唐波

摘要：測試單元是工業(yè)產(chǎn)品自動化生產(chǎn)中不可或缺的組成單元。凡是需要實施質(zhì)量管理和控制的生產(chǎn)過程，都要應用到可靠性較高的測試單元，這樣有利于對產(chǎn)品的性能進行檢測。隨著科學技術的發(fā)展，尤其是材料科學、計算機技術、微電子技術的快速發(fā)展，在電子、機械、航天等領域都需要依靠測試技術，而測試單元作為測試技術實施的重要載體，在與其他領域交叉應用時，對其并行設計原理進行研究十分重要。在提升產(chǎn)品性能和產(chǎn)量的同時，也能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：并行設計;工業(yè)產(chǎn)品;測試單元

0? 引言

筆者在深圳某生產(chǎn)電子產(chǎn)品音頻組件的上市公司跟崗實習時，參與了其微型揚聲器生產(chǎn)線測試組件的搶修與維護工作。測試組件作為自動化生產(chǎn)線的重要部分，對生產(chǎn)線的運行與良品率起到重要作用。在自動化生產(chǎn)中，可以通過測試的方式去獲取各種有效的信息，全程監(jiān)督機器使用情況以及生產(chǎn)的過程，這樣可以達到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的?，F(xiàn)如今，由于測試與研發(fā)處于產(chǎn)品設計的不同階段，往往注重機電功能測試，與具體行業(yè)融合的測量要素測試只注重傳感設備選型，而對測試單元全生命周期內(nèi)的質(zhì)量、成本和可靠性考慮不足，導致后期維護成本增加、設計頻繁修改等問題的出現(xiàn)，進而對整個項目的應用都產(chǎn)生了嚴重的影響。本文以測試單元的并行設計為例，對工業(yè)產(chǎn)品測試單元的設計流程進行了并行化設計探討，完善了設計體系，對生產(chǎn)線系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了較好的保障。

1? 并行設計的內(nèi)涵簡析

并行設計是對產(chǎn)品及其相關過程（包括制造和支持過程）進行并行和集成設計的系統(tǒng)方法。在傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)基礎上實施改進方案，考慮產(chǎn)品概念設計到報廢處理的整個生命周期內(nèi)的所有因素，并成立產(chǎn)品并行設計的團隊和小組，將各相關影響因子納入設計中，不斷完善產(chǎn)品性能，實現(xiàn)設計更加科學合理化。隨著信息智能化時代的來臨，工業(yè)產(chǎn)品測試單元在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面的作用越來越大，對它的穩(wěn)定性和可靠性也提出了較高的要求。因此，為了提升設計能力和產(chǎn)品性能，企業(yè)應該與時俱進，緊跟時代發(fā)展步伐，在提升產(chǎn)品開發(fā)速度的基礎上，提升自身創(chuàng)新能力和設計自動化水平，這樣才能更好的適應經(jīng)濟發(fā)展的需求。同時，企業(yè)應該無論是從管理模式、研發(fā)過程還是設計方法上都應該進行整體的優(yōu)化和改進，從根源上解決問題，從管理模式上看，應成立由各方面專家組成的并行設計小組，以協(xié)調(diào)集成設計時的各階段矛盾;從研發(fā)過程來看，應根據(jù)制定的研發(fā)標準與功能實現(xiàn)要求，將各階段的研發(fā)成果納入并行設計的檢測體系;從設計方法來看，應遵行系統(tǒng)化、信息化、并行化的設計理念，以保證各子系統(tǒng)既完成自身功能，又有機融入整體。目前，并行設計技術在生產(chǎn)制造的各個領域中得到了廣泛的應用，不僅可以節(jié)省生產(chǎn)成本，減少開發(fā)時間，對提升企業(yè)產(chǎn)品競爭力和提升設計準確性有著重要的作用和意義。

