平行測試的優點

歡迎來到測試管理軟體開發指南。此份指南收集了技術文件的內容，針對開發測試系統所設計，可降低成本、增加測試輸出率，並可搭配未來的需要。而此文件亦將敘述平行測試的優點。

介紹

雖然平行測試並非最新的概念，但是測試工程師仍需要尋找其他可提升測試系統效能的方法。然而，最新的現成測試管理軟體工具，進一步簡化了平行測試系統的建置方式。這些工具可提升測試傳輸率，並降低測試系統的成本。

一般來說，平行測試即為同步測試多種產品或次要元件(Subcomponent)。平行測試工作站一般均跨多種測試插座 (Test socket)，共用 1 組測試設備；但是在某些案例中，可針對每在測單元 (UUT) 提供個別的硬體組合。大部分的非平行測試系統，1 次僅測試 1 種產品或次要元件，並閒置昂貴的測試硬體超過 50% 的測試時間。因此，透過平行測試，不需花費鉅額金錢即可複製並設定其他測試系統，以提昇製造測試系統的輸出率。

下列段落將討論平行測試降低測試成本的方法，並說明於測試系統中建置平行測試的多種方式。平行測試不需備份複製測試系統，即可提升測試輸出率、增加測試所涵蓋的範圍，並降低測試成本，提供絕佳的解決方案。

選擇平行的測試架構

當要於大部分的現有測試系統中建置平行測試時，模組化的測試系統架構，則可於平行測試環境中提供最佳效果。如 NI TestStand 的測試管理軟體，加上模組化 PXI 硬體元件所具備的多種功能，可於平行測試系統中提供極高的效能。並且不需更進一步購買硬體，僅利用大部分的現有測試硬體，即可建置平行測試系統。一旦選定測試架構之後，下一步就是要根據所需的 UUT 測試行為，選擇最佳的處理模型。圖 1 則顯示可模組化的測試管理服務、測試模組、量測服務，與測試硬體，以說明模組化的測試架構。

圖 1. 模組化測試系統架構

一般平行處理模組

當測試 UUT 的適當組合或功能性時，任何的測試系統均需執行多種作業。這些作業可能必須混合多種模型測試，或特定的一系列測試，甚至進行與實際 UUT 測試毫不相關的程序。程序模型 (Process model) 將分割系統階層作業與特定 UUT 的測試，以大幅降低開發作業的影響，並增加程式碼的再使用率。程序模型的某些作業，則負責追蹤 UUT 認證號碼、初始化儀器、啟動測試執行作業、收集測試結果，建立測試報表，並將測試結果記錄至資料庫。NI TestStand 則提供 2 組程序模型 – 平行程序模型與批次程序模型 – 以根據不同的 UUT 測試需求，協助平行測試的一般測試流程。
使用者並可利用平行程序模型，以測試多種獨立的測試插座。透過此模型，即可隨時開始並停止任何 UUT 的測試作業。舉例來說，目前有 5 組測試插座執行無線電機板的測試作業。透過平行程序模型，當其他插座測試其他機板時，可同時載入新機板至開放的插座。圖 2 則說明平行處理的執行方式。

圖 2. 平行處理模型流程圖

同樣的，亦可使用批次程序模型，以控制 UUT 群組的測試插座集合。舉例來說，一般載體 (Carrier) 可能附有許多電路板。而批次模型則可同時開始並停止所有機板的測試作業。批次模型亦具有批次同步化的功能。再舉例，若將特定步驟套用至批次以成一整體，則可指定每批次僅能執行該步驟 1 次。透過批次處理模型，亦可指定 1 組以上的 UUT 是否執行特定步驟或步驟組合，或於所有 UUT 上同步執行特定步驟。圖 3 則說明完成的批次處理模型。

圖 3. 批次處理模型流程圖

儀器共用與同步化

若要同時降低成本並提升測試系統效能，則較不可能針對每測試插座提供專屬的儀器組合。其實建置平行測試系統時，往往不需進一步購買其他硬體。透過平行測試，可於多個測試插座之間共用測試系統中的現有儀控設備。若能降低 UUT 測試週期的閒置時間，則不需額外的硬體成本，亦可大幅提升效能。在許多情況下，使用者可新增其他低價位的儀器以提升系統整體效能，並於測試插座之間共用較高價位的硬體。

在現有的測試管理軟體之前，若要於平行測試系統中執行多個測試插座，並程式設計共用儀控設備的分配作業，則必須新增大量的低階同步化程式碼，以測試程式的執行情形。重要的程式區段與互斥 (Mutexe) 往往混入實際程式碼，並難以在未來的測試系統中進行區段的程式設計或再使用作業。

在利用 NI TestStand 內建的多樣功能建置平行系統之後，即可輕鬆控制儀器的共用 (Sharing) 作業，並同步化多個在測裝置。使用者並可於個別測試階段中，使用同步化步驟類型與可設定的測試屬性，於序列中管理測試之間的資源共享。於測試序列中使用的同步化步驟類型，通常包含鎖定 (Lock)、集合 (Rendezvous)、佇列、通知、等待，與批次同步化步驟類型。圖 4 顯示在測試 2 個 UUT 時，使用鎖定步驟的方法。

