​Automatisez en amont de la conception et de la validation : De First Trace à une application de test utilisable

Si l’automatisation n’est prioritaire que lorsque la production commence, les équipes d’ingénieurs de test en aval en paient le prix. Les workflows manuels ad hoc créent des résultats incohérents, masquent les situations de compétition et obligent les ingénieurs à mettre au point l’automatisation sous la pression des délais. Pire, les solutions de contournement s’accumulent lorsque les instruments et les périphériques ne sont contrôlés que manuellement, et ces raccourcis survivent rarement à une utilisation automatisée.

Le correctif est simple dans son concept et puissant dans sa pratique : faire de l’automatisation un comportement de premier ordre lors de la conception et de la validation. Utilisez un logiciel interactif optimisé pour les tests avec des instruments conçus pour être automatisés afin que le travail de première trace devienne répétable et prêt à évoluer.

Bien que de nombreuses équipes s’appuient sur des ingénieurs de conception pour créer et maintenir leurs propres stratégies et logiciels de prise de mesures, puis revenir à ce qui a été créé plus tard pour automatiser les tests, la construction du système initial en tenant compte des outils et tactiques d’automatisation de qualité présente les avantages suivants : 

• Répétabilité : les étapes standard réduisent la variabilité quotidienne 
• Traçabilité : les métadonnées et les configurations enregistrées rendent les résultats comparables entre les bancs 
• Itération plus rapide : les modèles d'application réutilisables, la création facile d'interface utilisateur et les profils enregistrés accélèrent le changement 
• Moins d'erreurs de configuration : les modèles et les réinitialisations empêchent les incompatibilités 
• Une meilleure couverture : l’automatisation précoce expose les cas de bord que la conduite manuelle manque souvent 
• Moins de retouches : le logiciel de mesure de conception évolue vers une application structurée ou un séquenceur au lieu d’être jeté 

Pour être clair, il ne s’agit pas d’une recommandation d’éviter tout test manuel, mais plutôt d’une tentative d’intégrer un niveau d’automatisation approprié comme atout pour éviter les effets négatifs très prévisibles en aval lorsque l’automatisation est traitée comme un obstacle à la rapidité de la conception et de la validation. 

Le processus d’automatisation des tests peut être divisé en « phases » d’automatisation de haut niveau suivantes. Parfois, il peut être approprié de terminer seulement le premier, alors que pour les applications plus complexes, atteindre le plus haut niveau d’automatisation offre des avantages significatifs. Le processus d’automatisation comprend les étapes suivantes : 

• Accélérateurs d’automatisation pour la configuration interactive et l’enregistrement pendant la mise en place  
• Prototypage rapide et développement de mesures pour explorer et caractériser les comportements 
• Applications structurées permettant une caractérisation et un enregistrement automatisés étendus 

Voyons comment réussir ce workflow à l’aide des logiciels NI. 

Mise en place et enregistrement avec InstrumentStudio et FlexLogger 

La mise en route initiale d'un périphérique peut être un moment chaotique. Généralement, les ingénieurs sont préoccupés par la compréhension des nombreux comportements de leur appareil, à la fois attendus et inattendus. InstrumentStudio permet aux utilisateurs de configurer et de synchroniser plusieurs instruments (oscilloscopes, SMU, pattern numérique) de manière interactive. FlexLogger aide les utilisateurs à configurer des voies basées sur le transducteur et DAQ (vibration, température, déformation) pour enregistrer dynamiquement des signaux mixtes avec des métadonnées riches et une interface sans code ou à faible code. Les deux outils aident les équipes à passer rapidement des mesures interactives à l’automatisation reproductible sans avoir besoin de partir d’un canevas de codage vierge, quel que soit le langage utilisé.  

Ces outils permettent l’automatisation en prenant le travail effectué de manière interactive et en permettant la recréation de ces configurations complexes dans le logiciel, généralement en trois appels d’API ou moins. En outre, ils adoptent une approche de type « projet » des tâches, où un utilisateur ne se contente pas d’enregistrer un seul ensemble de paramètres d’instruments sur disque, mais fournit un tableau de bord au niveau du système pour tous les instruments et E/S, ce qui accélère les sessions interactives ultérieures.  

