Mise à l’échelle du test de conversion de puissance à la vitesse de démarrage

Conçu pour la mise à l'échelle dès le premier jour

Lorsque j’ai rejoint Lunar Energy il y a plus de cinq ans, nous étions encore en train de définir ce que l’entreprise pourrait devenir. Dès le début, nous avons clairement mis l’accent sur le développement de systèmes de conversion et de stockage d’énergie plus performants et plus durables afin de soutenir la croissance plutôt que de la limiter par la suite.

Cette philosophie s’étendait directement aux tests. En tant que start-up, nous n’avions pas le luxe de disposer de grandes équipes ou une propriété fragmentée. Notre organisation de test est devenue le partenaire de validation de facto à l’échelle de l’entreprise, soutenant le développement, la qualification, la fiabilité et les tests de production de bout en bout.

Prise en charge du développement de tests en interne

Une décision que nous avons prise tôt a été de garder tout le développement de tests en interne. Nous voulions garder le contrôle de notre IP de test, éviter le blocage des fournisseurs et nous assurer que les connaissances en matière de test évoluent parallèlement à nos produits. Aujourd’hui, notre équipe prend en charge des dizaines de variantes de testeurs comprenant le firmware intégré du contrôleur, les interfaces de communication sans fil et les composants de conversion d’alimentation CA/CC.

Ce choix est étroitement lié à notre approche de la fabrication. En gardant la production locale et en nous alignant étroitement avec nos équipes d’ingénierie, nous maintenons une courte boucle de rétroaction entre la conception, les tests et la production. Être dans le même fuseau horaire, ou à proximité, nous permet de fournir un support immédiat, de résoudre les problèmes en temps réel et de mettre en œuvre rapidement les changements techniques sans ralentir la production ou surcharger l’équipe.

La prise en charge du développement de tests et d’une collaboration étroite avec le secteur manufacturier nous permet de fonctionner dans un état d’esprit axé sur la confiance, mais la vérification. Nous disposons d’une visibilité directe sur les rendements, le comportement des testeurs et l’état des processus afin de pouvoir agir immédiatement sur ces données. Cette intégration étroite serait difficile à réaliser avec un outillage fragmenté ou un développement de tests externalisés.

Figure 1 : La fabrication à proximité permet de résoudre les problèmes en temps réel, d’accélérer la rampe et de garantir une qualité de produit constante.

Assurer ce processus avec une petite équipe nécessite de la discipline. Si chaque variante nécessitait un nouveau système de test ou du code sur mesure, nous ne serions pas en mesure de suivre.

Premiers enseignements des tests de fiabilité

Avant d’augmenter la production, nous avons investi massivement dans la fiabilité et les tests de durée de vie accélérés. Nous avons construit de grands bancs de test capables de tester 20 à 30 unités en parallèle, en appliquant des conditions de contrainte et d’abus électriques pour valider les performances à long terme et dériver des modèles de garantie significatifs.

Ces premiers programmes ont façonné notre réflexion. Nous avons appris que la réutilisabilité et la répétabilité n’étaient pas seulement des fonctionnalités « agréables à avoir » mais étaient en fait essentielles pour fonctionner efficacement.

Pourquoi les approches de test fragmentées sont insuffisantes

Les configurations de test traditionnelles en fin de ligne séparent souvent les tests de contrôleurs de la validation de l’électronique de puissance. Nous avons rapidement constaté que cette approche créerait une logique de test dupliquée, des défis de synchronisation et des frais généraux de maintenance à mesure que notre portefeuille de produits s’étendait aux onduleurs, au stockage d’énergie, aux convertisseurs, etc.

Plus important encore, la fragmentation rendait plus difficile le maintien de la traçabilité. Lorsque la couverture des tests augmente, la capacité de corréler les résultats entre les périphériques, les révisions et le temps devient critique.

Standardisation sur une architecture NI unifiée

Pour éviter ces écueils, nous avons normalisé une architecture de test basée sur les produits de NI qui repose sur des rôles clairement définis plutôt que sur des outils déconnectés.

Figure 2. L’architecture système basée sur les produits NI de Lunar Energy permet des tests automatisés, une intégration tierce et une gestion centralisée des actifs et des données.

Les modules de mesure et d’instrumentation NI PXI fournissent la couche déterministe d’acquisition, de communication et de synchronisation de signaux qui constitue l’épine dorsale pour des tests précis et reproductibles d’alimentation et de contrôle. En plus de cette infrastructure, LabVIEW sert de couche d’intégration qui nous permet d’orchestrer à la fois des instruments NI et tiers dans un seul environnement de test.

NI TestStand agit comme le moteur de séquencement et nous fournit un framework cohérent pour exécuter des tests sur des dizaines de variantes, tandis que NI VeriStand prend en charge le contrôle en temps réel et les tests en boucle fermée là où un comportement déterministe est requis. Le logiciel NI SystemLink complète l’architecture en centralisant les données de test, la configuration et la visibilité du système, permettant ainsi la traçabilité et la maintenabilité à long terme sur notre parc croissant de stations de test.

Ensemble, cette architecture crée un environnement unifié pour les tests de contrôleurs et d’électronique de puissance tout en intégrant des instruments tiers lorsque cela est nécessaire, ce qui nous permet de séparer ce que nous testons de la manière dont le test est exécuté. Nous pouvons construire des séquences de test modulaires qui sont réutilisées dans différentes variantes au lieu d’être réécrites, tandis que la synchronisation déterministe garantit que les mesures, les actions de contrôle et les stimuli de puissance restent étroitement alignés même si les systèmes se multiplient et évoluent.

Mise à l’échelle de la production sans augmenter les effectifs

Au fur et à mesure que la production montait, les avantages devenaient évidents. Nous pouvions prendre en charge plus de produits, plus de variantes et plus de couverture de test sans augmenter proportionnellement la taille de l’équipe. Les ingénieurs pouvaient passer sans difficulté de la mise au point du développement à la validation en production en utilisant la même infrastructure et la même logique de test. Puisque les données sont enregistrées de manière cohérente et centralisée, la traçabilité est devenue une fonctionnalité intégrée plutôt qu’une réflexion a posteriori.

Aller au-delà de nos capacités

Aujourd’hui, nos systèmes de test nous permettent d’opérer à l’échelle et au rythme d’une entreprise beaucoup plus grande. Les outils passent en arrière-plan, ce qui est exactement ce que nous souhaitons : ils permettent l’exécution plutôt que de devenir le travail lui-même. Nous récoltons des outils éprouvés et de pointe, non pas pour expérimenter avec l’infrastructure, mais pour livrer des produits fiables plus rapidement et en toute confiance.

Figure 3 : Les stations de test alimentées par NI aident Lunar Energy à évoluer plus rapidement grâce à une validation réutilisable et hautes performances pour toutes les variantes de produits.

Conçu pour évoluer

À mesure que Lunar continuera de croître, nos produits et nos exigences évolueront. La plate-forme de test que nous avons en place évolue avec nous, offrant ainsi la stabilité à long terme nécessaire pour évoluer sans perturbation. Nous pouvons ajouter de nouvelles capacités, de nouvelles variantes et de nouvelles exigences de validation sans recommencer ni introduire de fragilité.

Cette flexibilité garantit que les tests ne seront jamais le goulot d’étranglement de l’innovation, aujourd’hui ou dans les années à venir.