Innovationen im Validierungslabor

Die Modernisierung des Labors ist ein Weg, den Sie überall beginnen können

Mehr denn je werden die Grenzen der Messwissenschaft verschoben. Mit den wechselnden Anforderungen der Branche Schritt halten ist keine einfache Leistung. Jede neue Technologie schafft nicht nur Geschäftschancen für Unternehmen, an neuen Märkten teilzunehmen, sondern verändert auch die Art und Weise, wie wir Produkte entwerfen und testen. Von 5G über Mobilität bis hin zur digitalen Transformation führen diese schnellen technologischen Fortschritte letztendlich zu schnelleren Entwicklungszeitplänen und motivieren zunehmend einen softwarezentrierten Ansatz für den Produktdesign.

Mit zunehmender Geschwindigkeit technischer Innovationen war jede Phase der Produktentwicklung so kritisch wie je. Um das Problem zu komplizieren, macht die Notwendigkeit einer höheren Volumencharakterisierung noch schwieriger. Ineffizienzen im Entwurf und im Testen können sich erheblich auf die Veröffentlichungsdaten auswirken. Neben dem starken Druck, zuerst zu werden, müssen Unternehmen auch mit der Tatsache meistern, dass jede neue Schaltung komplexer ist als die vorherige. Diese erhöhte Komplexität führt oft zu einer höheren Volumencharakterisierung.  

Eine steigende Entwurfskomplexität erfordert eine höhere Effizienz im Validierungslabor

Betrachten Sie die zunehmende Komplexität eines relativ einfachen RF-Frontend-Moduls. Bei der Charakterisierung eines 4G-RF-Frontend-Moduls vor 10 Jahren muss man möglicherweise mit weniger als 100 Testfällen befassen, von denen jeder eine andere Kombination aus Funkband, Trägerbandbreite und Signalverlaufstyp enthält. Bei der Umstellung auf ein 5G-Frontend-Modul hat sich die Anzahl der Testfälle um fast das Zehnfache erhöht. Bei Produktplänen ist es jedoch nicht möglich, die Validierungs- oder Charakterisierungszeit um das Zehnfache zu erhöhen. Wenn ja, wird eine noch schnellere Entwicklung erwartet. 

Zusätzlich zur Notwendigkeit mehr Messungen werden die Messungen selbst immer komplexer. Bei 5G-mmWave-Geräten bedeutet die Einführung der Antenna-in-Package-Technologie, dass für den Zugriff auf das mmWave-Signal keine physische Verbindung besteht. Daher erfordern viele 5G-mmWave-Geräte Over-the-Air-Tests – eine völlig neue Testmethode.  

Unter dem Strich stehen Validierungsingenieure vor der Aufgabe, komplexere Geräte in kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten als je zuvor zu entwickeln. Die Entwicklungs-, Validierungs- und Testingenieure,mit denen wir zusammenarbeiten, befinden sich oft in der Mitte der konkurrierenden Prioritäten ihres Unternehmens. Da die Verdoppelung oder Dreifachung der Testkapazität oft keine praktische Wahl ist, ist die Maximierung der Ressourceneffizienz die einzige Möglichkeit, Marktpläne für Chipsätze, Komponenten und neue Funktionen einzuhalten. Diese Realität erhöht die Bedeutung von Automatisierungssoftware im Labor. Diese Werkzeuge sind einige der effektivsten Techniken, um Testgeräte-Budgets so weit wie möglich zu dehnen. 

Obwohl Software-Automatisierungswerkzeuge dazu beitragen, Ressourcen zu maximieren, bieten sie auch für Unternehmen die Möglichkeit, Ineffizienzen in größerem Maßstab zu bewältigen. So führen z. B. natürliche Siloen zwischen verschiedenen F&E-Teams und Standorten oft zu begrenzter Zusammenarbeit und zu doppelter Aufwand, insbesondere in großen Unternehmen. Wenn Sie nicht bewährte Methoden austauschen oder zwischen Teams kommunizieren, stellt dies eine erhebliche verpasste Chance dar.  

