하드웨어 시뮬레이션 툴을 사용하여 생산 ATE 설계 위험 부담을 줄이고 검증 테스트를 간략화
제품 수요가 증가하면 생산 물량도 증가하고 따라서 테스트해야 할 물량도 증가합니다. 그러나, 대부분의 기업들은 설비 공간과 예산 확보의 제약으로 인하여 단순히 시험장비(ATE) 수를 늘리는 것에 한계를 겪습니다. 이것은 한 대형 항공우주 및 방위 산업체가 최근 중요 항공전자 부품 생산 라인과 ATE 관련해서 겪고 있던 실제 상황입니다.
이 회사는 ATE 수를 늘리고 테스트 속도를 올려 테스트 처리량을 늘려야 했을 뿐만 아니라 더욱 기능이 많아지고 복잡해지는 새로운 전자 부품들이 적용됨에 따라 더욱 정교한 테스트가 필요했습니다. 새로운 생산 ATE에 대한 까다로운 요구 사항 중 일부는 카드 당 150 개의 포인트를 테스트하고 여러 카드를 병렬로 테스트하는 것이었습니다. 이 두 가지 요구 사항은 테스트 시스템이 1,000개 이상의 신호를 자동으로 관리하고 스위칭할 수 있어야 한다는 것을 의미했습니다.
이와 같은 정교한 테스트 시스템을 설계할 때, 여러 공급업체의 많은 구성 요소를 모두 원활하게 통합해야 하는 과제에 직면하게 됩니다. 사실, 통합과 호환성 문제로 많은 잠재적 오류 요인이 있습니다. 시스템 개발 주기 후반에 시간과 비용을 낭비할 수 있는 이러한 오류의 위험을 줄이기 위해 이 회사는 설계 단계 초기에 다음과 같은 두 가지 중요한 결정을 내렸습니다.
- 호환성을 확인하기 위해 테스트 하드웨어를 구매하기 전 시뮬레이션
- 호환성 확보와 통합을 쉽게 하기 위하여 시뮬레이션을 통해 확인한 제품 선택
이 회사는 사전 시뮬레이션을 수행함으로써 다음의 일반적인 ATE 설계 위험을 조기에 줄일 수 있었습니다:
- 테스트 시스템에 최적이지 않은 하드웨어 구매
- 하드웨어/소프트웨어 호환성 문제와 여러 공급업체 솔루션과 관련된 이슈들
- 하드웨어 입고 때까지 기다림으로 인한 소프트웨어 개발 시간 낭비
- 고장 수리 복잡성
하드웨어 시뮬레이션을 수행하기로 한 이 회사의 사전 결정이 어떻게 이러한 일반적인 생산 ATE 설계 위험을 완화하고 개발 주기 후반에 추가 이점을 제공했는지 자세히 살펴보겠습니다.
하드웨어 시뮬레이션으로 설계 위험 완화
여러 공급업체들로부터의 많은 소프트웨어, 하드웨어가 필요한 복잡한 테스트 시스템을 개발할 때, 모든 하드웨어를 동시에 구매하진 않습니다. 동시에 구매하는 것은 비용이 많이 들고, 위험 부담이 큽니다. 이 회사는 이전 ATE에서 이미 NI TestStand, NI Switch Executive, LabVIEW, NI Measurement and Automation Explorer (NI-MAX) 등 NI 소프트웨어 플랫폼을 사용했었습니다.
엔지니어링 팀은 NI 소프트웨어 환경에서 잘 작동하는 NI 시스템과 PXI 솔루션을 사용하기를 원했습니다. PXI는 특정 플랫폼 하드웨어가 아닌 개방형 플랫폼이므로, 이 시스템이 필요로 하는 복잡한 스위칭을 관리하고 수행하는 것을 평가하길 원했습니다. 스위칭 뿐만 아니라, 선택한 타사 제품과 소프트웨어도 NI 플랫폼에서 잘 작동하는 것이 중요했습니다.
시스템에 적합하지 않은 하드웨어 선정을 피하고 NI 소프트웨어와의 호환성을 확실히 하기 위해 이 회사 엔지니어들은 구매하기 전에 피커링 시뮬레이션 툴을 사용하여 하드웨어 시뮬레이션을 해볼 것을 결정했습니다. 엔지니어들은 툴을 사용하면서 하드웨어 실체가 없어도 스위칭 모듈의 기능을 이해하게 되었습니다.
또한, 시뮬레이션을 통하여 시스템에서 요구되는 복잡한 스위칭을 구현하기 위한 최적의 모델인지 평가하는 계기도 되었습니다. 다음은 선정된 스위칭 모듈들입니다.
피커링 스위치는 업계 표준 IVI (Interchangeable Virtual Instrument) 드라이버를 사용하여 프로그래밍할 수 있기 때문에 NI 소프트웨어 환경 내에서 피커링 하드웨어를 쉽게 시뮬레이션할 수 있었습니다. 엔지니어들은 위에서 언급한 스위치용 IVI 드라이버를 사용하여 호환성을 테스트하고, 하드웨어 기반 루프 실행과 같은 기능을 시뮬레이션 및 평가하고, 프로그래밍 코드를 개발했으며, 이 모든 작업은 실제 하드웨어가 없이 할 수 있었습니다.
엔지니어링팀이 시뮬레이션 시스템을 통하여 피커링 스위치가 그들이 요구하는 기능과 호환성을 갖고 있다고 판단한 후, 소프트웨어 엔지니어들은 하드웨어가 준비되기 전에 프로그램 코드 작성을 시작할 수 있었습니다. 시뮬레이션을 통하여, 엔지니어들은 하드웨어가 준비되었을 때 사용하는 것처럼 동일한 소프트 프론트 판넬 GUI 소프트웨어도 즉시 사용해볼 수 있었습니다.
