嵌入式測試為基于性能的后勤提供基礎

　　十幾年前美國軍方開(kāi)始認識到，他們必須改變后勤保障策略。那時(shí)，在對艦船、飛機、坦克和其他武器系統的產(chǎn)品生命周期中的花費后，他們發(fā)現60%的武器成本花費在武器部署后的支持方面。經(jīng)過(guò)整體分析后，美國國防部啟動(dòng)了對供貨商來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴峻挑戰的項目，他們要求供貨商研發(fā)相關(guān)的項目或生產(chǎn)工藝，要么將支持系統植入產(chǎn)品內，要么研發(fā)更好的支持系統來(lái)減輕這一負擔。這就是基于產(chǎn)品性能的后勤(PBL)項目的開(kāi)端，目前它已經(jīng)成為所有新的美國國防部項目的一個(gè)整體部分。

　　為了解決許多PBL試圖要解決的問(wèn)題，安捷倫公司研發(fā)出了一些方案。一些方案集中在通用的測試平臺上，使得在生產(chǎn)過(guò)程中和支持系統中采用相同的平臺，從而降低成本；自動(dòng)診斷系統省去了對野外維修專(zhuān)家的需求并縮短了客戶(hù)等待時(shí)間，帶有自測和自診斷功能的產(chǎn)品使得用戶(hù)也對測試產(chǎn)品進(jìn)行維護，從而降低了測試支持成本，并且增加了工作時(shí)間；而在不久的將來(lái)，嵌入到設備中的儀器將實(shí)現信號的實(shí)時(shí)監控并實(shí)時(shí)地預測故障。

　　實(shí)際上PBL所包含的概念在商用市場(chǎng)已經(jīng)出現很多年了。所要求的結果是相同的；即降低支持成本，縮短顧客的等待時(shí)間，提高設備的利用率。商用市場(chǎng)上的解決方案已經(jīng)在增加客戶(hù)滿(mǎn)意度的同時(shí)，降低了總成本。當公司外購產(chǎn)品時(shí)，許多情況下這是非常復雜的，特別是在他們還需要外購設計和支持服務(wù)時(shí)。目前，許多商用公司已經(jīng)開(kāi)始解決國防市場(chǎng)中PBL環(huán)境中正在研究的問(wèn)題。

　　事實(shí)上，用來(lái)測量成功的PBL結果的計量標準也時(shí)常用于商用環(huán)境中的標準計量。盡管其側重點(diǎn)可能不同，對最終用戶(hù)的重要性卻是等同的。因為即便是在商用領(lǐng)域，產(chǎn)品因損壞重返生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行修理所中斷的時(shí)間也會(huì )導致成百上千萬(wàn)的收入損失。

　　無(wú)等待狀態(tài)

　　對于一架戰斗機來(lái)說(shuō)，不當的維護支持可能導致很多問(wèn)題，包括很長(cháng)的CWT(用戶(hù)等待時(shí)間)，RTAT(返回地面維修時(shí)間)或AWP(等待零配件)，或者花費數百萬(wàn)美元的輔助支持維護設備以及任務(wù)所需待命的備用飛機?？梢粤谐龅南嗨茊?wèn)題還包括設備利用率、投資回報(ROIC)、可預測性、可靠性、總的生命成本、平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)等等。

　　許多年來(lái)，一些公司制定了向一些為了獲取最低制造成本而在全球建立制造基地的合同制造商外購產(chǎn)品的采購程序。實(shí)際上，這些公司中有許多還沒(méi)有充分認識到上述這些決策所帶來(lái)的所有好處。

　　一些公司常常發(fā)現所生產(chǎn)的產(chǎn)品不能滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，較高的不合格率一直是研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中的一道屏障。如何利用先進(jìn)的測試手段來(lái)提高產(chǎn)品的合格率并成功穿越這個(gè)屏障？為此，安捷倫公司研發(fā)了新的測試策略，成功穿越了這個(gè)屏障并實(shí)現了產(chǎn)品的低成本制造。而且該測試策略無(wú)需對產(chǎn)品本身的知識了解很多。

