优化生产测试，进一步提高设备质量
曾几何时，只要在线测试机上的绿灯亮起，操作员竖起拇指示意，便足以证明产品达到发货要求，但这种日子已经一去不复返了。测试的严格性、精确性、稳定性以及相应的文档记录是目前大多数制造商的首要任务，其重要性只增不减。
在整个市场范围内，高品质电子产品的增长趋势正在改变消费者的期望，同时也增加了测试工程所面临的挑战。
为了保持竞争力，设备必须满足比以前高得多的质量标准、具有更多的功能，同时价格经济实惠。例如，GN Audio (Jabra)推出小型无线耳机，开创了一个新的市场类别，他们对音频质量的期望设定，必须与其他体积较大的同类产品旗鼓相当。高清晰音乐、可靠的无线网络和更长的电池续航时间曾经是产品的差异化竞争因素；现在却成为了基本筹码。这无疑给致力于保持产品质量的测试工程带来了压力，同时测试站的复杂性和精确度也在增加。
耳机的案例对我们每个人来说都并不陌生，大家都曾有过这种经历或类似产品的经历：价格越高，我们对功能、硬件可靠性、软件稳定性和总体设计的期望值就越高。设计部门和测试工程部门都对整体产品质量有着至关重要的影响：
- 要想拿出实用、可靠的产品设计，就必须具有创造力、了解下游流程，并熟悉来自制造过程和产品退货的故障数据。
- 为了确保每个产品都按照此设计进行装配，您需要了解测试对象、测试方式，并对测量的准确性有信心。
通过合作，确保设备质量
在许多公司，测试工程与研发团队泾渭分明。项目仍夹在各团队之间，而不是相互协作完成。如果在做产品决策时测试工程团队不在场，便会存在问题。要提高产品质量，最有效的方法是在测试部门与设计部门之间及早进行紧密协作，因为这样可以为实现全面测试提供保障。
以医疗器械行业为例，生命支持类医疗设备（如起搏器）将产品质量放在首位是有充分理由的。Medtronic全球测试团队的负责人Chris Robinson非常清楚这一点：
数据所扮演的角色将直接影响患者的安全；[如果现场出现异常或问题]我们会立即开始进行故障分析，首先要查看的便是生产测试数据。
-Chris Robinson，Medtronic全球测试经理，美国
如果您跟Medtronic、Boston Scientific或Mindray的测试工程师交流，一定会听到“测试顾问”、“测试卫士”或“生产顾问”等说法，指的是为了确保产品能够得到正确测试而从一开始就参加产品设计会议的测试工程师。“可测试性设计”并不是什么新概念，但要使其有效，需要所有相关人员在实践中积极参与，而不仅仅是将其停留在理论流程图和PowerPoint幻灯片上。在这些会议讨论期间需要考虑的关键方面包括：要测量的功能的广度、确保系统正常运行的测试限制值以及设备连接点在测试期间的可访问性。同时与设计团队管理层进行沟通，重点强调测试可以提供的价值（例如，更容易进行设计迭代和确保准时进行产品发布）；一些测试团队甚至会主动帮助进行设计的特性分析和验证（至少在最初阶段是这样），从而确保在会议桌上拥有一席之地。
在记录测试的规格参数后，“研发－测试”关系并不会就此终止。测试数据必须能够追溯到产品设计。为了论证这一点，我们来看看两个客户案例分析：
- S&C Electric是一家致力于为电力系统生产高质量开关、保护和控制产品的卓越制造商。其产品庞大、复杂、昂贵，客户则是S&C有着长期紧密关系的公用事业单位。S&C Electric产品的故障可能会导致电网中断或安全问题。因此，在长期部署过程中，维护和维修工程部门可以直接向研发部门提供数据，从而进行设计迭代。
- Dyson是一家卓越的高品质家用电器制造商。与S&C公司的产品相比，Dyson的产品更小巧、更便宜，但在市场上定价很高 — 由于其质量好，信誉高，就变成为了一种奢侈品。用户不希望用到维修工程师；他们希望产品能够在数年内一直保持最佳运行状态，然后直接更换产品。在这种情况下，研发部门希望通过生产测试来获得所需的数据，从而识别潜在的故障原因。今天导致产量下降的原因可能会在明天导致客户不满。
现在问问自己：您的产品是属于工业电源开关还是吸尘器？如果您更接近第二种情况，您是否以有效的方式向研发部门提供测试数据反馈？即使没有，您很快也会收到这种请求，并且该请求可能不仅包括对数据库的访问，还包括有意义的可搜索测试结果、趋势和观察数据。
这种需要在整个组织内收集测试数据的需求，推动了数字化转型计划。随着公司不再只是将“物联网”和“工业4.0”等流行语停留在纸面上，而是在测试站中实现了有意义的连接，他们便会对产品制造有更好的了解，进而提高质量。
