種最佳操作可以幫到您:

  • 采購和技術部門組成團隊、共同討論不同選項,而不是依靠電子郵件或文檔這些容易忽略重要細節的方式。
  • 與現有的儀器供應商建立合作伙伴關系,他們在質量、模擬、前端設計和已發布的規范方面都有良好的記錄,對計算精確性有詳細說明。

計時精度經常被忽略。觸發和同步需要在待測件(DUT)刺激、響應和測量間保持一致。這里如果沒有精確性,您將永遠無法對他們之間的因果關系保持信心。將盡可能多的儀器集成到類似PXI的機箱框架中,可以在同一個機箱背板上共享計時信號,而不再依賴外部線纜,可以減少計時誤差。

通過改善生產測試來提高產品質量

圖2. 計時精度可以通過連接在機箱背板上的儀器來解決。

軟件錯誤

通常,錯誤存在于軟件分析中、而不是因為物理信號。無錯代碼的路徑是通過對熟練程度、標準慣例和廣泛測試的投入而鋪就的,而產生軟件問題最常見的原因則是草率、缺乏教育和缺乏重用性。重用或標準化是質量的最大貢獻者,因為增加的ROI允許對每段代碼投入更多的時間。

通過改善生產測試來提高產品質量

圖3:方案圖突出顯示:對于新產品設計只需開發一個新的XML配置文件和DUT夾具。

Neil Evans,飛利浦公司測試經理,在團隊討論時支持松耦合的模塊化架構:開發一種在代碼模塊之間具有最小依賴性的軟件架構,意味著每個功能模塊可以以相同的方式運行,而與運行它的上下文無關。這樣可以大量重用精心編寫的經過驗證的代碼,從而實現縮短產品上市時間、提高代碼質量、并改善監管重新認證的次數。——Neil Evans, 高級經理,飛利浦,美國

總結

沒有確保產品質量的靈丹妙藥。但是,將精心設計構建的儀器、流程、以及協作數據共享相結合,至少可以為您提供大部分的助力。測試不是單項活動,而是團隊合作。將您的系統集成伙伴和產品供應商視為各自領域的專家,期待從他們那里獲得更高水平的支持和服務。

“世界一流的測試團隊不僅僅是搭建測試機臺,而是執行合理的測試策略、助力公司的主營業務。作為測試業界的引領者,NI的尖端測試系統和完善的服務體系,賦能你們成為最高效的測試團隊!”——Kyle Voosen, 電子產品生產測試總監,NI

封面圖片來源:拍信網