2? 測試單元設計現(xiàn)狀分析

2.1 內(nèi)部組織各自為政

許多項目開發(fā)人員對測試單元的開發(fā)和應用都存在著錯誤的認識，他們認為，測試單元研發(fā)只是產(chǎn)品要求功能的一對一實現(xiàn)，達到設計要求即項目結(jié)束，測試研發(fā)人員也只需按照產(chǎn)品現(xiàn)有的情況和需求循規(guī)蹈矩的進行方案設計。新品的驗證和發(fā)布后，測試單元正常工作就可以了，無需對后續(xù)環(huán)節(jié)負責。其次，每個部門都只關注自身部門的工作是否完成，對其他部門工作內(nèi)容和流程也不了解，這樣直接導致各個部門之間缺乏溝通和交流，不利于測試單元的開發(fā)工作。由此可見，如果各個部門在工作中，只重視自身的工作情況，而不和其他部門和企業(yè)進行合作溝通，將會對整體的項目開發(fā)進程和后續(xù)維護造成很大的影響。最為關鍵的是，如果某系統(tǒng)發(fā)生問題，各個部門都互相推諉責任，這樣不僅不能處理實際問題，還會直接降低新產(chǎn)品的開發(fā)速度。

2.2 設計過程缺乏主動性，自主創(chuàng)新能力差

在常規(guī)設計流程中，信息傳遞都是單向、無序的[1]。產(chǎn)品設計師經(jīng)常都在不了解測試或在沒有和測試技術人員溝通的前提下，擅自改動一些影響測試的關鍵產(chǎn)品特征，產(chǎn)品上單方面的小修改就會造成整個設備的大調(diào)整和改動，這種被動的設計方式將會增加測試研發(fā)成本和工作時間。其次，由于部分企業(yè)自身技術規(guī)模不足的原因，在再加上企業(yè)技術人員對測試單元本身也處于自主研發(fā)能力較為薄弱的階段大部分企業(yè)在測試單元設計中依然采用的是傳統(tǒng)模塊技術，只注重功能實現(xiàn)，對測試單元的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性要求缺乏先進技術與手段的支持。只有少部分企業(yè)會引進先進技術，借鑒國外先進測試單元的方法，與時俱進改善自身的設計，但往往是借鑒和模仿，缺乏更高層次的創(chuàng)新能力。

2.3 設計結(jié)果無法滿足需求，后期設計修改多

在測試單元的設計中，各部門的工作任務都是解決測試單元的某單一功能實現(xiàn)，由于工作考慮問題角度以及對設備需求存在著不同，在常規(guī)設計流程中，經(jīng)常忽略用戶提出的建議。就算開展了實踐調(diào)研工作，往往由于各種限制，也沒有將調(diào)研結(jié)果完全付諸于實際設計中。進而產(chǎn)生了測試研發(fā)人員設計出來的產(chǎn)品和實際需求存在著偏差的問題，最后導致產(chǎn)品線難以調(diào)整和修改。其次，國內(nèi)大部分企業(yè)都不重視開發(fā)初期的測試工作，在產(chǎn)品設計中直接忽視初期測試，導致在項目后期批量生產(chǎn)中才會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，這樣不得不重新返工設計，不僅耗費大量的時間，也提升了研發(fā)成本。

3? 工業(yè)產(chǎn)品測試單元設計的原則和要求

首先，測試單元需要不斷提升設備元件的標準化和適應化程度，盡可能的選用供應商提供的常規(guī)化標準化零件，這樣在縮短設備制造時間的基礎上，節(jié)省一定的設備生產(chǎn)成本。其次，測試單元的設計一定要全面確保技術人員的操作安全，配備相關的安全防護裝置以及安全警示語，避免用戶在使用過程中對人身造成威脅和傷害[2]。最后，在工業(yè)產(chǎn)品測試單元設計中，應該預留出充分的操作空間，讓工作人員在自由無障礙的區(qū)域開展設計工作。同時，要考慮到維護和使用的方便性、人機工程性，避免將容易損壞的配件放在隱蔽的位置，或是被周圍的設置阻擋，進而影響工作人員對測試單元內(nèi)部情況進行觀察和檢測。如果需要經(jīng)常更換的零件處于設備的隱蔽位置，并且上方有遮擋物，將導致工作人員無法用肉眼及時觀察到情況，也無法簡便的用工具對零件進行更換，如果需要拆換，需要工作人員進行較大范圍的拆裝作業(yè)，如果作業(yè)空間狹窄，又長時間的工作，容易產(chǎn)生疲勞感，影響搶修工作的順利進行。

