Skalierung von Stromumwandlungstests mit Startup-Geschwindigkeit

Vom ersten Tag an skalierbar

Als ich vor mehr als fünf Jahren zu Lunar Energy kam, waren wir noch mit der Festlegung der zukünftigen Ausrichtung des Unternehmens beschäftigt. Unser Schwerpunkt war jedoch von Anfang an klar: bessere, langlebigere Stromumwandlungs- und Energiespeichersysteme bauen, die Wachstum fördern statt es später ausbremsen würden.

Diese Philosophie erstreckte sich direkt auf Tests. Als Startup-Unternehmen hatten wir nicht den Luxus großer Teams oder fragmentierter Eigentumsverhältnisse. Unsere Testorganisation wurde de facto unser Validierungspartner im gesamten Unternehmen und unterstützte Entwicklung, Qualifizierung, Zuverlässigkeit und End-of-Line-Produktionstests.

Eigene interne Testentwicklung

Eine Entscheidung, die wir früh getroffen haben, war, die gesamte Testentwicklung intern zu halten. Wir wollten die Kontrolle über unsere Test-IP behalten, Herstellerbindung vermeiden und sicherstellen, dass sich das Testwissen parallel zu unseren Produkten entwickelte. Heute unterstützt unser Team Dutzende von Testvarianten für Embedded-Firmware der Regler, drahtlose Kommunikationsschnittstellen und AC/DC-Stromumwandlungskomponenten.

Diese Entscheidung ist eng mit unserem Fertigungsansatz verknüpft. Indem wir die Fertigung lokal und eng mit unseren Entwicklungsteams abgestimmt halten, halten wir eine kurze Feedback-Schleife zwischen Entwurf, Test und Produktion aufrecht. Da wir uns in derselben – oder in einer ähnlichen Zeitzone – befinden, können wir sofort Unterstützung leisten, Probleme in Echtzeit beheben und technische Änderungen schnell umsetzen, ohne die Produktion zu verlangsamen oder das Team zu überlasten.

Da wir die Kontrolle über die Testentwicklung haben und eng mit der Fertigung zusammenarbeiten, lautet unser Arbeitsansatz: „Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser“. Wir haben direkten Einblick in Produktion, Testverhalten und Prozesszustand, so dass wir sofort auf diese Daten reagieren können. Diese enge Integration wäre mit fragmentierten Tools oder ausgelagerter Testentwicklung schwierig zu erreichen.

Abbildung 1: Die lokale Fertigung ermöglicht Problemlösung in Echtzeit, schnellere Anlaufzeit und gleichbleibende Produktqualität.

Dies mit einem kleinen Team zu bewerkstelligen, erfordert jedoch viel Disziplin. Wenn jede Variante ein neues Testsystem oder einen maßgeschneiderten Programmcode erfordern würde, könnten wir nicht mithalten.

Frühe Lehren aus Zuverlässigkeitstests

Vor der Skalierung der Produktion haben wir viel in Zuverlässigkeit und beschleunigte Lebensdauertests investiert. Wir haben große Prüfstände gebaut, die 20 bis 30 Geräte parallel testen können, wobei Bedingungen wie elektrische Belastung und falsche Anwendung berücksichtigt wurden, um die langfristige Leistung zu überprüfen und aussagekräftige Garantiemodelle abzuleiten.

Diese frühen Programme prägten unser Denken. Wir haben gelernt, dass Wiederverwendbarkeit und Wiederholbarkeit nicht nur „Nice-to-Have“-Funktionen, sondern für einen effizienten Betrieb unerlässlich sind.

Warum fragmentierte Testansätze zurückbleiben

Traditionelle End-of-Line-Testaufbauten trennen Reglertests oft von der Leistungselektronikvalidierung. Wir erkannten schnell, dass dieser Ansatz im Zuge der Erweiterung unseres Produktportfolios auf Wechselrichter, Energiespeicher, Umrichter und andere Komponenten zu doppelter Testlogik, Synchronisationsproblemen und Wartungsaufwand führen würde.

Noch wichtiger ist, dass die Fragmentierung die Rückverfolgbarkeit erschwerte. Im Zuge zunehmender Testabdeckung ist die Fähigkeit, Ergebnisse zwischen Geräten, Versionen und Zeit zu korrelieren, zunehmend von entscheidender Bedeutung.

