工業4.0條件下的測試系統

徐景輝， 徐慧慶， 謝天樂， 萬 凱

(北京機電工程研究所，北京 100074)

目前，裝備的自動測試水平成為衡量裝備維修現代化水平的一個重要標志，自動測試系統的研究成為各國裝備發展的重要內容之一[1]。

美國對于自動測試系統的研制和應用非常重視，他們將測試性作為裝備的一種設計特性[2]，其在自動測試領域的技術水平處在世界前列。我國自動測試系統的發展經歷了從引進、仿制到自行研制的過程，初步形成了“通用化、綜合化、模塊化”的發展系列。

當前，我國在工業4.0時代的技術發展為自動測試系統的進一步發展提出了需求，提供了必要的技術條件，嘗試在新的工業技術發展的背景下討論特定使用條件下的測試技術和測試系統的設計。

1 自動測試系統與工業技術的發展

測試技術隨著社會發展和科技進步而不斷發展，測試系統的發展和演化與近現代工業有著密切的聯系。

工業1.0是機械制造時代，通過水力和蒸汽機實現工廠機械化，機械生產代替了手工勞動，經濟社會從以農業、手工業為基礎轉型到以工業、機械制造帶動經濟發展的新模式。工業生產需要的測試測量儀器仍然以尺規等傳統工具或者是經過改進和完善的尺規工具為主，在這個時代和工業技術條件下，當時的測試測量技術只是在數百年來傳統儀器的基礎上進行了改進和完善。

工業2.0是電氣化與自動化時代，這次的工業革命因為有了電力，所以才進入了由繼電器、電氣自動化控制機械設備生產的年代。工業發展進入電子技術時代后，半導體等電子器件的發明推動了電路發展，電氣自動化技術應用于測試測量設備中，產生了以示波器、萬用表等為代表的電子測量儀器。復雜機電系統的測試依賴于當時的儀器和測量技術水平，形成了流水線或生產線形式的測量形態，沒有形成系統和標準體系。

工業3.0是電子信息化時代，電子與信息技術的廣泛應用使制造過程自動化控制程度大幅度提高。工廠大量采用由PC、PLC/單片機等控制的自動化機械設備進行生產。自此，機器能夠逐步替代人類作業，不僅接管了相當比例的“體力勞動”，還接管了一些“腦力勞動”。以互聯網和信息技術為代表的工業3.0時代，計算機技術、通信技術、軟件技術等普遍應用于工業和日常生活場景，工業測試技術在此背景下得到飛速發展，針對復雜機電系統測試需求，產生了以工業通信技術和工業總線技術為基礎的測試測量儀器，數字化和互聯網為測試系統奠定了自動化、信息化的技術基礎，在此階段大工業工程需要的自動測試系統發展迅速，測試系統具有自動化、模塊化、標準化的特點，出現了以CAMAKE、VXI、PXI、LXI等為代表的儀器總線和設備，出現了提供專業測試測量技術和系統集成技術的公司，進一步推動測試測量技術的商業化應用和技術進步[3]。這個階段美國自動測試系統先后經歷了專用化、模塊化和通用化3個階段[4-5]，其中“綜合測試設備族”、“聯合自動化支持系統”、“模塊化自動測試設備”成為自動測試系統的里程碑，主要技術成果以美國航空業的“鐵鳥”試驗系統、美國軍用MATE(通用自動監測設備)、CASS(聯合自動支持系統)、TETS(三級梯隊移動測試系統)、IFTE(陸軍進程測試設備)為代表[6]。

工業 4.0或者智能工業是從嵌入式系統向信息物理融合系統發展的技術進化。作為未來第四次工業革命的代表，工業 4.0不斷向實現物體、數據以及服務等無縫連接的互聯網 (物聯網、數據網和服務互聯網)的方向發展。工業4.0具有自調適功能的智能化特點，能在設計制造過程中根據變化了的情況，利用大數據分析工具和智能技能軟件及時做出調整，工業4.0的出現是新技術成熟并融合的表現，人工智能、物聯網和大數據信息融合三大技術是工業4.0的基石。這一切都預示著工業4.0時代，技術發展和工業生產需求會推動測試測量技術、測試系統的技術進步和發展，以適應工業生產發展的需求。因此在工業4.0發展的趨勢下，復雜機電系統的自動測試技術和系統，對未來系統的研發具有時代和現實意義。

針對上一代自動測試系統在使用中出現的問題和技術發展，美國國防部自動測試系統執行局與工業界聯合成立了多個技術工作組，將自動測試系統劃分為影響系統標準化、互操作性和全壽命周期費用的多個關鍵元素，并以此為基礎建立了下一代測試系統開放式體系結構[7-8]，以綜合保障需求為目標演示了一種網絡中心測試與診斷系統。