이 ATE의 경우 수석 엔지니어는 하드웨어를 받고 설치하자마자 데이터 수집을 거의 시작할 수 있는 지점까지 코드를 작동시킬 수도 있었습니다. 따라서 하드웨어가 도착하면 개발 컴퓨터에서 대상 시스템으로 소프트웨어를 전송하고 소프트웨어를 하드웨어와 통합한 다음 남아 있는 사소한 문제를 디버깅하기만 하면 되었습니다.
여러 공급업체 제품의 통합과 테스트 간략화
조달 프로세스의 위험을 제거하는 것 외에도, 하드웨어를 사전에 시뮬레이션해봄으로써 하드웨어를 받고 시스템 테스트를 시작할 때 많은 시간을 절약할 수 있었습니다. 하드웨어가 도착했을 때 코드가 이미 작성되었기 때문에 소프트웨어 및 의사 결정 트리의 제어 메커니즘을 포함하여 많은 잠재적인 오류 원인이 미리 실행되었습니다. 하드웨어가 통합될 때 자동으로 문제를 일으킬 수 있는 코딩 실수와 같은 기본적인 오류도 사전에 잘 수정되었습니다.
초기 시뮬레이션을 수행한다는 것은 하드웨어가 통합될 때 테스트 엔지니어가 테스트 중 비정상적인 동작을 확인하는 방법을 갖고 있다는 것을 의미했습니다. 시뮬레이션 동안 작성된 코드는 테스트 전반에 걸쳐 비교 및 테스트할
수 있는 "알려진 양호한" 샘플로 간주되었습니다. 일반적으로 시뮬레이터는 많은 문제 원인을 제거하므로 에러가 발생했을 때 검색 범위를 실제 문제로 국한할 수 있습니다. 그 결과, 시뮬레이터에서 이미 검증된 하드웨어에서
예상했던 대로 작동이 되지 않을 때마다 테스트 팀은 테스트 또는 드라이버 코드에서의 문제점을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 에러의 원인을 찾는 좋은 시작점이 되었습니다.
좀 더 구체적으로 말하자면, 이 테스트 시스템의 경우, 엔지니어는 하드웨어가 준비되기 전에 시뮬레이션된 시스템 방식으로 스위칭을 위한 모든 경로 그룹을 생성하고 검증했으며, 경로와 신호가 올바르게 활성화되었음을 보여주기 위해 프로그래밍 방식 검증도 추가했습니다. 즉, 테스트 중에 신호가 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 스위치를 켜고 연결이 되었는지 측정을 수행하기 위해 물리적 시스템의 필요가 없었으며, 경로가 시뮬레이션을 기반으로 작동하고 있다는 충분한 확신이 이미 확립되었습니다.
또한 스위칭 문제가 발생할 경우 테스트 중에 실제 경로가 작동하는 것으로 알려졌기 때문에 테스트 팀은 다른 잠재적 결함을 바로 조사할 수 있었습니다. 여기에는 명령 스트림이 올바르게 나오는지 또는 스위치에 정보를 올바르게 전달하고 있는지 확인하거나 실제 스위치에 문제가 있는지 확인하는 것이 포함될 수 있었습니다. 이와 같은 시스템에서는 여러 곳에서 오는 많은 메시지가 있으며 제어 메커니즘의 메시지가 제대로 작동하는지 누군가가 확인해야 한다는 것을 알리는 기능이 유용합니다.
문제가 발생했을 때 문제를 식별하기가 더 쉽기 때문에 여러 공급업체 소프트웨어 및 하드웨어에 대한 불안이 완화됩니다. 이러한 시스템을 사용하면서 문제가 발생할 때 종종 누구에게 연락해야 하는지 알기 어려운 경우가 많았으며, 공급업체 간 조치를 서로 미루는 경우가 있을 수 있었습니다.
마지막으로, 피커링 스위치는 IVI 드라이버를 사용하고 NI 소프트웨어 환경과 원활하게 통합되도록 설계되었기 때문에, 시뮬레이션을 통해 이 회사는 NI 소프트웨어 환경에서 피커링 스위칭 하드웨어가 얼마나 유연하게 사용될 수 있는지 알게 되었습니다. 이 시스템을 개발한 엔지니어는 피커링 웹 사이트에 있는 우수한 문서 덕분에 통합이 용이하다고 했으며, 이를 통해 하드웨어를 시뮬레이션하고 통합할 수 있을 뿐만 아니라 질문이 있을 경우 피커링으로부터 원활한 지원을 받을 수 있었다고 했습니다.
확신과 함께 시작: ATE 설계 단계에서 피커링 제품 시뮬레이션
이 회사는 위험도가 낮고 비용이 적게 드는 방법으로 시스템을 구축하는 것이 필수적이었는데, 그것은 피커링 스위치를 회사의 기존 NI 소프트웨어와 통합하는 것이 번거롭지 않음과 피커링 스위치가 광범위한 스위칭 요구 사항을 처리할 수 있음을 확인하는 것이었습니다. 시스템 설계 단계에서 피커링 하드웨어를 시뮬레이션해봄으로써 이 회사는 피커링 스위치 제품을 사용하는데 확신을 갖게 되었습니다. 그들은 엔지니어링 팀이 이미 사용하고 있는 NI 기반 개발 환경에 스위치를 통합하는 것이 어렵지 않을 것이라는 것을 일찍부터 알고 있었습니다. 또한 설계 단계 초기에 하드웨어 시뮬레이션을 수행함으로써 설계 및 테스트 과정 전반에 걸쳐 위험을 지속적으로 줄일 수 있는 다른 많은 이점이 있었습니다.