　　通過(guò)該策略能夠使用戶(hù)得到的一些好處包括：

* 改善ROIC

* 利用創(chuàng )新的自動(dòng)化控制和車(chē)間生產(chǎn)控制來(lái)改進(jìn)測試臺，使得固定資產(chǎn)成本降低50～80%

* 利用通用測試設備，使得在一套測試設備上就可以覆蓋很大范圍的UUT/LRU/FRU，從而減少所需的支持維護設備

* 利用該BIST策略，可以節約90%以上的測試和維修資金

* 由于采用了分布式的模塊化測試設計，所需的生產(chǎn)設備減少，從而節約了75%的車(chē)間生產(chǎn)空間

* 生產(chǎn)測試采集所需的成本降低

* 響應速度得到改善

* 由于采用故障診斷和檢測技術(shù)，縮短了用戶(hù)等待時(shí)間(CWT)，使得工廠(chǎng)和野外支持維護的時(shí)間減少90%

* 采用通用測試策略后，使一次性通過(guò)的良率提高到了99.7%，并減少了不合格的組件

* 利用該通用測試軟件后，使得工廠(chǎng)和野外故障診斷技術(shù)人員的勞動(dòng)力成本降低了98%

* 模塊化測試儀和自動(dòng)設計可以重新靈活配置，使得新產(chǎn)品能夠快速實(shí)現批量生產(chǎn)并能更好地預測

* 改善了可靠性

* 自動(dòng)的故障診斷和預測功能內置于產(chǎn)品中

* 在發(fā)射前的每一個(gè)層級上都確保故障的覆蓋和診斷

* 具有最少的重復性修理或無(wú)需計算機指導的經(jīng)驗

* 自動(dòng)故障診斷和維修的準確度預測改善了75～90%，對具有經(jīng)驗的技術(shù)人員的依賴(lài)度降低了90%。在制造和測試過(guò)程中具有連貫性，從而降低了不確定性。帶有網(wǎng)絡(luò )監控和控制功能的通用儀器通過(guò)利用專(zhuān)家的經(jīng)驗，還能夠實(shí)時(shí)掌握全球的生產(chǎn)和質(zhì)量狀態(tài)，從而進(jìn)行快速決策。

* 由于減少了對熟練勞動(dòng)力的依賴(lài)，將大量降低支持成本，可使勞動(dòng)力成本減少220萬(wàn)美元

圖：診斷能力的提高可以增加利潤收入。

　　實(shí)際實(shí)現

　　圍繞上述概念，安捷倫公司所研發(fā)的應對措施主要包括：

　?。保ㄓ脺y試儀，它允許制造商在一套測試儀上對種類(lèi)多達35種以上的RF卡進(jìn)行功能測試，在系統集成階段實(shí)現了99.8%的接通率。通過(guò)在故障產(chǎn)品中內置診斷修理功能還能將此比率提到更高。

　　不同功能的組合具有很大的靈活性，將培訓和不確定度減到了最低程度，減少了制造過(guò)程中的故障，從而將用戶(hù)滿(mǎn)意度提到了最高。

　　由于該通用測試臺初始時(shí)就是為軍方PBL項目開(kāi)發(fā)的，從而使得該測試臺已經(jīng)在全球的維修支持中心得以部署。

　　結果證明，在通用測試儀部署后的第一年，僅在增加良率，降低勞動(dòng)力成本和提高維修準確度方面，就節省了220萬(wàn)美元。

　　飛機返回地面維修時(shí)間從數小時(shí)縮短到幾分鐘?？赡芨匾氖?，由于已在全球的幾個(gè)國家部署了這種測試儀，今后將會(huì )陸續看到更好的結果。

　?。玻畮в袃戎迷\斷功能的內置自檢(BIST)方案。該方案降低了產(chǎn)品生命周期中的總成本，結果如圖所示。這些BIST診斷策略增強了人們對為未來(lái)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的PBL策略的理解能力。

　?。常度胧綔y試技術(shù)，代表是IEEE P1687，它實(shí)現了參數的連續監控和性能退化的測量。嵌入式技術(shù)使得BIST、故障預測和診斷成為各期部署產(chǎn)品的組成部分，而不管部署的時(shí)間長(cháng)短和具體位置。于是，這成為有效監控方案的一部分，確保了關(guān)鍵電子系統準備就緒和完整性。