​Standardisieren Sie Ihren Ansatz für den Aufbau von Validierungstestsystemen, um die Effizienz zu steigern und das Risiko zu verringern

​Wenn es um die Effizienzsteigerung von Testsystemen geht, müssen wir bei dem ansetzen, was wir heute tun. Da V&V-Testteams oft Variationen oder völlig unterschiedliche Produkte testen müssen, müssen sie bereit sein, neue Tester zu bauen, die Produkte mit einer Vielzahl von Anforderungen und Spezifikationen testen können. Neuere Produkte können mit Software ausgestattet sein, die das Gerät selbst steuert. Im Stil des echten Industrial Internet of Things (IIoT) sammeln und veröffentlichen sie Informationen in einem Netzwerk. Ältere Produkte können auf elektrischen und mechanischen Merkmalen basieren, oder sie sind einfach mechanisch ohne elektrische Komponenten.  

Letztlich spielt es keine Rolle, ob Ihre Geräte auf dem neuesten Stand der Technik sind oder auf altbewährten elektrotechnischen und/oder Maschinenbaukonzepten aufbauen. Alle Produkte müssen durch V&V verifiziert und validiert werden, bevor sie für die Fertigung freigegeben werden. Die für die Durchführung von V&V-Tests zur Verfügung stehende Zeit hängt von mehreren Faktoren ab. Gibt es ein Marktfenster, das eingehalten werden muss? Haben Designteams zeitlich falsch geplant? Vielleicht haben V&V-Tests Designprobleme identifiziert, die zu Karten-Redesigns und -Respins geführt haben, wodurch der Zeitplan um Monate verschoben wurde. All dieser Druck nach kürzeren Fristen zwingt zu Risiko über Qualität und überspringt Testschritte, die ursprünglich im Testplan vorgesehen waren.  

Das Innovationstempo muss – und wird – weiter beschleunigt werden. Aber die verfügbaren Ressourcen für Testteams bleiben gleich oder gehen sogar zurück! Das ist leider nichts Neues. Es ist nach wie vor einer der größten Gründe dafür, warum wir am Ende reaktiv werden müssen und voller Stress Tester bauen.  

Um stattdessen proaktiv zu werden, müssen wir uns ansehen, wie unsere Systeme aufgebaut, verwaltet und gewartet werden. Eines der größten Anzeichen für eine reaktive Testgruppe sind die vielen „maßgeschneiderten“ Testsysteme und Prüfstände. Mit anderen Worten, die Wiederverwendung oder Zweckänderung von Geräten zwischen den Setups findet nicht statt, da dies komplex ist und viel Zeit in Anspruch nimmt. Ein weiteres Zeichen sind Tester, die „mehrfach gebaut“ wurden. Wenn Ihre Testingenieure über ein breites Spektrum an Fähigkeiten verfügen, können sie sich gegenseitig gut ergänzen. Aber manchmal ist die Person, die etwas ursprünglich entwickelt hat, weitergezogen und es ist schneller, den Tester einfach neu zu bauen, als Zeit darauf zu verwenden, zu verstehen, was in seinem aktuellen Zustand vor sich geht.  

Auch wenn Sie an Situationen wie diese in Ihrer Organisation gewöhnt sind, bieten sie Möglichkeiten zur Standardisierung. Wenn Sie standardisieren, können Sie einen Schritt näher an das proaktive Arbeiten können.

Von der Einstellung neuer Tester bis zur Wartung einer Flotte – die Vorteile eines Standardansatzes sind zahlreich:

• Hilft, Klarheit zu schaffen und ein gemeinsames Verständnis dafür zu entwickeln, wie jedes Testsystem grundsätzlich funktioniert.
• Ermöglicht jedem in Ihrem Team die Wiederverwendung von Code oder die Wiederverwendung von Geräten in allen Ihren Systemen. 
• Verringert das Risiko, denselben Tester mehrmals erstellen zu müssen, und erhöht so die Effizienz des gesamten Teams.
• Reduziert die Risiken, die damit verbunden sind, dass benutzerdefinierte Tester von Teammitgliedern erstellt werden, die intern oder extern in andere Rollen gewechselt sind.
• Erhöht die Geschwindigkeit beim Aufstellen neuer Tester. Mit der Zeit verfügen die Teams über eine Grundlage, die es überflüssig macht, die gleichen grundlegenden Komponenten immer wieder zu entwickeln.