图1.测试站数字化转型可以立即开始，并以数据和系统管理为切入点。
建立所需的IT基础设施来充分利用数字化转型可能需要一些时间，但有些事情是您现在就可以去做并看到回报的：
- 使用一种能让来自整个公司的数据源都具有可比性的数据格式。
- 在记录情境元数据的同时记录测试数据，这样当发生故障时，您就可以了解操作员、组装和测试时所用的机器/仪器，甚至可以了解有关制造条件的环境数据。
- 研究NI SystemLink软件等工具，在测试站和数据库之间实现标准连接，从而直观呈现和报告变化趋势。
确定不可信测试数据的根本原因
为了解释如何根据规范参数获取准确、可靠的数据，我们先来看一个大型电气机械制造商:他们的功能测试小组需要对封闭的电气控制单元进行生产线终端测试。但这些印刷电路板组件(PCBA)是由另外的工厂制造，然后运到一起来进行最后组装。在测试10次后，同一个设备有6次通过，4次失败。其他团队因此就会质疑测试数据的有效性，问题很快被上报，并引起了公司高层对测试的不必要关注。为了恢复大家对测试质量的信心，工程师们不得不迅速进行故障分析。
像这样的测量错误可能来自信号路径上的任何一处。在不完全拆卸的情况下，夹具布线中引入的噪音或夹具内设计不良的布线板很难解决。然后，还必须考虑交换架构、大规模连接装置、电缆热条件（热电偶效应），等等。在本案例中，我们只需考虑两个常见的原因：测量精度和软件漏洞。
测量精度
尽管现有技术可以解决这个问题（在大多数情况下），但错误仍然比比皆是。这通常是由于以下两方面造成的：因文档记录混淆而导致的仪器规格误识别，或由于预算限制而导致的过度妥协。例如，两个外观相似的16位ADC电压输入卡可能具有完全不同的绝对精度。市场上新推出的低成本数据采集方案，其规格表的详细信息各不相同，这会对可能已经开始看到误报而又毫无防备的制造商造成风险。有两种最佳做法可以提供帮助：
- 将采购和技术部门聚到一起来讨论所做的选择，而不是依赖有可能会遗漏重要细节的电子邮件或文档。
- 成熟仪器供应商在质量、模拟和前端设计方面具有良好记录，并且发布了详细说明如何计算精度的高质量规格说明书，公司应与此类供应商开展合作。
定时精度常常被忽视。触发和同步功与整待测设备的激励信号、响应和测量同步。如果测量数据不准确，那么我们就无法相信故障的因果关系。但通过将尽可能多的仪器整合成一个组成结构（如PXI，并在整个机箱背板上共享定时信号，而不是通过外部线路进行共享），可以减小定时误差。
图2.定时精度问题可以通过连接在机箱背板上的仪表来解决。
软件漏洞
漏洞通常存在于软件分析中，而不是物理信号内。如果要实现零错误的代码，就需要提高技能水平，了解和借鉴行业最佳实践以及广泛的测试。软件问题出现的最常见原因便是过于仓促、培训不足和复用率低。因此，随着ROI的提高，工程师在每段代码上投入更多的时间增多了，复用或标准化便成为提高产品质量的关键，
图3：解决方案示意图（强调了对于新产品设计，只有XML配置文件和待测设备连接件必须重新开发）。
在讨论自己团队的工作时，Neil Evans（Philips测试经理）提倡采用松散耦合的模块化架构：
我们开发了一款软件架构，其代码模块之间的相互依赖性非常小，这样一来，每个函数都能独立地运行，而不依赖于运行环境。而且，这些编写好且经过充分验证的代码可大量复用，从而帮助企业缩短产品上市时间，提高代码质量，并增加通过重新认证的概率。
-Neil Evans，Philips高级经理，美国
我们随时竭诚为您服务
产品质量没有捷径可走。然而，结合精心设计的仪表、谨慎制定的流程和协作数据共享，至少可让您实现大部分目标。测试不是独立的活动，而需要团队的共同努力。将您的集成合作伙伴和产品供应商视为领域的专家，并期望获得更高级别的支持和服务。
优秀的生产测试团队不仅会自己开发测试站，还会根据制定正确的测试策略来积极推动业务发展。凭借业界领先的系统和服务，NI已经帮助全球众多公司优化其测试组织。
-Kyle Voosen，NI电子产品生产测试总监
NI致力于在这一过程中为您提供支持，从而改进您的测试站、测试数据、测试策略以及总体产品质量。您不必在充满危险的测试之海中独自航行。让我们来谈谈待测设备质量提高后如何为您带来测试挑战，以及NI可以如何提供帮助。 立即访问我们的“电子功能测试”页面或联系我们。