GN Audio 採量產測試標準化作業保障品質

Csaba Fodor– GN Audio 資深測試工程師兼平台負責人

Christian Wolf – GN Audio 全球製造測試部經理 

 

使用者解決方案焦點

  • 挑戰:因應測試範圍、開發時程以及全公司上下共用資料等各方面的需求,以利測試更複雜、更大量的 DUT。  

  • 解決方案:以 NI 量測硬體、TestStand 與 CIM.AS 的 CATS 軟體為基礎,成功在全球 6 處製造廠部署能用於超過 20 種產品的標準化測試平台。

  • 成就:固然新產品測試需求增加了 2.5 倍,仍然得以將開發時程從數月縮短為數週。公司與供應商都能輕鬆存取測試資料。

  • 價值:縮短開發時程、縮短資料分析時間,並且能迅速找出測試失敗率的變化。

     

挑戰

GN Audio 的 Jabra 消費性電子系列產品必須採用全新的量產測試平台。這個平台要能擴大測試範圍,因應更大的測試需求量,以利縮短開發時程。

解決方案

他們的解決方案採用 NI 及 CIM.AS 的 COTS 硬體和軟體。這樣的組合能因應他們在擴大測試範圍方面的需求,也能將開發時間從數月縮短為數週。目前,他們已經在全球六個製造廠成功部署了這套系統。

GN Audio 是工程通訊與聲音解決方案領域的領導廠商,該公司不斷創新,推出更好的解決方案為消費者和企業服務。我們很榮幸成為 GN 集團的一份子,也致力於協助人們改善聽覺效果、找到更大的發揮空間,並且不斷突破自我。我們透過聲音與影像改變生活。Jabra 奠基於 150 年的創新工作,以卓越的工程設計品質引領潮流,延續如此優秀的傳承,打造出能協助專業人士提高生產力的一體成型耳機麥克風與通訊工具;無線頭戴式耳機和入耳式耳機能讓消費者享受更出色的通話品質、更美妙的音樂,以及更流暢的影音效果;而引領潮流的視訊會議解決方案更能協助分散在不同地點的團隊彼此順利協作。
 

GN 集團設立於 1869 年,經營據點分佈於全球 100 個國家/地區,專門提供創新、穩定且簡單易用的產品與服務。目前 GN 共有 6200 名員工,且在哥本哈根納斯達克掛牌上市。GN 運用聲音創造更美好的生活品質。

 

 

近幾年來,消費者的期望越來越高,他們想要彰顯身分與優異功能兼具的「高級」電子產品。要保持競爭力,就必須讓裝置符合更高的品質標準、具備更多功能,而且價格要讓消費者負擔得起。舉例來說,GN Audio 推出迷你型無線入耳式耳機,在市場上成功拓展出一個全新的領域時,我們仍然必須讓這款新產品比照本公司生產線中其他較大型的耳機產品,達到一樣的音訊品質標準。高傳真音樂、穩定的無線功能,以及更長的電池續航力,原本是與眾不同的產品優勢,如今已經成了必備的基本條件。

我們的研發工程師運用 GN 在高階助聽器設計方面的豐富經驗發揮槓桿作用,成功地克服了這些在產品面所遭遇的困境:將多個麥克風、加速規、處理器、無線電和其他零組件全部組合起來,組裝成一件非常小巧的產品。


測試工程所面臨的壓力,在於要確實保證我們出貨的每一項產品都能正常運作:音訊裝置品質提高後,聲音測試站的複雜度和精準度也會提升。全套測試必須在數十秒內完成,其中的流程步驟包括:
 

  • 裝置通訊測試

  • 近場磁感應測試

  • 藍牙配對

  • 電池測試 

  • 多次測試聲音傳輸器 

  • 多次測試聲音接收器 

  • 多次校準麥克風

  • 多次校準接收器 

  • 使用者介面 (UI) 測試 (按鈕和 LED 指示燈)