Imaginez un instant qu’un ingénieur ait passé la majeure partie d’un après-midi à configurer la lunette, le DMM, l’analyseur de spectre et la SMU pour détecter les transitoires d’allumage dans un périphérique. Comment reviendraient-ils sur ce même point plus tard ? Comment partageraient-ils cette configuration avec un collègue ? Comment feraient-ils pour qu’un ingénieur junior reproduise le processus et ait confiance dans les résultats ?  

Imaginez maintenant que le lendemain, le même utilisateur entre dans le laboratoire, ouvre un seul fichier, et tout son ensemble hétérogène d’équipements de test est configuré et prêt à fonctionner. InstrumentStudio et FlexLogger offrent cette expérience transparente. 

Figure 1. InstrumentStudio montrant un accès interactif instantané à la configuration et à l'analyse d'instruments dans un espace de travail centré sur le projet

Notre liste de contrôle recommandée pour la mise en place du banc (matériel/plate-forme agnostique et axé sur la répétabilité) comprend les étapes suivantes.  

1. Réinitialiser tous les instruments aux valeurs par défaut connues — La persistance des paramètres des exécutions précédentes peut compliquer la réalisation de mesures reproductibles. Les configurations déterministes sont critiques dans les premières étapes lorsque les utilisateurs ne peuvent pas compter sur le périphérique pour être cohérents. 
2. Vérifier les mappages de voies et les brochages pour les E/S numériques et les signaux analogiques — De nombreux instruments permettent des mappages de noms d'E/S sur le périphérique à porter sur un instrument, ce qui peut rendre le développement rapide beaucoup plus clair et traçable.  
3. Charger des configurations d'instruments standard à partir de profils enregistrés — Existe-t-il des configurations spécifiques qui ont déjà été définies ou qui proviennent d'autres ? En fonction du type de périphérique ou de la configuration de test utilisée, les utilisateurs peuvent déjà être mieux préparés pour les prochaines étapes. Cela réduit considérablement la douleur associée à la « réinitialisation aux valeurs par défaut ». 
4. Vérifiez la synchronisation et le cadencement entre les instruments : lorsque les utilisateurs peuvent tirer parti de fonctionnalités puissantes telles que le déclenchement d’instrument à instrument, il est toujours bon de valider des performances de cadencement stables. Ceci est encore plus important lorsque les utilisateurs peuvent envoyer des déclenchements et recevoir des événements du matériel sous test (DUT) ; les comportements du firmware variable peuvent faire capoter un système optimisé si ce n’est pas le cas. 
5. Exécutez un mini-test de répétabilité, exécutez les mêmes étapes deux fois et comparez les traces — Avant d'exécuter de grands tests, assurez-vous que les résultats sont conformes aux attentes, répétables et enregistrés correctement peut éviter des problèmes majeurs. Trop souvent, l’automatisation est évitée en raison d’échecs historiques basés sur de nombreuses mauvaises données enregistrées et des jours perdus. Les utilisateurs doivent avoir une suite spécifique de tests prête à être validée avant d’automatiser. 
6. Enregistrer les résultats dans TDMS ou CSV avec le modèle de métadonnées appliqué — La cohérence est essentielle lors de l'enregistrement des données. Si les résultats ne peuvent pas être comparés ou corrélés entre les systèmes, ou même entre les différentes exécutions, les données perdent de leur valeur pratique. Une harmonisation efficace des données dépend de décisions intentionnelles prises dès la première trace. 
7. Enregistrez l'instantané de configuration: le projet InstrumentStudio et la configuration FlexLogger - Une fois les résultats pris, avoir un instantané de la configuration qui a donné ces résultats peut maximiser la probabilité de reproduction et de confiance des résultats. La connexion complète entre les mesures manuelles et les données système permettra aux futurs projets d'utiliser et de comparer plus efficacement ces résultats. 

