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Effiziente Teststrategien von Bittium

Software-Framework-Ansatz vereinfacht Produktionstest

26. November 2020, 13:30 Uhr   |  Nicole Wörner

Software-Framework-Ansatz vereinfacht Produktionstest
© Bittium

Der Ansatz des automatisierten Software Frameworks hat sich bewährt, um die Effizienz und Kosteneinsparungen bei Tests zur Herstellung von IoT-Geräten deutlich zu verbessern.

Auch wenn man sein Produkt noch so schnell auf den Markt bringen will: Produktionstests sind ernst zu nehmen. Bittium zeigt auf, welche Vorteile ein Software Framework für Produktionstests bietet und welche Grundsätze für den Aufbau eines solchen Frameworks beachtet werden sollten.

Devices für das Internet der Dinge sind häufig kleine, batteriebetriebene Produkte mit eingeschränkter Funktionalität – ob es sich um einen Fitnesstracker handelt, ein Smart Meter für die Heizung, einen Sensor in einer Fabrik oder ein Gateway für ein Automobilsystem. Diese Produkte werden in der Regel in Massenproduktion hergestellt, mit strengen Vorgaben für die Materialkosten (BOM - Bill of Materials) und Produktionseffizienz.

Ungeliebtes Stiefkind dabei: Die Herstellung von IoT-Geräten umfasst die Produktionsprüfung aller Einheiten. »Der Aufwand für diese Testverfahren war bisher im Verhältnis sehr hoch, weil die Testsoftware als Softwaresystem für jedes Produkt separat entwickelt wurde«, so Timo Räty, Senior Principal Engineer von Bittium. »Das verlangsamt die Produktion und erhöht die Kosten.« Ein von Bittium entwickelter Software-Framework-Ansatz schafft Abhilfe.

Zum Hintergrund: Ein typischer Aufbau für ein IoT Device umfasst kleine Sensoren, ein einfaches Display und eine möglichst energiesparende Methode zur Kommunikation, z.B. über Bluetooth. Die gesamte Software wird von einer MCU ausgeführt, die den größten Teil der Steuerlogik enthält, die zur Steuerung der zusätzlichen Funktionen erforderlich ist – beispielsweise die Datenerfassung über Sensoren oder die Kommunikation über Bluetooth. Nach der SMD-Oberflächenmontage muss jede Einheit getestet werden, um sicherzustellen, dass alle Hardwarekomponenten ordnungsgemäß gelötet wurden, keine Kurzschlüsse festgestellt werden und die Teile der Einheit im Allgemeinen ordnungsgemäß funktionieren. Sobald die produzierte Einheit die Produktionstests im Werk bestanden hat, wird die endgültige Software mit SKU-Konfiguration für die Artikelidentifikation installiert, das Produkt wird verpackt und ist nun bereit für den Kunden.

»Der Produktionstest ist üblicherweise die erste Phase, in der das Gerät eingeschaltet wird und der in den meisten Fällen mit dem „Ausführen von Software“ beginnt«, erläutert Räty. »Die dazu verwendete Software wird als Production Testing Software, kurz PTSW, bezeichnet. Die Produktionstests selbst bestehen aus drei separaten Einheiten: der PTSW in dem zu testenden Gerät – DUT, Device Under Test –, einer Automatisierungssoftware zur Steuerung der Test-Ausführung und zum Sammeln der Ergebnisse sowie der Hintergrunddatenspeicherung zum Sammeln und Speichern der Ergebnisse für jede Einheit, identifiziert beispielsweise durch eine Seriennummer.« Bisher sei es meist üblich gewesen, die Testsoftware als Softwaresystem für jedes Produkt separat zu entwickeln und die meisten Tests als Software innerhalb der MCU auszuführen.

Dieses Entwicklungsmodell habe viele verschiedene Architekturen mit unterschiedlichen Designs und einer großen Vielfalt an Software erzeugt, die im Grunde eine einfache Aufgabe erledigt habe: Hardwarekomponenten auf Existenz und korrekte Funktion zu testen.

Grundsätze für ein Produktionstest-Software-Framework

Das Überdenken der Produktionstests begann mit einem Blick auf den Kern des PTSW, was allen Produktionstests gemeinsam ist. Dazu teilte das Bittium-Team die Software in Schichten auf und verallgemeinerte die Kommunikation, den Hardwarezugriff und die Testlogik so weit wie möglich. Dies geschah nach folgenden Grundsätzen:

  • Testsprache unverändert beibehalten: gemeinsames Kernprotokoll mit der Automatisierung
  • Hardware so weit wie möglich generalisieren, um das Testen von Hardwareblöcken zu vereinfachen
  • Testlogik so weit wie möglich in die Automatisierung verschieben (außerhalb des DUT)
  • Unterstützung für produktspezifische Erweiterungen beibehalten
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1. Software-Framework-Ansatz vereinfacht Produktionstest
2. Framework implementiert den Protokollkern

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