借助物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)測(cè)試

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

·  IoT和IIoT使得測(cè)試日益復(fù)雜化。

·  IoT技術(shù)可以解決自動(dòng)化測(cè)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(chǎng)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(lái)越復(fù)雜。測(cè)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(cè)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(dòng)化測(cè)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(dòng)化測(cè)試工作流程，可以幫助測(cè)試工程師更輕松地應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。

管理測(cè)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(cè)試系統(tǒng)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)或有效的設(shè)備管理。通常，測(cè)試工程師難以跟蹤在任何一臺(tái)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(wú)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(cè)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(cè)性維護(hù)，從而最大限度地提高測(cè)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(lái)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(lái)源，有效利用測(cè)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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的“孤島”（silos）中。 因此，這些數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是“不可見(jiàn)的”，因此很容易錯(cuò)過(guò)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(chē)輛測(cè)試數(shù)據(jù)。 JLR動(dòng)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(cè)試成本和年度測(cè)試次數(shù)，因?yàn)槲覀儾恍枰匦逻\(yùn)行測(cè)試?！?/p>

將IoT功能應(yīng)用于自動(dòng)化測(cè)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(kāi)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(lái)自設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的非測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試系統(tǒng)必須能夠與標(biāo)準(zhǔn)IoT和IIoT平臺(tái)共享其數(shù)據(jù)，以從企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中提取有用信息。

可視化和分析數(shù)據(jù)

由于測(cè)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(lái)分析測(cè)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(cè)試和測(cè)量中的常見(jiàn)可視化功能，比如模擬和數(shù)字信號(hào)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(cè)試的模式使工具具備可視化和分析測(cè)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(cè)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(kāi)發(fā)、部署和管理測(cè)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(dòng)應(yīng)用程序。這種轉(zhuǎn)變使得測(cè)試難以實(shí)現(xiàn)。首先，需要在被測(cè)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(cè)試通過(guò)/失敗的決策，同時(shí)本地操作員需要與測(cè)試設(shè)備和DUT進(jìn)行交互。但是，公司希望遠(yuǎn)程訪問(wèn)測(cè)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(wèn)題，一些公司已經(jīng)建立了一次性架構(gòu)來(lái)集中管理軟件，并且將軟件下載到基于DUT的測(cè)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(dòng)。

更高級(jí)別的測(cè)試管理是從本地測(cè)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(cè)試設(shè)備的狀態(tài)、安排測(cè)試時(shí)間以及檢查推送到云或服務(wù)器的測(cè)試數(shù)據(jù)。 更高級(jí)別的管理功能補(bǔ)充了使用NI LabVIEW、Microsoft .NET語(yǔ)言、NI TestStand和Python等常用工具構(gòu)建的現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)。 模塊化測(cè)試軟件架構(gòu)（測(cè)試管理、測(cè)試代碼、測(cè)量IP、儀器驅(qū)動(dòng)程序、硬件抽象層）使公司能夠評(píng)估將不同軟件功能從本地移動(dòng)到服務(wù)器或云端的價(jià)值。 隨著越來(lái)越多的測(cè)試軟件棧遷移到云端部署，公司將意識(shí)到在云端計(jì)算存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、可擴(kuò)展計(jì)算以及隨時(shí)隨地輕松訪問(wèn)軟件和數(shù)據(jù)等方面所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試

利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試并不是一個(gè)未來(lái)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(dòng)化測(cè)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(jiàn)領(lǐng)域是改進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)管理、提高測(cè)試設(shè)備利用率、從測(cè)試數(shù)據(jù)中獲得更有意義的信息，以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)共享測(cè)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(wú)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(cè)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(cè)試架構(gòu)，以集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，特別是對(duì)配置管理和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行升級(jí)，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(cè)商標(biāo)。

多行業(yè)融合顛覆測(cè)試策略

——Luke Schreier，NI自動(dòng)化測(cè)試副總裁

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

·   基于封閉式專用方法構(gòu)建的測(cè)試策略無(wú)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(cè)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(chǎng)在交互時(shí)，很自然會(huì)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(huì)正以更快的速度和更大的規(guī)模融合。 目前已經(jīng)有無(wú)數(shù)關(guān)于多行業(yè)融合的評(píng)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(cè)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(guò)利用多行業(yè)測(cè)試平臺(tái)直接解決融合問(wèn)題，同時(shí)與涉及多個(gè)行業(yè)的其他組織展開(kāi)合作并向其學(xué)習(xí)。

創(chuàng)造測(cè)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(huì)?！睂?duì)于測(cè)試組織來(lái)說(shuō)，這個(gè)機(jī)會(huì)將來(lái)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(guò)利用和學(xué)習(xí)其他行業(yè)來(lái)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(cè)試策略中。功能安全就是一個(gè)很好的例子。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的學(xué)習(xí)，以及由于產(chǎn)品本身對(duì)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(chē)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(lái)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(cè)試策略添加功能安全測(cè)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(lái)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(chǎng)也在擴(kuò)大。在測(cè)試中，基于平臺(tái)的供應(yīng)商會(huì)增加處理器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器等與行業(yè)無(wú)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(cè)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(duì)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(guò)了他們預(yù)計(jì)未來(lái)三到五年內(nèi)的任何其他趨勢(shì)。”盡管融合的趨勢(shì)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(duì)于測(cè)試經(jīng)理來(lái)說(shuō)，行業(yè)融合增加了測(cè)試復(fù)雜性，需要更具適應(yīng)性的測(cè)試平臺(tái)和更靈活的組織。

隨著行業(yè)之間開(kāi)始互相利用彼此的技術(shù)，它們需要對(duì)這些新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行測(cè)試并具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。例如，汽車(chē)混合動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)在需要能夠測(cè)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(cè)試系統(tǒng)是構(gòu)建在不靈活的封閉式專用平臺(tái)之上，那么即使在幾年前的測(cè)試系統(tǒng)，也早就已經(jīng)過(guò)時(shí)了。因此，測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備能夠支持多種I/O類型、編程語(yǔ)言和不同供應(yīng)商的開(kāi)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(lái)更加渺茫。公司、測(cè)試策略和測(cè)試平臺(tái)都應(yīng)快速適應(yīng)未來(lái)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(lái)越緊密，歷史上非常保守且依賴于長(zhǎng)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(cè)試組織需要其測(cè)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(cè)試架構(gòu)就起到至關(guān)重要的作用?？缧袠I(yè)交流活動(dòng)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(shì)。

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(jiàn)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(wèn)題外包給已經(jīng)解決這些問(wèn)題的第三方，或者在5G和物聯(lián)網(wǎng)等迫在眉睫的趨勢(shì)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(kāi)發(fā)，或波音與巴西航空工業(yè)公司合作從競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那里搶奪市場(chǎng)份額等等，此類例子層出不窮，這些例子均說(shuō)明這種合作如何讓組織領(lǐng)先于業(yè)界同行。 重新評(píng)估供應(yīng)鏈中的測(cè)試項(xiàng)目以及對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行審查也是明智的策略。 通過(guò)積極主動(dòng)采取措施，組織可以為下一步做好準(zhǔn)備，并對(duì)未來(lái)產(chǎn)生影響。

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