Auf hohem Niveau kann ein Standardansatz die Effizienz in Ihren Teams steigern. Aber natürlich gibt es noch andere Dinge zu beachten. Wie Sie vielleicht erwarten, können wir sie in zwei Kategorien unterteilen – Hardware und Software. Schauen wir uns an, wie wir anfangen können und welche Überlegungen wir anstellen müssen, um eine erfolgreiche Testsystem-Standardisierung umzusetzen.

​Wenn Sie sich alle Ihre Tester ansehen, stellen Sie möglicherweise fest, dass zwar eine Standardisierung erforderlich ist, um die Effizienz zu steigern, Sie jedoch viele verschiedene Systeme in Betracht ziehen müssen.

• Prüfstände, bei denen es sich um Open-Loop-Systeme handelt, bei denen Sie einfach einen Sollwert erstellen und die Ausgabe Ihres Geräts über ein bestimmtes Zeitintervall mit niedrigen Abtastraten messen und protokollieren müssen.
• Geräte, die eingebettete Software benötigen, die in Echtzeit auf einem HIL-Steuerungssystem mit geschlossenem Regelkreis getestet werden muss, um zu validieren, dass das Produkt in allen Szenarien wie erwartet reagiert.
• Irgendetwas zwischen den beiden vorangegangenen Optionen - je nach Branche und Schwerpunkt gibt es oft ein Spektrum von Testsystemen, die zur Verifizierung und Validierung von Produkten benötigt werden.

Überlegungen zur Hardware

Vom Standpunkt der Hardware aus gesehen sind Flexibilität, Skalierbarkeit und Ihre Herangehensweise wichtige Faktoren für die Effizienz des Testsystems. 

Flexibilität  

V&V-Tests werden häufig an einem Spektrum mit unterschiedlichen Komplexitätsstufen durchgeführt. Auf der einen Seite benötigen Sie möglicherweise ein Steuerungs- und Messsystem mit offenem Regelkreis, bei dem der Benutzer den Test steuern und nach Bedarf starten und stoppen kann. Auf der anderen Seite benötigen Sie möglicherweise hochkomplexe und automatisierte Systeme für Ihren HIL-/Embedded-Software-Test.  

Um Effizienzgewinne zu erzielen, berücksichtigen Sie die Anforderungen entlang des Spektrums. Der von Ihnen gewählte Ansatz sollte den Anforderungen an beiden Enden des Spektrums gerecht werden. Dies wird noch wichtiger, wenn neue Technologien entwickelt werden, die den Bedarf an neuen Arten von Messungen hervorrufen.  

Ein Standardansatz muss so flexibel sein, dass er verschiedene Arten bestehender Messungen einbeziehen und im Zuge des technologischen Fortschritts kontinuierlich neue Funktionen hinzufügen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass Sie über die höchste Systembereitschaft verfügen, und Ihre V&V-Testteams müssen nicht jedes Mal neue Ansätze erlernen, wenn ein technologischer Fortschritt eintritt. Dies wiederum erhöht die Effizienz und beseitigt Hindernisse, die mit der Integration neuer und unterschiedlicher Geräte verbunden sind.

Skalierbarkeit 

Es ist einfach unmöglich zu wissen, welche Produktmerkmale es in fünf, geschweige denn in zehn Jahren geben wird. Von uns wird jedoch oft erwartet, dass unsere Ausrüstung so lange hält. Dies macht die Skalierbarkeit extrem wichtig, insbesondere für V&V-Testteams.  

Wir verwenden nicht nur einige der teuersten Geräte, sondern es kann auch komplex sein, sie zu integrieren. Selbst wenn Sie nichts Komplexes vorhaben, wie z.B. einen Prüfstand zu erweitern, um acht statt zwei Geräte testen zu können, kann es schwierig sein, die Anzahl der Geräte zu erhöhen, wenn Sie sich nicht für eine Plattform entschieden haben, die leicht skalierbar ist und eine schnelle Integration und Synchronisierung zusätzlicher Kanäle ermöglicht.  