Une fois les tâches initiales de mise en route terminées, il est important de décider comment les données seront enregistrées. La liste suivante montre les champs de métadonnées courants pour les données de test : 

• ID de projet, ID de DUT ou série, révision de Firmware 
• Nom et version du test, opérateur, date et heure, emplacement du laboratoire 
• Détails sur l'instrument : options installées, versions du driver, numéros de modèle, état de l'étalonnage 
• Paramètres de synchronisation 
• Conditions environnementales: température, humidité 
• Exécuter les tags (baseline ou variant) et les notes 

InstrumentStudio et FlexLogger peuvent également fonctionner en parallèle et en comele là où cela peut aider, ce qui est parfois appelé un « workflow tressé ». En configurant les instruments et en vérifiant le cadencement dans InstrumentStudio et en enregistrant les voies DAQ synchronisées avec FlexLogger, les premières traces sont traçables et réutilisables. Fondamentalement, chaque application fournit une accélération de flux de travail différente, mais l’ingénieur averti apprend comment et quand chacune est la meilleure utilisée, ainsi que comment tirer parti de leur extensibilité pour intégrer des E/S non activées prêtes à l’emploi. Par exemple, InstrumentStudio est généralement associé aux seuls instruments modulaires PXI ; cependant, les utilisateurs peuvent créer des plug-ins personnalisés pour se donner et donner à leurs organisations une expérience entièrement intégrée au sein d’une seule plate-forme (plug-ins DUT, plug-ins d’instruments tiers, plug-ins de visualisation). 

Figure 2. FlexLogger montrant un panneau créé dynamiquement présentant la configuration et l'enregistrement interactifs DAQ

Prototypage rapide et développement de mesures pour explorer et caractériser les comportements 

Lorsque le processus interactif devient plus stable, le développement d’applications d’automatisation de mesure légères est courant. Les meilleures applications de mesure sont de petites applications qui prototypent rapidement, reconfigurent à la volée et visualisent instantanément les sorties. LabVIEW offre une intégration matérielle transparente, des bibliothèques de traitement complètes et une création d'interface utilisateur facile, permettant aux utilisateurs de glisser et déposer des commandes, des indicateurs et des graphes pour assembler rapidement une application de test utilisable, comme le montre la figure 3. Le but est de dépasser un seul script tout en restant agile.

Figure 3. Capture d'écran d'un exemple de panneau de test écrit dans LabVIEW pour un prototypage rapide qui a migré dans un plug-in InstrumentStudio.

LabVIEW et NI NigelTM AI peuvent aider à structurer l’application d’automatisation et à utiliser efficacement les fonctionnalités du matériel NI, aidant ainsi les utilisateurs à réduire la plaque chauffante et à éviter les pièges courants lors de la construction. 

Nous recommandons les éléments suivants dans le cadre d'une structure suggérée pour les applications de mesure. Ce sont là des considérations pertinentes et non une liste exhaustive : 

• Disposition de l'interface — Elles peuvent être regroupées par fonction et objectif. Le placement de valeurs de configuration et de résultats de mesure spécifiques permet l’accessibilité et la facilité d’utilisation. Les panneaux de configuration secondaires peuvent également être utilisés pour afficher et modifier des variables et des sorties qui ne sont pas fondamentales à l'opération. 
• Commandes — Elles incluent le démarrage et l'arrêt, la sélection des tests, les consignes et le basculement de l'enregistrement, ainsi que l'enregistrement et le chargement du profil. 
• États — Ce sont l'initialisation, la configuration du noyau, le calcul des paramètres, les boucles de mesure, l'enregistrement actif et le démontage. 
• Gestion des erreurs — Cela inclut les files d'attente d'erreur par module et un indicateur récapitulatif. 
• Modèle de données — Il fournit un enregistrement TDMS avec un buffer menu déroulant en mémoire pour les graphes déroulants en direct. 
• Réutilisation — Permet aux utilisateurs d'enregistrer et de charger des profils de test, ainsi que de mettre en version le projet d'application. 

Une fois les applications de mesure rendues utiles et répétables, décomposez leurs comportements en modules pouvant évoluer en une application structurée ou en un sequenceur de test. Par exemple, un utilisateur pourrait briser le flux dans l’initialisation, la configuration de base, le calcul des paramètres à partir des entrées déclarées par l’utilisateur, les boucles de mesure qui enregistrent activement les résultats et les métadonnées, et les rapports fiables. Les modèles de gestion des erreurs, de gestion des conditions et de génération de rapports permettent de gagner du temps et de réduire les défauts. 

