《電子技術應用》
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用于測試微型高集成元器件的平臺方案
摘要: 能夠對處在生產階段的醫(yī)療設備進行測試的測試平臺,有助于公司管理電子元器件的成本、接入和覆蓋范圍。不管各家公司有沒有在產品開發(fā)階段對產品進行診斷,也不管它們在生產過程中有沒有確保產品質量,但它們都免不了必須要
Abstract:
Key words :

能夠對處在生產階段的醫(yī)療設備進行測試的測試平臺,有助于公司管理電子元器件的成本、接入和覆蓋范圍。

不管各家公司有沒有在產品開發(fā)階段對產品進行診斷,也不管它們在生產過程中有沒有確保產品質量,但它們都免不了必須要考慮對產品進行測試。因為涉及到諸多變量和特定情況,所以事實上幾乎不可能有一種萬能的測試策略。例如,考慮到電路板上的微型元器件和高度集成的元器件,對電路板進行測試要求使用富有創(chuàng)造性的新工具和方法。也許這可以解釋為什么很多公司,尤其是那些小公司,都很頭痛制定測試方案時需要考慮的三大主要要素:成本、接入和覆蓋范圍。

產品設計公司意識到需要在產品開發(fā)階段有對產品進行測試,但可能對于分配多少資源用于生產階段的測試存在內部爭論。不管存在什么樣的爭議,最重要的一點是產品測試是少不了的。不管出于什么原因忽略生產測試需求,都不能制定出一個有效的策略。

每次在考慮測試優(yōu)先權的時候,測試成本的討論都會成為焦點。產品設計公司要么投資購買昂貴的新款測試設備,要么放棄原本必須進行的測試。現在,產品設計公司有了一種替代方案---一款能將測試開發(fā)投資和適用性最大化的測試平臺方案。
 


平臺方案的優(yōu)勢

大多數OEM和EMS供貨商不敢去想購買一套用于測試所有產品的儀器需要多少成本。很多測試開發(fā)團隊已經發(fā)現平臺方案是一款具有成本效益并且考慮周到的測試替代方案。

該平臺由一系列現成的測試設備組裝而成, 可以非常靈活地進行修改,以滿足變化的測試要求。測試平臺基于一系列供應商提供的儀器架構,可以根據新的(測試)需求進行升級。其中一個例子就是,一款由某個供應商在10多年前開發(fā)的測試平臺,仍然能夠適應新產品和對新產品進行測試。該平臺是第三代產品,在新儀表上市之后即隨之升級。

OEM,特別是EMS供應商,將采購這類測試平臺視作是對架構的理性投資,因為架構未來是能夠升級的。測試平臺能夠對多種產品進行測試,通過重復使用投資資金,節(jié)省了大量成本。

平臺架構和其固有的靈活標準化可為用戶提供一系列好處。

熟悉。因為操作人員可以使用相同的測試方案和接口對多種產品進行測試,所以不要求多重培訓方案或證明。大體上來說,一個平臺能夠提供一個組織范圍內的知識庫。

重復使用。即便是對新產品或設備進行測試,甚至要求用到更復雜的測試方法,也不必對平臺架構進行徹底改造。

縮短開發(fā)日程。設計人員將會發(fā)現,設計概念和生產之間的時間間隔將被縮短。測試開發(fā)人員可以更早的著手將平臺用于產品的性能和驗證試驗。


維護。平臺有現成的的備用零件,能夠節(jié)省時間和費用。

解決一次性工程費用(NRE)問題。NRE支出一直是產品開發(fā)的禍端,并且還有很好的理由。NRE是指針對任一新產品開發(fā)一款測試方案所需的開發(fā)成本---要確定該產品是否仍然能夠贏利,必須考慮NRE成本。若采用平臺測試解決方案,則有助于降低NRE測試成本,因為測試平臺在對新產品進行測試時,不需要或者僅要求極少的測試平臺開發(fā)工作。

復制和支持。可用利用庫存零部件在幾周之內組裝完成現貨平臺,而不用重新開始和搭建一款新的測試儀。將兩者對比發(fā)現,新款測試儀通常需要8-10周才能完成,而依據平臺設計圖組裝一款測試平臺通常只需要4周時間。