Bei V&V muss die Skalierbarkeit des Systems bei der Auswahl der Plattform und des Ansatzes berücksichtigt werden, auf denen Sie Ihre Systeme aufbauen. Der richtige Ansatz kann die Effizienz steigern, wenn er es Ihnen ermöglicht, Ihre Systeme schnell anzupassen, zu integrieren und um mehr Kanäle zu erweitern. Dies sollte ein wichtiger Bestandteil Ihrer Strategie sein, damit Sie zunächst Kosten sparen können, aber sicher sein können, dass Sie Ihre Systeme bei Bedarf auf lange Sicht problemlos skalieren können.

Herangehensweise 

Wir haben besprochen, wie Standardisierung die Umnutzung und Wiederverwendung erleichtert, aber Sparen ist auch wichtig. Wenn Ihre Zeitleisten komprimiert sind, ist es schwierig herauszufinden, dass ein Gerät eine Woche – oder Minuten – vor einem Test kalibriert werden muss oder nicht wie beabsichtigt funktioniert. Jetzt müssen Sie sich bemühen, ein neues Board zu bekommen, und der Test könnte verschoben werden. Wenn Sie auf einen Hardwareansatz und eine Plattform standardisieren, müssen Sie das richtige Gleichgewicht zwischen Kosten und dem Plattformansatz finden, um die Betriebszeit mit einer Sparstrategie sicherzustellen. Letztendlich bedeutet dies, dass Ihre Auswahl eine breite Palette an Geräten und Fähigkeiten mit hoher Qualität und Genauigkeit bieten muss.  

Es ist nicht immer möglich, einen Ansatz und eine Plattform zu finden, die alle Funktionen bietet, die Sie für alle Ihre Tests benötigen. Wenn dies der Fall ist, überlegen Sie, ob Sie Synchronisierungs-, Timing- und Durchsatzanforderungen haben, und bestimmen Sie, wie einfach oder komplex es ist, verschiedene Arten von Geräten in ein System zu integrieren. Je offener eine Plattform ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie flexibel genug ist, um andere Geräte zu integrieren, ohne die Effizienz und den Zeitplan zu beeinträchtigen.

Das größte Risiko bei der Standardisierung besteht darin, einen Ansatz oder eine Plattform zu wählen, die nicht skalierbar ist, um Sie in Zukunft zu unterstützen. Letztendlich muss die gewählte Strategie zu Ihrem Team passen; Es ist oft von Vorteil, eine gründliche Bewertung vorzunehmen, bevor Sie mit der Standardisierung beginnen.  

Überlegungen zur Software

Wie bei den Hardwareüberlegungen spielt auch die Komplexität des Tests eine Rolle, wenn Sie auf einen Softwareansatz standardisieren. Am unteren Ende des Spektrums finden Sie vielleicht eine schlüsselfertige Software, die Ausgänge steuern und Eingänge auf Ihrer Hardware messen kann, genau das, was Sie brauchen. Diese Art von Software ermöglicht es Testingenieuren, sich auf die Implementierung der richtigen Hardware zu konzentrieren und den Prüfstand schneller aufzustellen. Irgendwann werden Tests jedoch so komplex, dass Ingenieure einen automatisierten Tester bauen müssen, der Testroutinen mit unterschiedlichen internen Abhängigkeiten durchlaufen kann. Das braucht viel mehr Zeit.  

Wenn Testingenieure komplexe Produkte testen, die viele verschiedene Szenarien durchlaufen müssen, wenden sie sich der Entwicklung automatisierter Systeme zu, weil es zu lange dauert, alle Tests manuell durchzuführen. Das Schreiben von Testprogrammen und -routinen wird jetzt zu einem festen Bestandteil ihrer Arbeit. Wenn Sie die Fähigkeiten Ihres Teams betrachten, werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass es bei verschiedenen Arten von Software und Programmiersprachen unterschiedliche Kompetenzniveaus gibt. Wenn Sie jedoch, wie bereits erwähnt, keinen gemeinsamen Ansatz haben, wird die Verwaltung und Wartung Ihrer Testsysteme mit der Zeit schwierig oder unmöglich.  