Die Kraft der Standardisierung von Testsoftware

Obgleich ein gewisses Maß an Redundanz unvermeidlich ist, haben die global erfolgreichsten Unternehmen durch weltweite Standardisierung von Test- und Messsoftware Effizienzsteigerungen bewirkt. In unserer Arbeit mit technischen Labors auf der ganzen Welt konnten wir feststellen, dass Technologieunternehmen, die ein gemeinsames Software-Framework verwenden, letztlich ihre technischen Kosten senken und die Entwurfsplanung beschleunigen. Der weltweit führende Halbleiterhersteller NXP beispielsweise setzte fortschrittliche Automatisierungs- und Standardisierungsverfahren bei der Halbleiter-Validierung ein und erzielte mit Hilfe von NI-Tools Effizienzsteigerungen und kürzere Markteinführungszeiten. Immer wieder sind Unternehmen, die Messungen automatisieren und Software für die Testautomatisierung im Labor standardisieren, entschieden effizienter. Der Einsatz von Software, wenn skalierbar, bewirkt Produktivitätssteigerungen.

Die Implementierung eines standardisierten Mess-Frameworks hilft Ingenieuren, die Wiederverwendung von Mess-IP zu maximieren und die Einrichtungszeit zu verkürzen. Einfach ausgedrückt ist es einer der wirksamsten Ansätze, um technische Arbeitsabläufe im Validierungslabor zu optimieren. Eine der führenden Organisationen ist die zentralisierte Entwicklung, Wartung und Verteilung automatisierter Testsoftware. Standardisierte Software ermöglicht eine schnellere Gerätecharakterisierung und führt oft zu einer Erweiterung der Messabdeckung, unabhängig davon, welche Software-Engineeringteams verwendet werden. Viele unserer Kunden haben Software erfolgreich mit einer Vielzahl von Sprachen – von Python und C+ bis zuLabVIEW –standardisiert. 

Darüber hinaus sorgt standardisierte Software auch für Konsistenz bei der Datenerfassung. Diese Konsistenz hilft, die Grundlage für intelligentere Datenanalysen zu schaffen. In den nächsten Jahrzehnten wird die Datenanalysesoftware in den Arbeitsabläufen der Produktentwicklung eine wachsende Rolle spielen. Heute sehen wir bereits die Herausforderungen, die mit der Korrelation von Simulationsergebnissen vom Entwurfsprozess mit den Messergebnissen im Charakterisierungslabor verbunden sind. Die effektive Verwendung von Datenverwaltungs- und Analysewerkzeugen ist der nächste Schritt bei der Produktlebenszyklusverwaltung. 

Fokus auf Daten 

Entsprechend dem Bedarf, die Produktentwicklung zu beschleunigen, bieten Datenverwaltungs- und Analysewerkzeuge eine einzigartige Chance zur Produktivitätssteigerung. Heutzutage erzeugt jede Entwurfsphase enorme Datenmengen. Diese Daten werden oft schlecht verwaltet und im gesamten Entwurfsprozess unzureichend genutzt. Da die Produktkomplexität mit jeder Generation steigt, werden Tools zur Datenverwaltung und Analyse zu einem zunehmend kritischen Aspekt des Entwurfs-Workflusses. Glücklicherweise sehen wir weiterhin schnelle Innovationen in Analysetechnologien wie künstlicher Intelligenz und Machine Learning. Daher setzen Unternehmen auf der ganzen Welt zunehmend auf diese Werkzeuge, um die Produktentwicklung zu beschleunigen. 

Dieser ideale Endzustand des intelligenten Produktmanagements findet jedoch nicht über Nacht statt. Die Modernisierung des Validierungslabors ist ein weiterer Weg, der viele Möglichkeiten und Pfade bietet. Unabhängig davon, ob es mit der Automatisierung von Messungen oder der Implementierung anpassbarer Software- und Hardwarelösungen beginnt, hat jedes Labor die Möglichkeit, das nächste Zentrum für betriebliche Excellence in seinem Unternehmen zu werden. Obwohl jede Änderung ein inhärentes Risiko mit sich bringt, kann der Vorteil enorm sein. Die Bewältigung der technologischen Herausforderungen von morgen beginnt mit der Überlegung, was die Modernisierung des Labors für Ihr Team heute bedeuten könnte. Die Verbesserung von Werkzeugen, Mitarbeitern und Prozessen ist die einzige sichere Möglichkeit, mit dem Tempo der Veränderungen Schritt zu halten.