Standardisierung auf eine einheitliche NI-Architektur

Um diese Fallstricke zu vermeiden, haben wir auf eine produktbasierte Testarchitektur von NI standardisiert, die auf klar definierten Rollen und nicht auf fragmentierten Tools basiert.

Abbildung 2: Die produktbasierte NI-Systemarchitektur von Lunar Energy ermöglicht automatisierte Tests, Integration von Drittanbietern sowie zentrales Asset- und Datenmanagement.

NI PXI-Mess- und Gerätemodule bilden die deterministische Signalerfassungs-, Kommunikations- und Synchronisationsschicht, die das Rückgrat für präzise, wiederholbare Leistungs- und Reglertests bildet. Zusätzlich zu dieser Infrastruktur dient LabVIEW als Integrationsschicht, mit der wir sowohl Geräte von NI als auch von Drittanbietern in einer einzigen Testumgebung orchestrieren können.

NI TestStand fungiert als Sequenzier-Engine und bietet uns ein einheitliches Framework für die Ausführung von Tests über Dutzende von Varianten hinweg, während NI VeriStand Echtzeitsteuerung und Closed-Loop-Tests unterstützt, bei denen deterministisches Verhalten erforderlich ist. NI-SystemLink-Software ergänzt die Architektur durch Zentralisierung von Testdaten, Konfiguration und Systemtransparenz und ermöglicht so Rückverfolgbarkeit und langfristige Wartbarkeit über unsere wachsende Flotte an Prüfständen hinweg.

Zusammen schafft diese Architektur eine einheitliche Umgebung für Regler- und Leistungselektroniktests und integriert bei Bedarf dennoch Drittanbietergeräte, sodass wir das, was wir testen, von der Art und Weise, wie wir testen, voneinander trennen können. Wir können modulare Testsequenzen erstellen, die variantenübergreifend wiederverwendet werden können, anstatt sie umschreiben zu müssen, während die deterministische Synchronisation sicherstellt, dass Messungen, Steuerungsaktionen und Leistungsimpulse auch während der Systemskalierung und -entwicklung eng aufeinander abgestimmt sind.

Skalierung der Leistung ohne Skalierung der Belegschaft

Mit dem Produktionsanlauf wurden die Vorteile deutlich. Wir konnten mehr Produkte, mehr Varianten und mehr Testabdeckungen unterstützen, ohne die Teamgröße proportional erhöhen zu müssen. Ingenieure konnten unter Verwendung derselben Infrastruktur und Testlogik nahtlos von der Fehlerbehebung in der Entwicklung zur Produktionsvalidierung wechseln. Da Daten konsistent und zentral protokolliert werden, wurde die Rückverfolgbarkeit zu einer integrierten Funktion und nicht zu einem nachträglichen Einfall.

Über sich hinauswachsen

Heute können wir mit unseren Testsystemen in der Größenordnung und im Tempo eines weitaus größeren Unternehmens agieren. Die Tools treten in den Hintergrund, was genau das ist, was wir wollen – sie ermöglichen die Ausführung und stellen keinen Arbeitsaufwand dar. Wir nutzen bewährte, innovative Tools, nicht, um mit Infrastruktur zu experimentieren, sondern um zuverlässige Produkte schneller und mit Zuversicht auszuliefern.

Abbildung 3: NI-betriebene Prüfstände ermöglichen eine schnellere Skalierung von Lunar Energy mit wiederverwendbarer, leistungsstarker Validierung über alle möglichen Produktvarianten hinweg.

Im Sinne der Weiterentwicklung gebaut

Im Zuge des Wachstums von Lunar entwickeln sich auch unsere Produkte und Anforderungen weiter. Die bereits vorhandene Testplattform entwickelt sich mit uns weiter und bietet die langfristige Stabilität, die für eine störungsfreie Skalierung notwendig ist. Wir können neue Funktionen, neue Varianten und neue Validierungsanforderungen hinzufügen, ohne neu beginnen zu müssen oder fragil zu werden.

Dank dieser Flexibilität werden Tests niemals zum Innovationsengpass – weder heute noch in den kommenden Jahren.