如何克服复杂待测件在生产测试中的挑战

我们每天购买和使用的产品比几年前复杂得多。物联网、技术融合、语音控制以及更多的趋势正在推动设备功能越来越强，随之而来的是测试团队的压力越来越大。上一次您遇到一个简单的测试范围要求是什么时候?不包含新的测量指标、不随时间变化而变化?与前几代产品版本相比，您的测试线设置有多复杂?

五年前，您的房间可能是用简单的白炽灯泡或荧光灯管来照明。测试灯泡很容易：接通电源，测量流明，然后测试就完成了。但是，现在您用的很可能是LED灯。 (抬头看看天花板，是不是LED灯!)

图1：甚至我们用的灯具的复杂度也再快速增加，现在它们还有无线和声控功能

测试LED灯具就复杂多了。首先，您面前有一块驱动板，需要进行ICT和功能测试。 然后，一旦每种配件都要添加到印刷电路板上，照明制造商便会迅速添加“差异化功能”，因为在现有的绿色电路板上增加电路可以很好地利用空间并提高产品利润率。接下来，您可以想象研发团队里的对话：

– “为什么不添加无线访问接入点?这似乎很有用。”

– “好吧，如果我们有了无线功能，我们还得添加蓝牙!”

– “那我们还能添加扬声器，然后...”

– 这样的需求列表就会无限延长。

长话短说，曾经只需要点亮一盏玻璃灯泡的测试工程师团队现在面临的是电力电子、无线连接、声学等等问题。我想这听起来很耳熟，因为从消费电子产品到工业机器以及生命科学应用，都在讲述一个类似的故事。这种新的待测件的复杂性给测试工程团队提出了两个基本问题：

1. 测试覆盖范围要求的广度和深度不断提高，通常需要新的工作站架构，仪器和软件。但是，预算和上市时间却没有按比例增加，这就产生了冲突或迫使测试团队进行变革、两者兼而有之。

2. 实施系统所需要的知识领域更加广泛，专业知识不会一蹴而就，必须找到个人发展、团队支持和理论抽象的有机组合，才能有效地建立工作站。

解决这些问题责任落在测试组织的领导身上，他们必须有所计划，前进的道路并不总是明确的。下面我们来谈一些可用的策略和领先的测试团队的成功经验。

测试范围-COTS硬件和软件的故事

额外的复杂性带来的不仅是技术上的挑战，比如，满足野心勃勃的规格要求，这是一个财务范畴里的问题。让我们看一个满足技术/预算平衡的极端案例。 萨博(Saab)Gripen E超音速喷气机在性能和成本效率方面都进行了激进地优化。结果是这架飞机的总项目成本只是其他一些类似项目的一小部分(按某些估算超过10%)。萨博专注于打破功能增加和测试成本增加之间的直接关系-他们称之为成本曲线，他们的方法论值得我们所有人借鉴。

图2： 萨博Gripen E飞机采用一种开放的COTS测试方法

拥有COTS产品意味着我们可以控制开发和维护成本，推动萨博打破成本曲线的倡议。

-Anders Tunströmer, 萨博航空

他们发现不仅是采用COTS平台，而且是采用对硬件和软件都开放的COTS平台。这种方法让他们可以节省90%用例的开发成本，并集成10%的独特需求的方案。 萨博为每个测试系统节省了数周的文档编制时间，并将测试成本降低了30%。点击这里了解详细的萨博测试方法。

通过采用已经紧密集成满足大多数测量需求的仪器、同时又能在满足小众需求的生态系统种运行的标准，您可以放心地接受任何新的测试规范，它对现有功能、占用空间和流程产生最小的影响。这种理念是基于开放式模块化架构的PXI的基础。

图3：PXI基础层保持开放的模块化标准，确保用户的灵活性

不要陷入普遍存在的错误认知，认为COTS的好处仅限于硬件。为了避免受到专属的、供应商定义的系统的限制，生产工程师通常会转向定制方案。尽管这可能会带来巨大的覆盖范围，运行周期和成本优势，但也意味着他们每次编写测量代码时都必须从零开始。

如果这些测量很简单、可以很快完成代码编写，那无关紧要;但是它们通常涉及复杂的算法，需要对信号和传感器有深入的了解。这里就模块化COTS方法再次大放异彩的地方。仅在音频测试中，许多专家就提供了出色的开放软件产品，例如CATS(CIM.AS)或Audio Expert(MegaSig)。CIM团队总结他们收益的观点如下：

