五种方案帮助生产测试经理制定灵活测试策略

五种方案帮助生产测试经理制定灵活测试策略上网时间：2009年10月26日现代电子制造环境给生产和测试工程师们带来了一系列新的挑战。随着线路印刷板设计日趋复杂，电子产品出现故障的可能性大大增加，同时也给测试和分离故障带来了更多的困难。而生产元素和规模的扩大，更使得由各种故障所造成的损失成指数倍增长。这些前所未有的挑战使生产测试的重要性被提到了一个空前的高度。从当前制造业所面临的生产发展趋势可以看到：客户要求高质量的产品，并推动制造商采用更高标准的生产工艺，更严格的生产前与生产中测试；而技术的发展则导致设备的复杂性被大大提高；另外，制造业的全球化趋势要求战略性地缩减制造点的数量，这意味着每个制造点需要扩大生产规模以求生存。与此同时，由于当今电子产品和技术的更新速度都缩短在一年之内，所以按照消费期望值和生产过程的改进及产量增加计算，电子设备的单位价格就会迅速降低。最终，因为竞争的加剧，产品的生命周期和投放市场的时间也随之降低。所有产品在其生产的不同阶段都需要进行测试。从产品设计和功能验证一直延伸到生产流水线和区域性生产，在每一个环节中，测试的重要性日益提高。然而因为产品的复杂程度及成本问题，测试所面临的挑战也日益增加。为了创建可重复利用的测试组件以获得更快更方便的测试系统，一些采用模块化软硬件的测试解决方案得到了广泛的应用，并且可以随着测试应用的要求而相应的变化和更新。从而节省了开发时间和成本，加快了产品投入市场的时间，并进一步提高了产品的性能。生产测试可以分为两类：过程测试和功能测试。过程测试即验证产品的制造过程，并测试产品是否被正确安装(正确的零部件，无短路等)。在线测试(ICT)已经是过程测试中普遍采用的一种方式，但是传统的ICT测试需要使用探针，而产品日趋小型化和复杂化导致这种测试方法变得更加困难。因此，其他一些自动化的过程测试方法，比如边界扫描(IEEE1149.1)，自动光学检测(AOI)，自动X－射线检测(AXI)，正逐渐成为过程测试环节中常用的一些手段。功能测试决定了产品是否能够正常工作。这一检测步骤可以通过模拟最终使用环境，并在不同的实际应用环境中运行被测单元(UUT)得以实现。测试产品的功能特性测试一般是一个线性的过程，这需要由测试软件程序来完成。我们通常把这个测试软件程序称之为测试执行软件。一般说来，一个测试执行软件应具备以下两个功能：第一，将执行各个功能测试的测试步骤装载到一个测试序列中；第二，执行这个测试序列，并保证UUT的测试结果是在可接受的范围内。建立一个测试系统是一项很费力的工作。现在，有很多各种各样的软硬件方案能够建立测试系统。例如，可以建立一个基于IEEE488的由传统仪器堆积出来的测试系统，也可以选择基于VXI的模块化解决方案，再或者是采用基于PC机的插入式板卡解决方案，等等。至于选用那一种软件，则更令人困惑。是应该自己开发测试软件，还是应该采用现成的测试软件呢？什么样的操作系统和硬件平台才能满足今天的需要，并且会长期存在呢？五种已经在生产领域中经过验证的参考方案将有助于生产测试经理做出正确的选择。这些方案都利用了最新的技术，并且采用了现成的测试组件，具有很好的可操作性。这五类方案是：1.结合PC和网络技术；2.采用模块化测量硬件；3.采用高性能的测量服务软件；4.采用专为测试应用所设计的开发工具；5.采用商用配置，测试和数据管理软件。结合PC和网络技术建立模块化测试结构的第一个策略是利用标准的PC机和网络技术。由于计算机工业的规模效应和激烈竞争，技术正在不断地成熟与完善而价格却在不断下跌。计算机软件，硬件和IT企业在相关方面已经作出的投资使得这一技术能以最小的成本被移植到测试和测量过程中，从而获得规模效应所带来的利益。以太网络为生产测试系统的连接提供了几个关键的技术优势。它可以方便地实现企业内部数据的共享。通过网络互相连接的生产测试系统还可以实现远程控制。在众多优势中最大的一点就是能在生产线上所需要的关键部位安置测试系统，利用以太网技术和企业数据库通信，从而更早地发现故障。这一优势较之在生产结束后再查找到故障，大幅度地节约了成本。采用模块化测量硬件显然的，当我们选择模块化测量硬件的同时，我们也获得了他们所带来的好处，例如低成本、高性能、更好的集成度及更高的开发效率等。模块化仪器能够使得最终用户准确地确定他们在系统中需要什么功能，同时也能兼顾到以后的扩展需要。它可为各种不同类型的测量和控制设备提供标准的软件模型，从而达到很高的集成度和生产效率。使用模块化仪器不仅可以享受到与传统仪器具有相同测量质量的硬件设备，还能获得计算机在灵活性和性能方面的优势。相比之下，独立的传统仪器在功能上一般都是封闭的，并且所有的功能由仪器厂商定义。