 

我們使用 GN 聲學測試平台測試了超過 80 種不同的產品與型號。要因應不同的需求,就必須要採用更精密的定序和自動化技術。量產測試團隊必須面對測試日益複雜、量測精準度/重複性期望值提高、自動作業增加,以及需要簡化資料共用功能等各方壓力。

 

GN 量產測試組織面臨壓力
 

  • 複雜度:近期推出的新產品,測試範圍需求增加了 2.5 倍
  • 品質:測試量測規格的精確度與重複性期望值都提高了
  • 生命週期:GN 測試開發團隊支援 6 處由 EMS 合作夥伴經營的全球製造廠
  • 開發時程:由於業務方面需要搶先上市,因此測試開發時程從數月縮短成數週
  • 製造量:人們的工作和生活方式改變,於是,入耳式耳機和辦公室用頭戴式耳機等消費性電子產品的需求量也大幅增加
  • 資料:GN Audio 與供應商的功能組合都更加豐富,對於測試資料的需求自然越來越大

 

我們之前採用的測試解決方案是內部自行開發的平台,經過 10 年以上的時間不斷改良。這樣的策略顯然對公司越來越不利,因為我們難以執行新的功能 (量測類型與 Windows 作業系統整合功能)、修正錯誤耗時費工,而且員工得花很長的時間才能上手,非常缺乏效率。 

 

使用現成可用商用 (COTS) 工具

針對流程設計、分析及報表製作等標準作業,我們改採現成可用的 COTS 硬體和軟體。我們與測試專家合作並運用他們的工具借力使力,順利完成這些工作,因此,我們的團隊得以專心撰寫並執行 DUT 測試,而這正是我們的團隊能夠貢獻最大價值之處。DUT 日益複雜,倘若要因應業務需求,我們一定要找到更明確的立足點,再據以打造自己的測試站。 

 

這樣的策略成功縮短了開發時程、提升測試品質/重複性,不但減輕了維護方面的負擔,更能因應未來需求發揮彈性。此外,自從採用這樣的策略之後,我們就不必非得任用具備相關領域專業知識的團隊工程師不可,也因此,我們在徵才方面輕鬆了許多,員工也能參與更廣泛的專案。

 

硬體

進行聲音測試時,必須在無回音實驗室裡運用空中傳輸技術才能做到。每項測試設備的設定一律 DUT 專用;不過,只要可行,我們盡可能採用相同的元件組合,在全球製造廠維持運作時就能更加輕鬆。GRAS 喇叭和麥克風全都內建於人工口耳,在製造過程中能夠發揮準確度與穩定性。只要將麥克風電源線接在測試系統內建的 NI DAQ 機板,就能完成設備連接。 

 

我們認為 NI DAQ 硬體是量產測試應用領域的業界標準。這些硬體與 NI 軟體密切整合,隨時都能支援我們因應使用需求。NI 工具在整個業界都享有盛名,因此,新進員工和顧問人員很快就能上手,自然能縮短時程並提升開發品質。

 

由於我們的團隊具備必要的技能,因此我們自行開發並維護測試站的機械基礎架構與設備。所以,我們能夠完全客製化,同時盡可能降低必須花在每個測試站的投資成本。

 

軟體

重複使用在我們的軟體策略中是非常重要的一環。我們必須做的多半是尋常測試,只需要改變頻率範圍,不過,現在有許多新的 DUT 也漸漸開始要求新的測量方式。為確實保持開發效率及運作穩定性,我們運用 COTS 工具開發了一個能靈活擴充的軟體架構,以利新增及重複使用量測作業。 

 

我們使用的軟體工具如下:

 

  • TestStand:我們選擇這款符合業界的定序器,原因是它的流程模型和外掛架構有助於簡化客製化流程及加快速度。NI TestStand 內建平行測試與報表製作功能,帶來全新的可能性。

 

