借助物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)測試

——NI業(yè)務(wù)和技術(shù)首席研究員 Mike Santori

·  IoT和IIoT使得測試日益復(fù)雜化。

·  IoT技術(shù)可以解決自動化測試挑戰(zhàn),。

·  工程師需要理解和專注于最具業(yè)務(wù)價(jià)值的應(yīng)用場景,。

從半導(dǎo)體到電子子系統(tǒng)再到工業(yè)4.0的核心——智能機(jī)器，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）系統(tǒng)正變得越來越復(fù)雜,。測試是該產(chǎn)品鏈中容易被忽視但卻非常關(guān)鍵的要素,，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的復(fù)雜化又進(jìn)一步增加了測試的復(fù)雜性。但同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)還可以大大增強(qiáng)自動化測試的工作效率,。將系統(tǒng)管理,、數(shù)據(jù)管理,、可視化和分析以及應(yīng)用程序支持等物聯(lián)網(wǎng)功能應(yīng)用于自動化測試工作流程,，可以幫助測試工程師更輕松地應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。

管理測試系統(tǒng)

IoT和IIoT的基礎(chǔ)是設(shè)備互聯(lián)及統(tǒng)一管理,。然而,，目前許多分布式測試系統(tǒng)并沒有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)或有效的設(shè)備管理。通常,，測試工程師難以跟蹤在任何一臺硬件設(shè)備上運(yùn)行的軟件,，或者只知道系統(tǒng)的位置，而無法獲知其性能,、使用率和健康狀況,。

幸運(yùn)的是，大多數(shù)現(xiàn)代測試系統(tǒng)都基于PC或PXI,，可以直接連接到企業(yè)系統(tǒng),，從而實(shí)現(xiàn)額外的功能，如管理軟件和硬件組件、跟蹤使用情況以及執(zhí)行預(yù)測性維護(hù),，從而最大限度地提高測試投資的價(jià)值,。

接入和管理數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)價(jià)值來自互聯(lián)系統(tǒng)生成的海量數(shù)據(jù)。 然而,，由于存在各種數(shù)據(jù)格式和來源,，有效利用測試數(shù)據(jù)變得非常困難，從時(shí)域和頻域的原始模擬和數(shù)字波形到參數(shù)測量等數(shù)據(jù)通常以遠(yuǎn)高于消費(fèi)者或工業(yè)設(shè)備的速度和數(shù)量進(jìn)行采集,。 更糟糕的是,，測試數(shù)據(jù)通常存儲在沒有標(biāo)準(zhǔn)化的“孤島”（silos）中。 因此,，這些數(shù)據(jù)對企業(yè)來說是“不可見的”,，因此很容易錯(cuò)過產(chǎn)品生命周期其他階段的有用信息。 在部署全面的基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理解決方案之前,，捷豹路虎（JLR）僅分析了10％的車輛測試數(shù)據(jù),。 JLR動力總成經(jīng)理Simon Foster表示，“我們現(xiàn)在可以分析高達(dá)95％的數(shù)據(jù)并降低了測試成本和年度測試次數(shù),，因?yàn)槲覀儾恍枰匦逻\(yùn)行測試,。”

將IoT功能應(yīng)用于自動化測試數(shù)據(jù),，首先需要一套即用型的軟件適配器,，用于接入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。這些適配器必須基于開放的文檔化架構(gòu),，以便能夠接收新的和唯一的數(shù)據(jù),，包括來自設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的非測試數(shù)據(jù)。測試系統(tǒng)必須能夠與標(biāo)準(zhǔn)IoT和IIoT平臺共享其數(shù)據(jù),，以從企業(yè)級數(shù)據(jù)中提取有用信息,。

可視化和分析數(shù)據(jù)

由于測試數(shù)據(jù)通常是復(fù)雜且多維的，使用通用業(yè)務(wù)分析軟件來分析測試數(shù)據(jù)可能非常困難,。此外,，典型的商務(wù)制圖并不包括測試和測量中的常見可視化功能，比如模擬和數(shù)字信號組合圖表,、眼圖,、史密斯圓圖和星座圖等等。

具有適當(dāng)元數(shù)據(jù)管理的,，面向測試的模式使工具具備可視化和分析測試數(shù)據(jù)的能力,，并將其與設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)清晰的測試數(shù)據(jù)可讓工程師將基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí),，從而將Python,、R和The MathWorks,，Inc.MATLAB?軟件等常用工具集成到工作流程中，進(jìn)而從數(shù)據(jù)中提取更多有用的信息,。

開發(fā),、部署和管理測試軟件

傳統(tǒng)的專用桌面應(yīng)用程序正在逐步轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)的移動應(yīng)用程序。這種轉(zhuǎn)變使得測試難以實(shí)現(xiàn),。首先,，需要在被測設(shè)備（DUT）上進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，以處理海量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)做出測試通過/失敗的決策,，同時(shí)本地操作員需要與測試設(shè)備和DUT進(jìn)行交互,。但是，公司希望遠(yuǎn)程訪問測試設(shè)備以查看結(jié)果和利用率等系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),。為了解決這個(gè)問題,，一些公司已經(jīng)建立了一次性架構(gòu)來集中管理軟件，并且將軟件下載到基于DUT的測試設(shè)備上,。但正因?yàn)槿绱?，他們必須維護(hù)自定義架構(gòu)，這需要額外的資源,，而這些資源本應(yīng)用于具有更高業(yè)務(wù)價(jià)值的活動,。

