LRU 테스트를 위해 상용 기술로 일정 리스크 최소화

항공우주 프로그램 담당자는 테스트 아키텍처의 내부 작동에 초점을 맞추기보다는 고객의 요구 사항을 충족시키고 품질 이탈을 방지하는 데 중점을 두고 있습니다. 엔터프라이즈 수준에서의 품질 테스트는 더 나은 모델 기반 설계, 더 큰 규모의 테스트 자동화, 수명 주기 단계 간의 공통 아키텍처 공유 및 요구 사항 추적 기능을 포함합니다. 그러나 이러한 프로세스 개선은 일반적으로 테스트 인프라의 현대화가 요구되므로, 일정에 따라 프로그램의 기본 요소(테스트용 핀 확보)를 완성하기 위해 희생됩니다.

제품 품질에 계속 초점을 맞추기 위해서는 테스트 아키텍처가 프로그램마다 꾸준히 진화가 가능할 정도로 융통성을 지녀야 합니다. 역설적으로 이러한 유형의 아키텍처로의 마이그레이션은 단일 프로그램 내에서 이루어져야 합니다. 프로그램 밖에서 예산을 확보하기는 쉽지 않으며, 일반적으로 업그레이드의 필요성은 리스크를 가장 피할 시기인 프로그램 중반에 발생합니다. 어떠한 방향으로든 발전하기 위해서는 프로그램의 주요 비용, 리스크 및 일정 동인에 대한 명확한 이해가 필요합니다. 정상적으로 작동하는 테스트 시스템을 만들려면 테스트 시스템 설계, 지점 간 와이어링 및 테스트 어댑터 구축과 같은 요소가 필수적입니다. 그러나 이러한 요소가 제품 품질 향상에 반드시 기여하는 것은 아닙니다. 그림 1에 표시된 비율은 항공우주 기업에서 전형적으로 볼 수 있습니다.

일반적으로 하드웨어는 전체 비용의 4분의 1 미만을 차지할 뿐인 반면, 설계 및 구현에 소요되는 인건비는 예산과 일정에 가장 큰 영향을 미칩니다. 일반적인 데이터를 기준으로, 시스템의 크기에 따라 8~12개월 일정으로 I/O 핀당 800~1,000달러까지 추정할 수 있습니다. 변화를 가져오려면 비용 및 시간 관련 문제점을 둘 다 해결해야 합니다.

각기 다른 회사의 LRU 테스트 시스템에는 기술적으로 중복되는 부분이 큽니다. 이러한 일반적인 시스템 구성 요소에 상용(COTS) 구성 요소를 사용하는 경우 사용자만 해결할 수 있는 틈새(niche) 테스트 시스템 부분들에 집중할 수 있고 테스트를 크게 향상할 수 있습니다.

기본 LRU 테스트 시스템은 여러 테스트 대상 유닛(UUT)으로 구성되는데, 이들 유닛은 항공기 시뮬레이션을 실행하는 테스트 실행 소프트웨어로 작동되는 시뮬레이션 I/O에 대량으로 연결됩니다. 센서 시뮬레이션을 위한 신호 컨디셔닝과 LRU에 의해 구동되어야 하는 특정 로드를 추가하여 이 기본 설정을 사용자 정의할 수 있습니다. 또한 소프트웨어 테스트를 위해 오류 삽입을 추가할 수 있습니다. 통합 랩 테스트의 경우 LRU를 제어할 뿐만 아니라 제어 중인 실제 장치에도 연결해야 합니다. 또한 디바이스의 실제 버전과 시뮬레이션된 버전을 전환해야 합니다. 추가적인 맞춤화는 수동 결함, 신호 주입 및 경로 변경을 위한 브레이크아웃 박스는 물론이고, 모든 테스트 단계에서 LRU가 무엇을 보고 있는지 정확히 알기 위한 감지 라인도 포함합니다. 또한 감지 라인을 위해 계측기 등급의 측정이 필요할 수도 있습니다.

일반적으로 NI는 이 구성의 측정 및 시뮬레이션 구성 요소를 하나의 측정 및 컴퓨팅 플랫폼으로 통합함으로써 고객을 지원합니다. 그러나 이것으로 비용과 일정에 가장 큰 영향을 미치는 신호 라우팅 구성 요소 관련 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 배선 종단 작업당 3분의 작업 시간과 관련 인건비, 설비 관리 및 기술자 감독에 소요되는 정규직 직원(FTE)의 주당 비용 5,000달러라는 업계 표준 메트릭을 사용하면 시스템의 I/O 핀당 비용은 시간당 약 125달러입니다. 전체 600핀 시스템이라면 약 15주간 75,000달러 정도의 비용이 들 것입니다. 이는 디자인 변경이 없을 때의 비용입니다. 따라서 실제로는 비용이 훨씬 더 많이 들 가능성이 있습니다.