Il y a des compromis à considérer quand une équipe peut choisir de rester interactive, de coder une application de test, de passer au séquençage ou de faire les trois : 

• Restez interactif — Si l'une des situations suivantes est vraie, envisagez de n'utiliser que des logiciels interactifs comme InstrumentStudio ou FlexLogger. 
  • Les utilisateurs n'ont besoin que d'un ou deux instruments 
  • Approfondissement exploratoire 
  • Travail mono-opérateur 
  • Instantanés de base des données ou enregistrement simple des données 
• Codez une application de test LabVIEW — Lorsque vos besoins dépassent les limites des outils interactifs, LabVIEW offre une excellente option pour construire votre propre expérience interactive personnalisée ou la création de plug-ins. Ceci est généralement dû aux exigences de traitement, de visualisation ou d’interaction entre plusieurs instruments. 
  • Exécutions répétées 
  • Balayages de paramètres 
  • Enregistrement augmenté et plus qu'une interface utilisateur de base 
  • Réutilisation en petite équipe 
• Passer au séquencement : à un moment donné, l’interaction globale de votre plate-forme justifie l’exécution par un Test Executive réel, où la responsabilité de l’automatisation globale et de l’automatisation des mesures sont différentes. Un logiciel comme NI TestStand est spécialement conçu pour cette phase de vos besoins en automatisation. Voici quelques situations qui pourraient conduire à utiliser un Test Executive : 
  • Plusieurs DUT ou stations 
  • Exécution parallèle de séquences 
  • Déploiement officiel de logiciels 
  • Enregistrement des données abstraites et suivi des résultats 

LabVIEW+ Suite regroupe les outils qui réduisent les frottements de l'automatisation précoce et de l'échelle selon les besoins: InstrumentStudio pour la configuration et la visualisation des instruments, FlexLogger pour l'enregistrement centré sur les capteurs avec synchronisation et métadonnées, et LabVIEW pour les applications de test interactives et l'analyse avec une création facile de l'IU. Lorsque le moment est venu de s’adapter, de s’étendre et de déployer une infrastructure pour l’automatisation soit en validation, soit en production, d’autres logiciels de la suite, tels que NI TestStand et NI DIAdem, sont prêts à économiser du temps de développement et des coûts globaux. L’utilisation de logiciels conçus pour fonctionner ensemble et spécialement conçus pour le test et la mesure offre une approche plus fiable que la construction de systèmes à partir de zéro avec des outils polyvalents. 

Le processus d’automatisation discuté précédemment peut maintenant être appliqué pour illustrer le fonctionnement d’une application d’exemple. 

Le matériel sous test pour cet exemple est un détecteur de fumée avec un comportement d'alimentation au lithium, une alarme sonore et des capteurs environnementaux. L’ingénieur de test doit se connecter à un simulateur de batterie SMU, un oscilloscope ou un déclenchement analogique, une température, des E/S numériques, des voies analogiques pour l’humidité et le monoxyde de carbone. Pour ce scénario, il est supposé que l’équipe utilise des instruments modulaires NI PXI, tels que des oscilloscopes et des SMU, ainsi que des modules NI CompactDAQ pour l’acquisition de signaux d’E/S numérique et de transducteur. 

Phase 1 : Accélération interactive à l’aide d’outils optimisés pour l’automatisation 

Les ingénieurs habitués à travailler avec des instruments de banc peuvent facilement passer à l'utilisation de l'interface InstrumentStudio unifiée. En un seul clic, InstrumentStudio balaie les ressources PXI disponibles et remplit automatiquement un tableau de bord d'instruments, donnant aux utilisateurs un accès immédiat pour commencer à développer des mesures et des expériences. 