更高級別的測試管理是從本地測試設(shè)備遷移到云端部署。 基于網(wǎng)絡(luò)的工具可用于查看測試設(shè)備的狀態(tài),、安排測試時(shí)間以及檢查推送到云或服務(wù)器的測試數(shù)據(jù),。 更高級別的管理功能補(bǔ)充了使用NI LabVIEW、Microsoft .NET語言,、NI TestStand和Python等常用工具構(gòu)建的現(xiàn)有測試系統(tǒng),。 模塊化測試軟件架構(gòu)（測試管理、測試代碼,、測量IP,、儀器驅(qū)動程序、硬件抽象層）使公司能夠評估將不同軟件功能從本地移動到服務(wù)器或云端的價(jià)值,。 隨著越來越多的測試軟件棧遷移到云端部署,，公司將意識到在云端計(jì)算存儲的數(shù)據(jù)、可擴(kuò)展計(jì)算以及隨時(shí)隨地輕松訪問軟件和數(shù)據(jù)等方面所帶來的優(yōu)勢,。

利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行測試

利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行測試并不是一個(gè)未來設(shè)想，而是在當(dāng)下切切實(shí)實(shí)可實(shí)現(xiàn)的,。 一個(gè)組織的能力取決于其當(dāng)前的自動化測試基礎(chǔ)架構(gòu)和最迫切的業(yè)務(wù)需求,。 需要考慮的一些常見領(lǐng)域是改進(jìn)測試系統(tǒng)管理、提高測試設(shè)備利用率,、從測試數(shù)據(jù)中獲得更有意義的信息,，以及遠(yuǎn)程訪問共享測試系統(tǒng),。 具有高度模塊化的軟件定義方法可讓企業(yè)專注于最有價(jià)值的領(lǐng)域，而無需做出高風(fēng)險(xiǎn)的決策,。

“管理和維護(hù)位于世界各地的測試資產(chǎn)將很快變成業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)需求,。我們必須重塑我們的測試架構(gòu)，以集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，特別是對配置管理和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行升級,，并支持工業(yè)4.0的業(yè)務(wù)數(shù)字化?！?- Thales Choplain,，數(shù)字行業(yè)總監(jiān)，Thales

MATLAB?是The MathWorks,，Inc.的注冊商標(biāo),。

多行業(yè)融合顛覆測試策略

——Luke Schreier，NI自動化測試副總裁

·   技術(shù)和流程正在跨越行業(yè)邊界線,，給測試領(lǐng)導(dǎo)者帶來挑戰(zhàn)的同時(shí),，也帶來新機(jī)遇。

·   基于封閉式專用方法構(gòu)建的測試策略無法跟上時(shí)代腳步,，反而使組織面臨風(fēng)險(xiǎn),。

·   與多個(gè)行業(yè)公司合作可以為組織提供所需的新視角，及時(shí)調(diào)整其測試組織架構(gòu),。

行業(yè)融合并不是一個(gè)新概念;甚至可能是歷史最悠久的概念之一,。不同市場在交互時(shí)，很自然會交流想法,、流程和技術(shù),，從而彼此之間更加緊密地交織在一起。 農(nóng)業(yè)和貿(mào)易相互沖突,，催生了銀行業(yè),。 最近，醫(yī)療保健和消費(fèi)電子產(chǎn)品的交集創(chuàng)造了可穿戴設(shè)備,。 由于我們生活在一個(gè)全球互聯(lián)的世界,，各種機(jī)會正以更快的速度和更大的規(guī)模融合。 目前已經(jīng)有無數(shù)關(guān)于多行業(yè)融合的評論,。 博客,、文章和分析報(bào)告都在描述數(shù)字革命的加速正在顛覆傳統(tǒng)行業(yè)，但卻很少談及融合如何影響測試組織,。 公司將其每天感受到的影響分為兩個(gè)層面：挑戰(zhàn)和機(jī)遇,。 一流的組織正通過利用多行業(yè)測試平臺直接解決融合問題，同時(shí)與涉及多個(gè)行業(yè)的其他組織展開合作并向其學(xué)習(xí),。

創(chuàng)造測試創(chuàng)新

經(jīng)常被引用的一個(gè)報(bào)告是2014年Gartner的報(bào)告《產(chǎn)業(yè)融合：數(shù)字工業(yè)革命》”,，該報(bào)告指出：行業(yè)融合是組織發(fā)展最根本的機(jī)會,。”對于測試組織來說,，這個(gè)機(jī)會將來自于利用和學(xué)習(xí)其他行業(yè),、以及將資源集中以加速創(chuàng)新。

