GN Audio实现生产测试标准确保质量

Csaba Fodor ― 高级测试工程师兼平台主管 ― GN Audio

Christian Wolf ― 全球生产测试经理 ― GN Audio 

 

案例分析要点

  • 挑战 — 针对复杂性越来越高的大批量待测设备,满足测试覆盖范围、开发进度和公司范围数据共享要求。  

  • 解决方案 — 为全球六个生产基地的20多种产品成功部署了基于NI测量硬件TestStand和CIM.AS CATS的标准化测试平台

  • 成功 — 尽管新产品的测试覆盖范围提高了2.5倍,仍将测试开发时间从几个月缩短到了几周。整个公司和供应商都可访问测试数据。

  • 价值 — 缩短了开发时间,减少了数据分析时间并快速确定了测试失败率变化

     

挑战

GN Audio需要对其Jabra消费电子产品线使用全新的生产测试平台,并且需要调整到更高的测试范围要求,从而缩短开发周期。

解决方案

其解决方案是使用NI和CIM.AS提供的COTS硬件和软件。既满足了他们的预期测试覆盖范围需求,还将开发时间从几个月缩短到了几周。该系统现已成功部署在全球范围内的六个生产基地。

GN Audio是工程通信和声音解决方案领域的佼佼者,致力于为增强消费者和企业的能力而不断创新。身为GN Group的一员,我们无比自豪,并致力于帮助人们获得更美妙的聆听体验、实现更高的目标并摆脱羁绊、超越自我。通过声音和视频,我们的生活发生了翻天覆地的变化。凭借150年的辉煌历史,Jabra卓越工程一马当先。基于此工程,我们创造了以下产品:可帮助专业人员提高工作效率的集成耳机和通信工具;可让消费者更舒畅地享受通话、音乐和媒体的无线耳机和耳塞;以及可在分布式团队之间实现无缝协作的开拓性视频会议解决方案。
 

GN Group成立于1869年,业务遍及100个国家/地区,其产品具有创新性、可靠性并且易于使用。如今,GN拥有6200名员工,并在哥本哈根证券交易所挂牌上市。GN让生活更美妙。

 

 

 

近年来,消费者的预期已经发展为追求能够象征身份并且功能完善的“高级”电子产品。为了保持竞争力,设备必须满足比以前高得多的质量标准、具有更多的功能,同时价格经济实惠。例如,GN Audio推出小型无线耳机,为市场引入了一个新的产品类别,而且其音频质量必须与其他体积较大的同类产品旗鼓相当。而高清音乐、可靠的无线连接和更长的电池续航时间曾经是产品的差异化竞争因素,现在却成为了所有耳机的必备功能。

利用GN在高端助听设计方面的深厚经验,我们的研发工程师出色地克服了这些产品挑战 — 将多个麦克风、加速计、处理器、无线电设备等组装到了一个非常小的封装中。


而我们的压力在于,测试工程需要确保我们交付的每个产品都能正常工作:音频设备的质量不断提高,声音测试台的复杂性和精确度也是如此。在全部测试时间规格为几十秒的情况下,步骤包括:
 

  • 设备通信测试

  • 近场磁感应测试

  • 蓝牙配对

  • 电池测试 

  • 多次声音发射器测试 

  • 多次声音接收器测试 

  • 多次麦克风校准

  • 多次接收器校准 

  • 用户界面(UI)测试(按钮和LED)

 

我们使用GN声音测试平台测试了80多种不同的产品。要满足不断变化的要求,需要更完善的测试序列和自动化。生产测试团队面临越来越高的测试复杂性、更高的测量精确度/可靠性预期、更高的自动化,并且需要能够轻松共享数据。

 

GN生产测试组织承受压力
 

  • 复杂性 — 在最近推出的新产品中,测试覆盖范围要求提高2.5倍
  • 质量 — 测试测量规格的精确度和可重复性要求不断提高
  • 生命周期 — GN测试开发团队为由EMS合作伙伴运营的六个全球生产基地提供支持
  • 开发进度 — 率先进入市场这一业务需求将测试开发计划从几个月压缩到几周
  • 生产量 — 随着工作和生活方式的改变,消费类电子设备(例如耳塞和办公室耳机)的需求显著提高
  • 数据 — GN Audio和供应商内部各职能部门对测试数据的需求日益提高

 

我们以前的测试解决方案是内部开发的平台,经过了10多年的累积和发展。显然,此策略逐步成为公司的一项不利因素,因为新功能(测量类型和Windows操作系统集成)难以实现,错误修复非常耗时,并且员工入职过程冗长而低效。 

 

商业现成(COTS)工具使用

我们改变了策略,即在可能的情况下,对过程设计、分析和报告等标准任务使用商业现成的(COTS)硬件和软件。与测试专家合作,并利用他们的工具完成这些任务,从而让我们的团队能够专注于编写和执行特定于待测设备的测试,这正是我们团队最能增加价值的领域。随着待测设备复杂性的提高,找到更高水平的起点至关重要,当需要满足业务需求时,我们可以在这个起点的基础上构建自己的测试台。 

 