Wenn Sie anfangen, über Ihren Softwareansatz nachzudenken, werden Sie wahrscheinlich immer wieder das Wort Framework hören. Wenn Sie ein offenes Framework haben, das auf Erweiterungen ausgelegt ist, können Sie es vermeiden, dass jeder in Ihrem Team jedes Mal dieselben grundlegenden Komponenten erstellt, wenn ein neuer Tester erstellt wird. Wir vergessen oft, dass wir dieselben grundlegenden Komponenten für jeden Tester bauen, da sie in der Software „versteckt“ sind. Hier ergeben sich jedoch die wirklichen Effizienzgewinne, wenn Sie Software in Betracht ziehen.  

Idealerweise muss Ihr Softwareansatz am unteren Ende des Spektrums eine schnelle Sensorkonfiguration und Datenprotokollierung unterstützen, ohne dass Code entwickelt werden muss. Wenn jedoch eine Entwicklung erforderlich ist, ist ein offener Ansatz, der Ihren Ingenieuren einen Rahmen bietet, das, was Sie wollen. Testingenieure müssen in der Lage sein, Tests schneller zu entwickeln, zu debuggen und bereitzustellen, indem sie in mehreren verschiedenen Sprachen geschriebenen Testcode direkt in das Framework integrieren. Hier versuchen Sie wahrscheinlich, Ihre Tests zu automatisieren, also müssen Sie auch berücksichtigen, wie einfach es ist, Hardware verschiedener Typen zu integrieren, damit Sie nicht mit einem Framework enden, das Ihre Fähigkeit einschränkt, die benötigte Hardware zu verwenden.  

Die Überlegungen zu Hardware und Software müssen Hand in Hand gehen

Insgesamt geht es bei der Standardisierung darum, Effizienzgewinne zu schaffen und Risiken zu reduzieren. Sie müssen sicherstellen, dass alles auf der Software- und der Hardwareseite zusammenarbeitet und sich nahtlos integrieren lässt. Sie werden nicht die Effizienzgewinne erzielen, die Sie benötigen, wenn Sie Hardware mit Treibern auswählen, die den von Ihnen gewählten Softwareansatz nicht unterstützen. Wenn Ihr Softwareansatz nicht offen genug ist und eine Überarbeitung in verschiedenen Sprachen erfordert, wird die Erstellung von Wrappern zur Ausführung von Code zu kompliziert, um sie zu warten und zu verwalten, wenn Sie neue Instrumente hinzufügen. Letztendlich müssen Sie den besten Ansatz für beide finden und sicherstellen, dass Sie auf Software- und Hardwareplattformen standardisieren, die sich leicht integrieren lassen und skalierbar sind.  

Standardisierung braucht mehr als nur Systeme. Auch Prozesse und Daten sind wichtig. Bei der Standardisierung können Ihnen die richtigen Daten wertvolle Erkenntnisse nicht nur über Ihre Produktleistung, sondern über Ihre gesamte Testumgebung liefern. Wenn Sie dies im Kontext von Prozessen verwenden, können Sie erkennen, wo Sie heute Engpässe haben, welche Arbeitsabläufe verbessert werden können und wo Sie Schritte automatisieren können, die heute manuell ausgeführt werden.  

Wie wir bereits besprochen haben, können Sie viele Effizienzgewinne erzielen, wenn Sie Systeme standardisieren, wie Sie Systeme erstellen, verwalten und warten. Die Software- und Hardwarelösungen von NI wurden im Hinblick auf hohe Qualität, Offenheit, Skalierbarkeit und Flexibilität entwickelt. Selbst wenn Sie dachten, Sie müssten bei Ihrem Software- oder Hardwareansatz Kompromisse eingehen, können Sie stattdessen die vorhandene Grundlage nutzen und ein Framework für den Standardansatz aufbauen – und das in noch kürzerer Zeit. Aufbauend auf den Fähigkeiten und Kenntnissen jedes Teammitglieds und deren Verknüpfung in einem gemeinsamen Rahmen, der die Produktivität beschleunigt, wird die Implementierung eines Standardansatzes nahtloser.