融合的核心是觀點(diǎn)共享,。在產(chǎn)品創(chuàng)新方面,，人們經(jīng)常討論通過利用和學(xué)習(xí)其他行業(yè)來避免將時(shí)間和精力浪費(fèi)在創(chuàng)造已有的東西上，這一概念同樣可以應(yīng)用在測試策略中,。功能安全就是一個(gè)很好的例子,。經(jīng)過數(shù)十年的學(xué)習(xí)，以及由于產(chǎn)品本身對安全的嚴(yán)格要求,，重型制造業(yè)制定了一種證明其嵌入式電子設(shè)備功能安全性的標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61508,。鐵路和汽車等其他行業(yè)在其架構(gòu)中增加了高安全性嵌入式系統(tǒng)，并使用EN 50126和ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)來擴(kuò)展和調(diào)整IEC 61508,。向這些標(biāo)準(zhǔn)的專家學(xué)習(xí)可以節(jié)省為測試策略添加功能安全測試所需的時(shí)間,。

多行業(yè)資源聚集是行業(yè)融合一個(gè)不太明顯的好處。隨著行業(yè)之間關(guān)系日益緊密,，其功能需求也越來越緊密,。這促使為這些行業(yè)提供服務(wù)的供應(yīng)商增加投資，因?yàn)檫@種需求的市場也在擴(kuò)大,。在測試中,，基于平臺的供應(yīng)商會增加處理器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器等與行業(yè)無關(guān)的投資，以便以更低的價(jià)格向所有行業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,。當(dāng)投資到測試硬件,、軟件或服務(wù)時(shí)，與單一行業(yè)選項(xiàng)不同的是,，多行業(yè)解決方案可以最大化技術(shù)的利用率,。

克服融合成本挑戰(zhàn)

IBM 2016年對全球最高管理層的“重新詮釋邊界”調(diào)研顯示，“行業(yè)融合明顯超過了他們預(yù)計(jì)未來三到五年內(nèi)的任何其他趨勢,?！北M管融合的趨勢仍有望繼續(xù)上升，但它引起的更多是擔(dān)憂而不是興奮,。對于測試經(jīng)理來說,，行業(yè)融合增加了測試復(fù)雜性，需要更具適應(yīng)性的測試平臺和更靈活的組織,。

隨著行業(yè)之間開始互相利用彼此的技術(shù),，它們需要對這些新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行測試并具備相關(guān)的專業(yè)知識。例如,，汽車混合動力系統(tǒng)現(xiàn)在需要能夠測試控制,、機(jī)械、熱力學(xué),、電子,、軟件甚至電池化學(xué)的系統(tǒng)。如果測試系統(tǒng)是構(gòu)建在不靈活的封閉式專用平臺之上,，那么即使在幾年前的測試系統(tǒng),，也早就已經(jīng)過時(shí)了。因此,，測試系統(tǒng)應(yīng)具備能夠支持多種I/O類型,、編程語言和不同供應(yīng)商的開放式和模塊化硬件和軟件，以及清晰定義的API和互操作性標(biāo)準(zhǔn),。

如果組織不知道下一步應(yīng)該做什么,，就更具挑戰(zhàn)性。在融合的時(shí)代,，未來更加渺茫,。公司、測試策略和測試平臺都應(yīng)快速適應(yīng)未來的發(fā)展方向,。例如,，由于其供應(yīng)鏈與消費(fèi)電子產(chǎn)品的關(guān)系越來越緊密，歷史上非常保守且依賴于長產(chǎn)品生命周期的航空航天業(yè)現(xiàn)在亟需更大的靈活性,。因此,，航空航天測試組織需要其測試設(shè)備能夠跟上更快的技術(shù)更新速度，而設(shè)計(jì)能夠提供這種適應(yīng)性的測試架構(gòu)就起到至關(guān)重要的作用,?？缧袠I(yè)交流活動和關(guān)注其他行業(yè)的刊物可以幫助團(tuán)隊(duì)了解最新趨勢。

此外,，與具有多行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的組織合作可以幫助公司更有效地適應(yīng)不可預(yù)見的情況以及利用其他行業(yè)的最佳工程實(shí)踐,。 這些公司可以將他們最頭疼的問題外包給已經(jīng)解決這些問題的第三方，或者在5G和物聯(lián)網(wǎng)等迫在眉睫的趨勢中尋找其他行業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴,。 NVIDIA和奧迪合作加速技術(shù)開發(fā),，或波音與巴西航空工業(yè)公司合作從競爭對手那里搶奪市場份額等等，此類例子層出不窮,，這些例子均說明這種合作如何讓組織領(lǐng)先于業(yè)界同行,。 重新評估供應(yīng)鏈中的測試項(xiàng)目以及對供應(yīng)商進(jìn)行審查也是明智的策略。 通過積極主動采取措施,，組織可以為下一步做好準(zhǔn)備,，并對未來產(chǎn)生影響。

“行業(yè)融合是組織發(fā)展最根本的機(jī)會,?！薄懂a(chǎn)業(yè)融合：數(shù)字工業(yè)革命》,，Gartner，2014