모든 LRU 테스트 시스템이 이 기본 설정에서 크게 벗어나지 않습니다. 그렇다면 왜 업계에서 널리 사용되는 시스템에 대해 그토록 많은 맞춤형 디자인과 배선이 존재하는 것일까요? 어쩔 수 없는 비용일 수도 있습니다. 하지만 줄일 수 있다면 어떻게 하시겠습니까?

NI는 LRU 테스트와 같이 신호 처리가 확립된 패턴을 따르는 산업에 혁신을 가져오고 있습니다. PXI 및 CompactRIO 측정 플랫폼을 위한 NI의 스위치 로드 신호 컨디셔닝(SLSC) 애드온을 사용하면 표준 아날로그 및 디지털 I/O 유형을 선택해 신호 경로를 변환 및 조작하여 LRU 검증 아키텍처의 핵심을 이루는 인라인 기능을 구현할 수 있습니다.

사용자 정의가 불필요하도록, NI는 매우 일반적인 여러 가지 신호 유형에 적합한 솔루션을 제공합니다. 몇 가지 중요한 예로는 고압 디지털 웨이브폼 신호, 저항 센서 시뮬레이션, ARINC 429, MIL-STD 1553 카드를 들 수 있습니다. 이러한 카드 중 상당수는 바로 이 분야 전문성을 갖춘 Bloomy Controls 및 SET와 같은 파트너사에서 공급합니다. 목표는 대부분의 I/O 요구 사항을 충족시키는 것입니다. 그러나 어떤 공급업체도 모든 테스트 요구 사항을 알 수는 없으므로 사용자 정의가 필요할 수 있습니다. NI의 개방적이고 유연한 플랫폼을 사용하면 NI의 모듈 개발 키트(MDK)를 기반으로 자체 SLSC 카드를 설계할 수 있습니다. 이 키트는 SLSC 에코시스템의 나머지 부분과 호환되는 고유한 회로를 사용자 정의하는 데 필요한 모든 세부 정보를 제공합니다. 또는 NI 파트너가 이 맞춤형 카드를 대신 만들 수도 있습니다. 이 카드가 완성되면 SLSC 에코시스템의 나머지 부분과 호환되는 상용 제품을 갖게 되는 것과 다름없습니다. 모든 SLSC 카드에는 동일한 핀아웃을 가진 동일한 44핀 D-SUB 커넥터가 있어, 터미널 블록 간의 지점 간 배선 필요성이 줄어듭니다. 터미널 블록을 표준 인터페이스 패널로 교체하여 신호를 액추에이터, 케이블 하네스 및 LRU에 연결할 수 있습니다.

이런 접근 방법으로, 맞춤 설계를 상용 부품을 사용하는 구성으로 바꿀 수 있습니다. 이 구성으로 시스템의 모든 신호를 다룰 수 없더라도, 대부분의 맞춤 솔루션 구축 시간, 비용 및 리스크를 제거할 수 있습니다. Bloody Controls와 같은 NI 파트너는 즉시 사용 가능한 랙을 제공할 수 있습니다. 고객이 바로 사용자 정의할 수 있는 상태로 LRU 테스터를 제공하거나 당사 파트너가 소프트웨어 시작 지점을 미리 구성하여 고객의 특정 사양에 맞춰 LRU 테스터를 맞춤형으로 제공할 수 있습니다. 이러한 맞춤형 디자인 및 비반복적인 엔지니어링(NRE)을 특징으로 하는 즉시 사용 가능한 테스트 아키텍처는 리드 타임을 단축하지만 여전히 NI의 개방적이고 유연한 플랫폼의 일부입니다. 즉, 블랙 박스 솔루션이 아니므로 여전히 시스템을 수정할 수 있다는 뜻입니다.

LRU 테스트 시스템 향상에 투자하기 위한 조건 

• 모든 변경 사항이 한 프로그램 주기 내에서 발생해야 함
• NRE 비용을 절감하거나 일정하게 유지해야 함
• 지점 간 배선을 테스트 어댑터로 이동하거나 그대로 유지해야 함
• 모든 변경 비용을 최소화하고 시스템 시운전과 관련된 비용이 타당해야 함

사용자 정의 엔지니어링 솔루션을 상용 구성 요소로 대체함으로써 다음 사항이 개선됩니다. 

• COTS 구성 요소 비율 증가로 비용을 최대 23%, I/O 핀당 600~700달러 절감
• 변경 사항 없이 지점 간 배선을 테스트 어댑터로 이동
• 일정 영향의 리스크를 48%, 4~6개월 감소
• 아웃소싱을 통해 유지보수 부담을 타사에 이전

이러한 접근 방식을 통해 독창적인 전문성을 요구하는 분야에 집중할 수 있습니다.