浅谈嵌入式测试为基于性能的后勤提供基础

　　嵌入式系统安全性的失效可能会导致灾难性的后果，即使是非安全性系统，由于大批量生产也会导致严重的经济损失。这就要求对嵌入式系统，包括嵌入式软件进行严格的测试、确认和验证。随着越来越多的领域使用软件和微处理器控制各种嵌入式设备，对日益复杂的嵌入式软件进行快速有效的测试愈加显得重要。

　　正在形成的新的防务战略规定了未来的后勤要求，它使得突击部署、提高机动性和有保证的持续能力能够得以实现。为了满足上述要求，美国国防部负责采办、技术和后勤的副部长帮办向国防部提出实现卓越的后勤。国防部倾向于将卓越的后勤的要点集中在后勤递送过程的端对端优化、在递送过程中注入更大的可统计性、以及将输入、输出和性能清晰地联系在一起的几个方面。

　　国防部每年在后勤方面要花费820亿美元，其中仅为维持武器和作战保障系统就要用去80%.很明显，为了实现卓越的后勤，国防部必须考虑用于保障现存和未来武器系统的途径与实践问题。国防部正在致力于通过向基于性能的后勤（PBL）的适当转移来解决武器系统的持续作战能力问题。

　　为了解决许多PBL试图要解决的问题，安捷伦公司研发出了一些方案。一些方案集中在通用的测试平台上，使得在生产过程中和支持系统中采用相同的平台，从而降低成本；自动诊断系统省去了对野外维修的需求并缩短了客户等待时间，带有自测和自诊断功能的产品使得用户也对测试产品进行维护，从而降低了测试支持成本，并且增加了工作时间；而在不久的将来，嵌入到设备中的仪器将实现信号的实时监控并实时地预测故障。

　　实际上PBL所包含的概念在商用市场已经出现很多年了。所要求的结果是相同的；即降低支持成本，缩短顾客的等待时间，提高设备的利用率。商用市场上的解决方案已经在增加客户满意度的同时，降低了总成本。当公司外购产品时，许多情况下这是非常复杂的，特别是在他们还需要外购设计和支持服务时。目前，许多商用公司已经开始解决国防市场中PBL环境中正在研究的问题。

　　无等待状态

　　对于一架战斗机来说，不当的维护支持可能导致很多问题，包括很长的CWT（用户等待时间），RTAT（返回地面维修时间）或AWP（等待零配件），或者花费数百万美元的辅助支持维护设备以及任务所需待命的备用飞机。可以列出的相似问题还包括设备利用率、投资回报（ROIC）、可预测性、可靠性、总的生命成本、平均无故障工作时间（MTBF）等等。

　　一些公司常常发现所生产的产品不能满足客户的需求，较高的不合格率一直是研发生产过程中的一道屏障。如何利用先进的测试手段来提高产品的合格率并成功穿越这个屏障？为此，安捷伦公司研发了新的测试策略，成功穿越了这个屏障并实现了产品的低成本制造。而且该测试策略无需对产品本身的知识了解很多。

　　通过该策略能够使用户得到的一些好处包括：

　　◇ 改善ROIC

　　◇ 利用创新的自动化控制和车间生产控制来改进测试台，使得固定资产成本降低50~80%

　　◇ 利用通用测试设备，使得在一套测试设备上就可以覆盖很大范围的UUT/LRU/FRU,从而减少所需的支持维护设备

　　◇ 利用该BIST策略，可以节约90%以上的测试和维修资金

　　◇ 由于采用了分布式的模块化测试设计，所需的生产设备减少，从而节约了75%的车间生产空间

　　◇ 生产测试采集所需的成本降低

　　◇ 响应速度得到改善

　　◇ 由于采用故障诊断和检测技术，缩短了用户等待时间（CWT），使得工厂和野外支持维护的时间减少90%

　　◇ 采用通用测试策略后，使性通过的良率提高到了99.7%,并减少了不合格的组件

　　◇ 利用该通用测试软件后，使得工厂和野外故障诊断技术人员的劳动力成本降低了98%

　　◇ 模块化测试仪和自动设计可以重新灵活配置，使得新产品能够快速实现批量生产并能更好地预测

　　◇ 改善了可靠性

　　◇ 自动的故障诊断和预测功能内置于产品中

　　◇ 在发射前的每一个层级上都确保故障的覆盖和诊断

　　◇ 具有少的重复性修理或无需计算机指导的经验

　　◇ 自动故障诊断和维修的准确度预测改善了75~90%,对具有经验的技术人员的依赖度降低了90%.在制造和测试过程中具有连贯性，从而降低了不确定性。带有网络监控和控制功能的通用仪器通过利用的经验，还能够实时掌握的生产和质量状态，从而进行快速决策。

　　◇ 由于减少了对熟练劳动力的依赖，将大量降低支持成本，可使劳动力成本减少220万美元

　　图1 诊断能力的提高可以增加利润收入

　　实际实现

　　围绕上述概念，安捷伦公司所研发的应对措施主要包括：

　　⑴ 通用测试仪，它允许制造商在一套测试仪上对种类多达35种以上的RF卡进行功能测试，在系统集成阶段实现了99.8%的接通率。通过在故障产品中内置诊断修理功能还能将此比率提到更高。

　　不同功能的组合具有很大的灵活性，将培训和不确定度减到了程度，减少了制造过程中的故障，从而将用户满意度提到了。

　　由于该通用测试台初始时就是为军方PBL项目开发的，从而使得该测试台已经在的维修支持中心得以部署。

　　结果证明，在通用测试仪部署后的年，仅在增加良率，降低劳动力成本和提高维修准确度方面，就节省了220万美元。

　　飞机返回地面维修时间从数小时缩短到几分钟。可能更重要的是，由于已在的几个国家部署了这种测试仪，今后将会陆续看到更好的结果。

　　⑵ 带有内置诊断功能的内置自检（BIST）方案。该方案降低了产品生命周期中的总成本，结果如图所示。这些BIST诊断策略增强了人们对为未来产品开发的PBL策略的理解能力。

　　⑶ 嵌入式测试技术，代表是IEEE P1687,它实现了参数的连续监控和性能退化的测量。嵌入式技术使得BIST、故障预测和诊断成为各期部署产品的组成部分，而不管部署的时间长短和具体位置。于是，这成为有效监控方案的一部分，确保了关键电子系统准备就绪和完整性。