  • CIM.AS 的 CATS:我們選擇這個音訊測試解決方案軟體的原因,在於這款軟體能縮短開發時程、確實保障分析演算法品質,並且提供能提升測試範圍的新功能。我們運用 CATS 產生訊號、進行分析、記錄結果,以及校準系統量測功能。

 

  • LabVIEW:這個測試工程開發環境提供資料擷取、資料通訊以及 GUI 設計等諸多功能。我們選擇它的原因在於開發速度快、硬體整合緊密,而且能與其他軟體工具組成的廣泛生態系互通。 

 

 

正確地搭配運用這些軟體工具就能在常用的工具和架構當中找出重點,因此,我們的團隊就能夠發揮我們在 DUT 運作方面的獨到見解,專心設計出準確率高且易於重複的測試。

 

未來的生產量會逐漸增加,這是可以預期的,屆時必須提高採用自動化作業的比例。實施這方面的自動化作業後,無論是將標準流程去蕪存菁,留下重點步驟,或是將整個流程外包,全都會變得格外重要。我們認為,工程團隊日後在穩定控管預算與人數方面勢必得面臨更多的挑戰。 

 

資料

全公司上下越來越迫切需要量產測試站資料深入分析。除了在測試作業與開發領域常見的功能之外,市場行銷工程師、設計驗證、音訊工程以及硬體設計工程師等等,在工作上全都需要輸入測試資料。我們的量產測試人員每天會產生超過 5 GB 的測試資料,因此全公司上下的資料量數以了 TB 計。如果無法妥善管理資料,很容易就會發生資料標記錯誤、使用不當或誤解資料等情況。 

 

每個部門使用這些資料的方式各不相同,必須運用多種介面,還要有支援搜尋功能的選項。為因應這些要求,測試工程團隊採用普遍的資料格式、儲存方式以及通訊方式。全公司上下所有部門現在都能運用測試資料自行產生報告,再也不需要向測試工程部門索取資料。這樣的方式讓我們的團隊得以省下不少時間。只要能在資料可用性發揮一定的成效,測試工程就能在全公司上下發揮其價值,不論是原有或新的產品設計,在品質方面也會有所提升。

 

夥伴關係

這個專案之所以能夠成功,其中一項關鍵要素就是有數間公司的工程師團隊彼此協作。浪費時間重新開發市面上早已存在的產品著實令人沮喪又效率不彰;倘若夥伴與您之間的合作猶如各自為政,當然一樣令人傷透腦筋。 

 

在與 CIM.AS 的合作關係中,我們找到了一群專精於生產與聲音測試的工程師,他們願意花時間了解我們的業務、用途與測試範圍。他們與 NI 合作提供工具和諮詢服務,讓我們隨時掌握最先進的技術,同時也協助我們達成目標。 

 

CIM.AS 在設計和建構聲音與電氣測試站方面有著數十年的經驗。他們的工程支援十分值得信賴,讓我們有信心能在世界各地的製造廠如期完成品質一流的測試站。 

 

過去測試類似 DUT 之解決方案比較結果
 

  • 複雜度:複雜度增加 2.5 倍,但仍可利用現有資源因應測試需求
  • 品質:能保持量測作業的重複性與準確度,讓消費者對 GN Audio 聲音與電子產品的效能充滿信心
  • 生命週期:於全球 6 處製造廠成功完成部署,且測試開發團隊鮮少收到維護與保養方面的要求
  • 開發時程:運用標準化的平台架構與諸如 NI TestStand 和 CIM.AS CATS 之類的快速開發工具,將 NPI 功能測試開發時程縮短為 2 週。
  • 製造量:能因應不同產品線從數萬到數百萬不等的製造量需求。
  • 資料:讓研發、驗證、測試及作業部門都能存取從原型製作到生產的生產資料,有助於提升新產品的設計品質

 

圖 1. 有測試需求的入耳式產品功能。
圖 2. 測試站架構