这通常会导致最终用户为并不需要的仪器性能付费。此外，独立式仪器不是为集成自动测试系统而设计的，因此在系统集成和自动化控制方面有一定的难度。总的来说，基于计算机的模块化仪器具有以下的优势：1.测量速度的大幅度提高。这可以节约许多严格测试所需要的时间；2.更小的体积。无论是将测试仪器集成到PC机内部还是PXI机箱中，模块化仪器在实验室中和生产线上都将节省空间，从而降低成本；3.较低的成本。只需为自己所需要的功能付费。使用模块化仪器来建立测试系统可以大大节约开发的时间，而且使用简单，从而降低了成本。模块化的测试系统较独立的仪器具有许多优点，但并不是所有的模块化测试平台都具有等同的功能。基于VXI的测试系统，较GPIB具有更高的吞吐量，但因为基于较老的总线技术而不能满足当今的某些测量要求。基于PC的系统具有卓越的吞吐量，但不具备在建立集成测试系统时所需的高级定时和触发功能。PXI结合了PC与VXI平台的优点，具有较高的数据吞吐量，集成的定时和同步功能，并有良好的扩展性，且所占体积较小。采用高性能的测量服务软件在测试系统中比较关键，但通常又容易被忽略的部分是测量和控制服务软件。这是一个连接测量硬件和测试软件的服务性软件，该软件包括配置工具，能够帮助测试人员迅速地设置系统并使其运行。它也给硬件提供了高性能的接口，从而优化了测试系统的性能。仪器驱动功能可以为PXI,GPIB,VXI或串口仪器的自动化使用提供熟悉易用的函数，因此无需知道仪器的具体指令集，便可使用仪器的各种功能。选择仪器驱动软件时最重要的考虑是能较好地集成于所使用的应用开发环境。无论使用何种编程语言，例如LabVIEW、LabWindows/CVI、VisualBasic、VisualC++或其它编程环境,都需要能与该开发工具无缝工作的仪器驱动。用户可以直接从测试模块中调用IVI的专用仪器驱动程序(IVIInstrument-SpecificDriver)。但如果使用通用的IVI类驱动(IVIClassDriver)接口来开发软件，则可以方便地更换系统中的任何硬件，而不用考虑仪器制造商或仪器通讯总线接口。在1998年，一个由最终用户、系统集成商和仪器供应商组成的团体创建了IVI基金会。该基金会的目的是使现代仪器驱动结构标准化，从而使最终用户从中受益。IVI规范为仪器驱动定义了标准的编程接口，使仪器可相互交换使用，而不用考虑仪器生产商或I/O总线接口。采用专为测试应用所设计的开发工具降低测试成本的第四个策略是采用专为快速，简易的开发测量和自动化应用而设计的工业标准软件工具。这包括专为测试需要而从头开发出来的软件工具和为提高效率而添加到传统编程语言中的工具。利用软件来定义和集成专用的测量和自动化应用，可以建立一个完全符合特定需要的方案，很方便地升级系统以满足不断变化的测试要求，并可通过使用标准的商用软件来降低成本。世界各地的工程师们正在广泛地使用快速测试应用开发环境，如LabVIEW和LabWindows/CVI等，来开发测试解决方案。NationalInstruments公司所提供的MeasurementStudio是一套专门为MicrosoftVisualStudio(如VisualBasic,VisualC++和.NET)用户设计的开发工具。采用商用的配置、测试和数据管理软件商用配置、测试和数据管理工具可以帮助测试人员用最有效的方法管理复杂的集成测试系统，从而提高工作效率。这些工具能有效地处理由测试管理软件所产生的大批量数据，使得生产和测试经理可以提取所需要的关键信息来作出明智的决定。另外，商用配置、测试和数据管理工具也可与众多的应用开发环境(ADE)和企业系统集成，例如生产执行系统(MES)和企业资源管理(ERP)系统等。NationalInstruments的TestStand软件是一个功能全面的商用测试管理工具，曾被《测试和测量世界》杂志评选为2002年年度最佳测试产品。该软件具有强大的报告生成能力，可以满足许多工业领域需要对产品进行全面跟踪的要求。PXI将会成为测试应用的统一平台通用计算机和IT工业技术正在以前所未有的速度发展，在PC机领域，出现了一些新的技术，例如Pentium4处理器、AGP显卡接口和图像加速引擎、总线结构的完善(如PCI-X和USB2.0)、以及Windows2000/XP操作系统等。这些技术都使得PC平台比以前速度更快，价格更低廉，性能更稳定。随着这些技术的融合，显而易见的是，计算机不仅可以作为各种不同仪器的控制器，而且可以肩负起许多数据处理、分析和显示的要求，而这些原来都是由昂贵的仪器来完成的。展望未来，PXI将会成为测试应用的统一平台。作者：NI中国区域销售工程师陈建忠