此策略缩短了开发时间,提高了测试质量/可重复性并减轻了维护负担,同时为未来提供了灵活性。它还降低了团队中工程师高效工作所需的领域专业知识水平,因此可以更容易地聘用合适的人才,并让员工轻松应对各种各样的项目。

 

 

硬件

声学测试是在消声室内通过OTA方式进行的。每个测试连接件的配置都是待测设备特有的;不过,我们尽可能使用一套通用组件,以便在全球生产基地轻松维护。配置到人造口腔和耳朵内的GRAS扬声器和麦克风可在制造过程中确保准确度和可靠性。这些装置通过麦克风电源连接到测试系统内集成的NI DAQ板卡。 

 

我们将NI DAQ硬件视为生产测试应用的行业标准硬件。NI DAQ硬件与NI软件的紧密集成使我们可以随时满足测试覆盖范围要求。NI工具在整个行业内驰名,这意味着新员工和顾问能够快速熟练工作,从而加快进度并提高开发质量。

 

由于我们的团队拥有必要的技能组合,我们可在内部开发并维护测试台机械基础设施和连接件。因此,我们实现了全面自定义,同时在很大程度上降低了每个测试台的财务投资。

 

软件

复用是我们软件策略的关键。许多必要测试都是常规测试,只需调整频率范围即可。但随着测试需求的不断增加,新待测设备需要全新的测量方式。为了确保高效持续开发和稳定运营,我们利用COTS工具开发了一个可扩展的软件架构,我们可以利用该架构来添加和复用测量结果。 

 

我们使用了以下软件工具:

 

  • TestStand — 我们之所以选择这款行业标准定序器,是因为它的过程模型和插入式架构可以简化和加快自定义过程。NI TestStand具有内置并行测试和报告功能,开辟了新的可能性。

 

  • CIM.AS CATS — 我们之所以选择这款音频测试解决方案软件,是因为它可以缩短开发时间、确保分析算法质量,并可引入提高测试范围的新功能。我们使用CATS进行信号生成、分析、结果记录和测量系统校准。

 

  • LabVIEW — 此测试工程开发环境提供数据采集、数据通信和GUI设计功能。我们之所以选择此工具,是因为它具有快速开发、紧密硬件集成以及可与其他软件工具的各种生态系统互操作的特点。 

 

 

我们的测试团队可以正确结合对常见任务和架构进行抽象设计的软件工具,并利用我们在待测设备操作方面的专业知识,专注于设计高准确度、高度可重复的测试。

 

在接下来的几年中,产量预期会不断提高,这将需要更高水平的自动化。随着这种自动化的实现,标准过程的抽象化设计或外包将变得更加关键。我们预计,工程团队将面临越来越大的挑战,同时还要认真管理预算和员工。 

 

数据

整个公司内对生产测试台数据洞察的需求日益提高。除了测试操作和开发等常见职能外,市场工程师、设计验证工程师、音频工程师和硬件设计工程师也需要使用测试数据来执行其工作。我们的生产测试系统每天会创建超过5 GB的测试数据,这会在公司内产生TB级数据,如果无法妥善管理,数据很容易被贴错标签、误用或误解。 

 

每个职能部门都以不同方式使用这些数据,因此需要多种仪表板和可搜索性选项。为了满足这些要求,测试工程已经采用了通用数据格式、存储和通信。公司内的各个职能部门现在可以根据测试数据生成自己的报告,而不是从测试工程部门申请报告。这为我们的团队节省了数小时的时间。通过高效提供数据,测试工程可以在整个公司内实现价值,帮助提高现有和全新产品设计的质量。

 

合作伙伴

促进此项目成功的一个关键因素是多个公司的工程师团体之间的密切协作。煞费苦心做千篇一律的工作,通常令人沮丧并且效率低下。但如果您尝试设计的是控制杆,而合作伙伴交付了轮子,这种卯不对榫的情况同样让人沮丧。 

 

在与CIM.AS合作的过程中,我们组建了一个工程师小组,他们专门从事生产和声学测试,并愿意花时间了解我们的业务、我们的应用和我们的测试覆盖范围。他们与NI携手合作,提供了工具和顾问服务,让我们处于技术前沿,并为我们的目标实现提供了有力支持。 

 

CIM.AS在设计和制造声学和电气测试台方面拥有数十年的丰富经验。他们的工程支持值得信赖,我们可以安心地向我们分布在世界各地的生产基地按时交付高质量测试台。 

 

之前测试类似设备解决方案相比成效
 

  • 复杂性 — 即使复杂性提高2.5倍,也使用现有资源满足了测试覆盖范围
  • 质量 — 保持了测量可重复性和准确度,巩固了消费者对GN Audio声音和电气产品性能的信心
  • 生命周期 — 在六个全球生产基地成功部署,只有极少的维持和维护请求返回到测试开发团队
  • 开发进度 — 使用标准化平台架构和快速开发工具(例如NI TestStand和CIM.AS CATS),NPI功能测试的开发时间缩短到了两周。
  • 生产量 — 满足了从数万到数百万(取决于产品线)的生产量要求
  • 数据 — 为研发、验证、测试和运营职能部门提供了从原型设计到生产整个过程中生产数据的访问权限,帮助提高了新产品设计质量

 

图1. 需要测试覆盖范围的耳塞产品功能。
图2. 测试台架构