4? 基于CD-TED體系的設計實踐分析

4.1 CD-TED體系組織形式的應用

CD-TED（Test Equipment Development based on Concurrent Design）是基于并行設計的工業(yè)產(chǎn)品測試設備開發(fā)體系，是南京航空航天大學的章佳首先提出的，其關鍵是制定好相關DFT（可測試性設計）規(guī)則，項目測試負責人對各個方面的工程技術人員進行項目組織，制定DFT規(guī)則和標準，并將所提出的DFT相關成果都貫徹到所有的測試工作環(huán)節(jié)中。同時，聯(lián)合各個部門開展關于DFT規(guī)則的討論和培訓，組織所有部門的負責人對DFT規(guī)則提出有效的改進建議，主要探討內(nèi)容時關于DFT系統(tǒng)后續(xù)的開發(fā)和應用，并且開展科學合理的測試設計[3]。其次，加強IPT（集成產(chǎn)品開發(fā)團隊）的建設，根據(jù)CD-TEC體系組織形式，將多個部門的核心技術人員集中在一起創(chuàng)建IPI小組，小組建立主要是為內(nèi)部工作交流溝通實行系統(tǒng)設計而成立。

4.2 產(chǎn)品多功能測試單元的開發(fā)

根據(jù)某公司提供的微型揚聲器產(chǎn)品，對產(chǎn)品每個環(huán)節(jié)進行測試，在測試過程中，需要檢測每一個生產(chǎn)線連接器，確定信號輸入值和輸出值，并且每一個產(chǎn)品上都要連接多個連接器。而傳統(tǒng)的手動測試方式在大批量生產(chǎn)中無法達到高效率要求，必須要采用專門的測試單元實施檢測，這樣可以全面促進生產(chǎn)效率的提升。其次，這款產(chǎn)品并不是單一的產(chǎn)品形式，根據(jù)不同手機廠商設計不同，而有不同參數(shù)要求，需要對系列產(chǎn)品測試單元進行集成式并行開發(fā)，預留相關參數(shù)的測試參數(shù)，以適應不同手機產(chǎn)品的揚聲器性能要求。由此可見，如果想要快速的設計出合格的檢測設備，就應該促使測試單元滿足多款產(chǎn)品的應用需求，并且也能對產(chǎn)品的子裝配進行全面測試。微型揚聲器產(chǎn)品如圖1所示。

4.3 CD-TED體系設計方法的主要運用

在測試單元設計中，首先應該提出明確的設計要求，每個階段的CD-TED流程安排都需要跟上被測產(chǎn)品的設計進度，相比起常規(guī)的設計流程，CD-TED流程定義應該在產(chǎn)品概念設計階段就應該參與到項目中，嚴格制定產(chǎn)品設計計劃時間，每個階段發(fā)布時間控制在產(chǎn)品發(fā)布的一周時間內(nèi)，與被測試產(chǎn)品開發(fā)緊密并行，這樣可以及時的獲取被測產(chǎn)品的設計新型，也能第一時間避免產(chǎn)品對測試的不良影響。按照設計要求，對CD-TED的設計樹進行檢索，將樹的各分支節(jié)點設計作為設計的主要方面，在設計中，各模塊之間雖然尺寸有差別，但是檢測項目大同小異，所以設計人員在實際檢測設計時，可以將它們一起測試。同時，為了避免設備之間產(chǎn)生干擾問題，應該以設備蓋板為主進行封閉處理，以方便隨時取放被測件。最后，在CD-TED設計中，人機工程是一項相當重要的參考因素，為人員預留充足的操作和維護空間，確保產(chǎn)品在測試時能合理檢修，設計人員能對導向裝置進行固定處理，這樣可以防止測試產(chǎn)品和設備之間的影響和干涉。

5? 結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)產(chǎn)品測試工作涉及的內(nèi)容、學科以及部門都十分復雜和龐大，通過在測試單元設計中充分運用了CD-TED體系設計方法，不僅解決了常規(guī)設計流程的缺陷和不足，還體現(xiàn)出了其長期規(guī)劃、周密計劃、預防為主的設計特征，在節(jié)省項目開發(fā)成本的基礎上，有效提升設計效率，提高生產(chǎn)企業(yè)的設計水平。

參考文獻：

[1]王晗迪，張羽熙.基于并行設計的工業(yè)產(chǎn)品測試設備的設計分析[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2017（12）：71-72.

[2]章佳.基于并行設計的工業(yè)產(chǎn)品測試設備的設計研究[D].南京航空航天大學，2011.

[3]張世炯，張思琛，宋文濤，曹建安.機載線纜的分布式并行測試系統(tǒng)設計與研究[J].測控技術，2017，11.