對測試持異議 

各種各樣的利益相關者對特定測試的必要性持有不同的觀點。產品研發(fā)部主管可能最關心將成本最小化、接受程度,并假定可以犧牲質量。生產部則主要關心是否成功生產-通過測量設備的產量是否達到或超過預期目標值來判定。

對于醫(yī)療設備而言,這些觀點和苛刻的FDA預期,以及用于獲取產品滿足關鍵功能參數的證明摻雜在了一起。只關心成本會導致生產的噩夢,因為沒辦法生產出一款可靠的產品;而只關心產量可能會重加新產品上市的負擔,導致項目在能投放市場之前就已經被槍斃掉了。因此必須由產品設計部和生產部聯手合作,找到一個折中的辦法。

對于有些公司來說,測試沒有附加價值。“如果我們的產品設計上沒有問題,那我們就不需要測試,”這是最常見邏輯。這是一個有缺陷的假設。進行測試可以再次確保產品的優(yōu)良性,并且測試是收集反饋信息的工具,而調整產品生產需要這些反饋信息。測試能揭示因產品設計、材料和生產過程變更所導致的缺陷。 

技術正在以極快的速度前進,特別是在產品和電路板設計領域。分立元器件持續(xù)縮量,處理器速度持續(xù)上揚,面陣列封裝的密度增大。依賴定制ASIC開發(fā)的產品數量也在不斷增長。對產品微型化的需求仍在持續(xù)加速。如今,要一步到位地搭建好一個平臺也是一件十分具有挑戰(zhàn)性的事情,因為電路行業(yè)正在由引線元器件向表面貼裝元器件轉變。

當前迅速發(fā)展的技術給產品設計人員制造了重重挑戰(zhàn)。因為產品設計人員必須擠出電路板空間用于測試點接入,有時候這被視做真正的挑戰(zhàn)。因為電路板越來越小,越來越難給放置測試點。減少單位電路板密度的測試點數量正成為該行業(yè)的一個趨勢,對產品尺寸和經濟方面的考慮推動了這一趨勢,但是這種趨勢也不是沒風險。沒準中間某個被去掉的測試點就會導致對某個嚴重影響設備功能的問題產生錯誤的診斷。在制定測試策略時,必須對減少測試接入點所帶來的影響進行評估。產品有很多種測試方法,但希望每個人都關注成本最低的那種方法—在產品處于制造過程階段就早點其進行測試。

盡管測試很重要并且產品有測試的固有需求,但市面上現有的大多數(測試)系統價格都太貴??紤]到傳統測試系統以及新款測試系統的高成本,虛擬和小公司很難找到合適的測試策略。即便是中型或大型公司也會在事后盾疑,是否值得為了發(fā)布某款小批量生產的產品而去做測試投資。因為和大批量生產的產品相比,小批量產品的測試成本在總成本中占到了非常高的比例。

價格昂貴的測試系統極可能壓垮開發(fā)預算和突破底限。以給醫(yī)療產品(例如,植入裝置監(jiān)控器)增加手機功能這一趨勢為例。用于手機的測試系統可能十分昂貴,即便有些中等規(guī)模公司也不夠預算。而那些之前有投資測試設備的公司,則可能發(fā)現原有測試設備和最新版操作系統不兼容。信息技術小組總是追逐最新的數據保護方案。

對于負責維護測試系統的人來說,用最新的操作系統和應用程序更新測試系統,意味著新的挑戰(zhàn)。要讓測試設備能夠被反復使用,搭建一個能夠支持軟件升級的靈活測試平臺是必不可少的。

單獨、定制測試存在的問題

大概每家公司都有自己的測試策略,不管是設在設備的開發(fā)階段或生產階段。在執(zhí)行測試略之前,必須對產品變量,如物理尺寸、測試接入、復雜程度、技術和支持等進行檢查。只有全面考慮這些要素才能闡明測試策略。此外還有一些不那么切實但可能同樣重要的因素:是否兼容標準、產量預測、簡化缺陷檢測 、配置要求、數據報告和保管以及封裝檢驗要求。