Pour cet exemple, les entrées SMU, oscilloscope et analogique sont disponibles pour la configuration et la visualisation. InstrumentStudio fournit une expérience de face-avant et un enregistrement instantané des données, tandis FlexLogger exécute l'enregistrement des données sur une période de temps, en capturant certaines conditions des E/S CompactDAQ par défaut. InstrumentStudio met la carte sous tension avec la SMU, sonde divers signaux et ports pour garantir des valeurs et des comportements corrects, et surveille également divers signaux analogiques pendant ce processus. Une fois cette étape terminée, l’équipe peut vouloir effectuer des tests dans diverses conditions environnementales, à ce moment-là elle commencerait à utiliser FlexLogger pour configurer l’acquisition de signaux électromécaniques supplémentaires. Pour chaque application, la configuration est basée sur un projet, et en enregistrant simplement le projet, l’équipe crée un point de départ pour de futurs tests, soit pour elle-même, soit pour d’autres. 

Phase 2 : Scripts et utilitaires de mesure compatibles Automation 

Après avoir établi la configuration appropriée pour exécuter les tests, les configurations exportées et enregistrées peuvent être utilisées dans de simples scripts et programmes. L'instrumentation NI PXI peut importer de manière transparente les fichiers de configuration créés à partir d'InstrumentStudio pour amener instantanément le matériel dans un état connu. Ensuite, l’équipe peut commencer à développer des mesures simples qui ajustent, balayent et exécutent par programmation les tests nécessaires avec une combinaison d’interactivité et de visualisation personnalisées de l’interface utilisateur et de création simplifiée.  

Pour les sessions d'enregistrement de données, FlexLogger peut être automatisé directement à partir des appels d'API donnant à l'ingénieur de test la possibilité d'aller au-delà de toutes les limitations qu'il a pu rencontrer en utilisant la large gamme de fonctionnalités que FlexLogger fournit par défaut. Les logiciels NI permettent aux utilisateurs de commencer à travailler rapidement et leur permettent d’étendre leurs capacités pour répondre à leurs exigences spécifiques plutôt que de les limiter à des fonctionnalités fixes. 

Phase 3 : Intégration d’automatisation formalisée 

Selon le niveau de maturité de l’automatisation d’une organisation, il peut être essentiel d’établir des lignes directrices et des outils pour passer à cette phase suivante. Cependant, lorsque les ingénieurs tirent parti du matériel et des logiciels optimisés pour une automatisation complète, des progrès peuvent être réalisés en douceur. Par exemple, si les mesures créées à l'étape précédente adoptent une politique de limites fonctionnelles fortes, il est alors possible de séparer la configuration de la mesure de l'exécution et du traitement de l'instrument et de s'intégrer dans le framework de plug-in de mesure pour InstrumentStudio et FlexLogger. Si FlexLogger a été correctement exploité, l'extension de vos sources de données, processeurs de données ou puits de données à votre système de test permettra de répondre à vos besoins complets d'enregistrement avec le plus bas niveau de création de code possible. L’équipe de test peut prendre en compte les recommandations suivantes : 

• Décomposer l'utilitaire en modules qui gèrent l'initialisation, la configuration, le calcul des paramètres, les boucles de mesure et l'enregistrement. 
• Adopter des modèles pour la gestion des erreurs et la gestion des conditions; préparer des étapes de rapport. 
• Passez à un séquenceur de test si une parallélisation ou une exécution multiposte est requise.

Figure 4. Dispositif électronique caractéristique comme PCB détecteur de fumée pendant le cycle de production.

Donner la priorité à l’automatisation au début du cycle de vie de l’ingénierie rapporte constamment des dividendes : les équipes qui intègrent l’automatisation dès la première trace pour réduire les reprises, gagner en répétabilité et accélérer les itérations. En s’appuyant sur des logiciels spécialement conçus pour le test et la mesure, associés à du matériel conçu pour automatiser, les ingénieurs libèrent une efficacité mesurable et évitent les pièges des workflows improvisés, manuels d’abord. Et au lieu d’assembler un patchwork d’outils de bricolage, l’utilisation d’une suite logicielle cohérente d’un fournisseur de confiance assure l’interopérabilité, réduit les risques techniques et positionne les équipes pour passer de la mise en place exploratoire jusqu’aux applications structurées et au séquencement complet. L’automatisation précoce et intentionnelle n’est pas seulement une bonne pratique, c’est un avantage stratégique qui se combine à chaque phase de conception et de validation. 

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