圖 4. 範例測試序列整合了鎖定步驟的類型，以避免多個測試同時存取相同的儀器。

亦可使用特定測試步驟相關的可設定儀器共用 (Instrument-sharing) 屬性，以取代測試群組。大部分的測試系統，均與某些切換或訊號路由的概念相關。從全程控制 UUT 電源的一般繼電器，到連接多種儀器樹千個測試點的複雜矩陣設定，此建置作業均可完全涵蓋之。當需要控制的繼電器數量不多時，則進行控制的測試程式碼亦不會過於複雜。隨著路由數量增加，或必須跨多種切換模組時，所需開發的軟體就可能耗費大量的時間與成本。NI Switch Executive 為智慧型切換管理與路由的應用程式。透過 NI Switch Executive，則可使用互動式地設定並命名切換模組、外接連線，與訊號路由，以增加開發的產量。亦可撰寫切換程式，並搭配 NI TestStand、LabVIEW，與 Measurement Studio，以重複使用測試程式碼，並提升系統效能。圖 5 顯示 NI TestStand、NI Switch Executive，與硬體之間的互動關係。最後，NI Switch Executive 可簡化切換系統的設定，並增加測試效能，進而降低測試成本。針對 NI TestStand 所開發的系統來說，切換設定亦可作為每測試步驟的屬性之一。可使用 NI Switch Executive 中預先設定的虛擬裝置與路由/路由群組，以簡化這些情況中的切換程式設計作業。

圖 5. 使用 NI Switch Executive 定義切換功能的 NI TestStand 視窗畫面。

 

此方法則可於ATE 系統中，從個別的測試程式碼模組區分出切換程式碼。若切換硬體將於未來發生改變，則儀控測試程式碼可用此種方式維持其一致性。相較於各個測試不可分離的部分，使平行測試成為測試的模組化屬性，更可簡化過去幾年建置平行測試的難度。

簡易平行測試結果

為了進一步說明所提升的儀器使用率與平行測試輸出率，這裡分別記錄了一般自動化測試系統套用平行測試之前與之後的結果。測試系統在各個 UUT 中，各執行每 3 次為 1 組的完整電子元件測試與頻率響應測試。測試系統使用 NI TestStand 與 LabVIEW 測試軟體工具，以建立並管理測試作業。測試系統包含 2 組電源、1 組 DMM、1 組示波器、1 組多工器，與 1 組高密度切換器。

圖 6. 依序以傳統方式測試 UUT 的結果

在高速的生產環境中，大家均苦思要能達到提高輸出率、減少測試時間，並能降低成本的方法。圖 6 表示依序完成傳統 UUT 測試的方法。在圖 7 中，可以看到提升儀器使用率，並加速測試輸出率的方式：使用者可新增 3 組額外的測試插座，以平行測試 4 組 UUT，並共用先前依序測試的相同硬體組合。

圖 7. 平行測試提升流程與效能的情況

圖 8 則顯示將新的平行測試技術，套用至 UUT 所執行的測試組合；此方法稱為自動排程 (Autoscheduling)。自動排程可透過平行測試，提升儀器使用率與測試輸出率達 10% ~ 15%。若使用相同的測試設定，自動排程可於開始測試時，縮短閒置時間以提升儀器使用率與測試輸出率；並可略過正等待使用資源的測試，稍後於測試序列中再度執行該測試。若要使用自動排程作業，則排定於自動排程中的測試必須要能隨機執行，並要能獨立於先前的測試結果。

圖 8. 自動排程 (Autoscheduling) 可最佳化測試系統的效能。

與傳統序列測試相較，透過平行測試與自動排程技術，即可提升 DMM 與示波器的使用率將近 40%，傳輸率則提升將近 50%。如圖 9 所示。

圖 9. 完整的測試時間與使用率比較

 

只要新增較低價位的裝置，如DMM 或低階示波器，即可舒緩測試流程的急迫性、提供真正的平行量測，並提升效率與輸出率。

相關 NI 產品與技術文件

NI 為自動化測試的領導者，提供硬體與軟體產品，以建立新一代的測試系統。

軟體：

NI TestStand 測試管理架構

LabVIEW 圖形化程式設計環境

SignalExpress 互動式量測軟體

硬體：

模組化儀器 (示波器、多功能數位電表、RF、切換器，還有更多)

多功能資料擷取功能

PXI 系統元件 (機箱與控制器)

儀器控制 (GPIB、USB，與 LAN)

技術文件

NI 提供設計下一代測試系統開發指南。此份指南收集了白皮書的內容，針對開發測試系統所設計，可降低成本、增加測試輸出率，並可搭配未來的需要。若要閱讀整份開發指南，可以：下載 PDF (共90 頁以上) 文件，或檢視網路版的設計下一代測試系統開發指南。

其他資源

以 TestStand 進行平行測試

可降低測試成本的平行測試架構

更快、更聰明的開發自動化測試系統

NI Switch Executive 可簡化 ATE 系統的切換作業