通过我们的CATS软件，我们的目标是成为您团队中的电声测试专家，而您可以专注于成为您的产品专家。

-Dennis Morini. 业务经理, CIM.AS

我们采用COTS的障碍之一是要将预算从运营支出转到预付资本。如果你把为每种新的测量类型添加新测试台的价格累加起来，陡峭的成本曲线很快就变得毫无吸引力。飞利浦医疗保健的老员工Neil Evans很好地解释了这一点，因为他见证了他致力于开发的超声波产品的功能呈指数级增长。每年，他都面临着不断要求提高的测试能力而又不增加测试预算的挑战。

阐明测试组织可以提供的业务价值的能力非常重要。在这种情况下，可以根据增加的产品复杂性来预测呈指数级增长的开发和维持成本。打破产品复杂性和测试系统成本之间的关系的愿景为执行人员的决策指明了方向。

-Neil Evans, 高级经理, 飞利浦

当您考虑了从组织决策到维持决策水平的运营支出，不改变的成本往往会更加明显。

不能“打破成本曲线”、还把它隐藏在许多小型测试站的决策背后并不能消除它的存在。最佳实践建议在可能的情况下将决策抬升成更广泛的策略，这会增加利益相关者的群体而导致决策缓慢，但事实证明，这种操作能带来长期利益。

图4：不能打破成本曲线、测试成本却随着产品复杂性不断提高，对于生意来说，很快进入不划算的区域

底线：如果您面临测试覆盖范围的要求越来越多，最好的成熟的做法是尽可能采用开放式COTS平台。从多家供应商中寻找契合广泛生态的互操作性，您的团队就可以专注测试你们的待测件，而不用再忙于解决兼容性问题或调试分析算法。根据总拥有成本做出预算决策、以实现最大回报。

能力投资对复杂测试至关重要

任何测试策略技术只有在具备同样优秀的团队才能发挥作用。随着待测件功能的增加，对测试团队的期望也随之增加。如果不能雇佣更多人手，每个团队成员都必须准备做更多的事情。这是有据可查的产品设计挑战。

人们正试图在人才库不足的情况下将更复杂的产品推向市场。我们不能依靠只了解一个领域的人。我们需要经过系统思维训练的工程师

-Alberto Sangiovani-Vincentelli 教授

加州大学伯克利分校工程学教授

Cadence及Synopsys联合创始人

该领域专家Vincentelli教授总结说，成功的关键是从工程师那里把该领域的专业细节提炼出来，这样他们可以进行更全面的工作并为整个系统做出贡献。将这一理论应用到生产测试，结论就是，工程师需要跨越不同测量领域的增值能力，并对整个DUT的测试拥有主导权，这样可以确保在各个系统孤岛之间的缺口里不会产生错误。

通过把系统熟练程度的优先级放到任务熟练程度之上，可以最大化每个工程师的效率。促进这一目标的最佳方法是建立一套可扩展的满足产线测试覆盖范围要求的流程和工具。为了有效推动成员采纳流程、并易于部署更复杂的测试线，工作站或整个测试架构，您需要每个团队成员的理解和支持。有些工程师自然会将更广泛的系统熟练度视为个人成长的机会，而另一些工程师则因短期的挫败感产生抗拒。

为了取得成功，每个人都必须了解变革将如何进行以及由谁来落实;需要与他们共享您对未来的愿景、并支持他们一起实现。强大的技术领导应该能识别并纠正眼前的技术挑战、并积极地指导团队成员。可以将这种领导资源永久性地聘请到团队中，也可以通过顾问兼职，总之这很重要。资深测试软件工程师Chris Cilino指出：

我曾与各种公司有过合作，从半导体到消费电子产品。大多数人都正确地完成了第一步：他们对单个工具(例如LabVIEW)和一套开发指导方针进行标准化。他们失败的地方是第二阶段：为每个工程师部署一套指导方针，使其遵守这些方针并支持最初的成功、直到成为习惯为止。

-Chris Cilino, 创始人兼所有者, PetranWay

从来没有一个好时机把时间从项目管理转向投资团队能力。任何一个经理都会说，他团队里的测试工程师是他们最有价值的资产。优秀的经理人优先考虑他们的熟练程度、外包他们的“忙碌工作”、并支持他们成为系统级甚至组织级的思想家。