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

阅读​这篇有关​Philips Ultrasound​在​生产​测试​中​成功​实现​标准​化​的​案例

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”页面联系​我们