大多數公司的基本測試策略包括:產品組裝之前的板級測試,然后是子裝配件測試或多次子裝配件測試(適用的話),最后是設備級的功能性測試。對于醫(yī)療設備而言,質量壓倒一切,所以還要求進行其它測試。醫(yī)療設備增加的測試可能包括高電壓和絕緣安全測試、產品編程、最終產品配置、特殊功能驗證和自動視覺檢測。這些附加項和測試成本一起,足以讓成本敏感的制造商和生產商絕望,他們覺得定制太貴了。

提倡使用通用測試平臺用于每級測試,無須采用單獨、定制測試,GE醫(yī)療集團就是一個很好的例子。GE醫(yī)療護理生命保障解決方案項目主管Wesley Moreau并不贊同使用數目眾多的專用定制測試。該公司倒是已經創(chuàng)立一個共享的平臺方案。“否則,你就是把很多錢投資到一個一次性使用的系統,這樣做不具備成本效益,” Moreau表示。


工作人員問題

不論規(guī)模大小,每家公司都必須設立一個測試團隊,用于全面地評估開發(fā)新款醫(yī)療設備所遇到的全部挑戰(zhàn):技術、成本和進度按排。若是由中、小型公司開發(fā)產品,那么測試團隊的規(guī)模可能會受到限制。事實上,考慮到聘請有經驗的測試人員需要支付高薪,許多公司迫于壓力只好將測試團隊壓縮減到最小。

有一個替代方案是,將測試開發(fā)人員放到制造工廠,或者更多的是雇用合同制造商。一個成功的測試開發(fā)團隊包括一位項目經理、測試-開發(fā)工程師主管、測試開發(fā)人員、一名機械設計人員, 一名印刷電路板設計人員和一名質量保證工程師。只有少數OEM有財力在公司內部設立這樣一個測試開發(fā)團隊。因此,大多數OEM可以從雇用了這樣一支團隊的電子專業(yè)制造服務 (EMS)供應商所提供的服務中受益。

平臺測試成功案例

GE醫(yī)療公司的現貨測試平臺使用經驗,可以供考慮使用平臺測試方案的醫(yī)療設備公司借鑒。該公司用一個測試平臺對四個產品系列所涵蓋的多個子裝配提供功能性測試解決方案。該測試平臺配置了支持這一測試解決方案所必須的全部儀器。據該項目主管Moreau表示,相比專用測試解決方案,估計這一基于平臺的解決方案所用資本設備將成本減少了38%。GE醫(yī)療公司預計,相比定制解決方案,測試平臺方案將測試開發(fā)時間縮短了15%。

Moreau表示“平臺測試已經幫我們節(jié)省成本和減小對樓層空間的需求,以及縮短我們的周轉時間”。若在制定決策時需要考慮規(guī)劃長期策略和商務合作伙伴關系,那么Moreau建議這些公司考慮采用專用的產品測試解決方案。

測試幫助產品穩(wěn)步打入市場

測試平臺方案可以解決有關成本、(測試點)接入和覆蓋范圍的首要測試矛盾。測試的價值仍需要被認可。盡管生產過程技術取得了前所未有的進步,但也不至于讓測試變得一無是處。近年來,技術進步就算沒有超越業(yè)已跟上制造測試的步伐。的確,制造過程正在突破極限—所以制造過程為什么需要測試來支撐有了更多的理由。

對OEM來說,好消息就是在將其醫(yī)療產品推向市場之前,他們不必從頭開始,也不用處理漫長的測試開發(fā)日程安排,更不會有讓他們難以接受的測試成本。最重要的是,因為可以輕松地修改測試平臺解決方案,使其可對處在開發(fā)階段或處在生產階段的具體產品進行測試,這樣OEM就可以在整個開發(fā)和生產周期內對產品的功能進行評估。

對于理解早期測試必要性的成熟醫(yī)療公司以及手頭資源不多且經驗不足的公司來說,平臺測試方案將被證明是一項明智的投資。當然,他們必須首先認同測試是所有成功產品發(fā)布的先決條件。


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