總之集虛擬化、綜合化、網絡化于一體的網絡中心測試與評價技術適應未來技術發展，代表了軍工試驗與測試技術未來的重要發展方向[9]。

2 工業4.0背景下的測試系統的技術特征和實現基礎

2.1 技術特征

2.1.1 形散而神不散

工業2.0到3.0背景下的測試形態具有從個體、單獨、流水線到系統優化集成的特點，體現了由分散到集中、由獨立到系統的發展形態。系統化的測試系統有利于優化配置測試資源，能夠將各種測試資源集中優化設計，有利于模塊化、自動化設計。相比集中式測試系統形態，“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的形態轉變，目標是建立一個高度靈活的智能化、數字化的服務形態的測試系統[10-12]。

工業4.0背景下的測試系統特點是系統內設備聯系更加集中，設備分散、控制大腦集中，數據收集和傳輸分散、數據分析處理集中、請求服務模式交互。表現出“形散而神不散”的形態[13]。

2.1.2 模塊化、通用化、智能化、信息化、標準化

模塊化是測試系統的永恒主題，在工業4.0背景下的模塊化形式有別于完全物理形態的模塊化，該模塊化具有分布式布局的獨立終端，即能夠獨立工作又能夠通過無線通信網絡組成系統，空間布局相對自由。通用化指具有相同的定義和規范，模塊具有相同的接口形態，具有相同接口的模塊可以互換互聯。智能化是工業4.0最大的特點，也是測試系統應該具備的特點，能夠智能存儲、智能交互信息，信息處理智能化，具有一定的推理判斷能力。信息化是工業4.0背景的基本特征，萬物互聯，測試系統的每個數據和操作都成為互聯系統的信息。標準化(工業4.0的必要條件)是指為了實現整個工作過程的協調運行、提高工作效率等目標，而對產品的結構、接口、過程等制定統一規定，做出統一標準[14-15]。

2.1.3 融合于大工業環境，信息互聯物聯

未來，5G、AI、IoT等新ICT技術打造的信息流將是孕育萬物的基礎。在衛星數據鏈、5G/6G通信、區塊鏈、量子通信等技術的支持下，測試系統既可以獨立地成為一個物聯系統，又能夠成為廣域互聯的一部分，通過廣域的物聯和信息融合網絡，使用戶隨時隨地能夠獲取需要的信息[16-17]。

工業4.0的軟件支持信息物理系統，通過3C技術，即計算(Computation)、通信(Communication ) 和控制 (Control ) 的有機融合與深度協作，實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。通過計算、通信與物理系統的一體化設計，形成可控、可信、可擴展的網絡化物理設備系統，通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環來實現深度融合與實時交互，以安全、可靠、高效和實時的方式檢測或者控制一個物理實體。本質上是以人、機、物的融合為目標的計算技術，從而實現人的控制在時間、空間等方面的延伸，因此測試系統也會融合在工業發展的大環境中，形成“人-機-物”融合的信息物理系統。

2.2 測試系統發展的技術基礎

2.2.1 通信技術

當前的通信技術不能滿足自動測試系統保密、室內外復雜場景可靠性通信以及通信低延時性的需求。未來通信技術的進步為分布式架構提供了技術條件。

隨著5G、AI等信息工程新基建項目開展，通信技術會得到飛速發展。當前5G的無線傳輸速度可以達到20 Gbit/s，輕松達到每秒百兆以上，低延遲率將其延時縮短到不到1 ms，幾乎是實時的。5G連接密度極大，連接數密度可達每平方千米100萬個，從而有效支持海量物聯網設備接入；流量密度可達每平方米10 Mbit/s，允許所有聯網設備無縫接入互聯網，永久在線。網絡超高速、超低延遲、實時在線使得云端計算結果在個人終端設備實時顯示成為可能。新形態下，設備可以不需要具備完整運算能力的硬件，而只需要接入5G網絡即可，按照所需的運算能力申請云端服務[18-19]。得益于5G的高速“零”延遲無線網絡，應用功能可在云端服務器完成，設備終端只需要一臺聯網顯示的智能終端，申請云端服務即可，云端運算服務根據需求建立云服務器，統一調配算力，優化資源配置。數字化新基礎設施以數字化、智能化為支撐，是數字時代的信息高速公路，這條信息高速公路將承載千行百業的數字化轉型進程，從而催生更大的發展勢能。

基于量子中繼的量子通信網絡技術取得重大突破，在國際上首次實現相距50 km光纖的存儲器間的量子糾纏，為構建基于量子中繼的量子網絡奠定了基礎。通過技術改進，經過50 km光纖僅衰減至3%，效率較之前提高了16個數量級，通過中繼實現了500 km的光纖量子通信，通過衛星中繼實現了1000 km的量子密鑰分發。為量子通信的廣域組網奠定了技術基礎。

無線局域網技術(WLAN)是物聯網時代的主流無線通信技術之一。它是一種基于無線射頻技術的數據傳輸系統，將區域內的多個支持相同無線協議的設備連接到同一個網絡系統。最新一代支持EEE802.11ax標準的無線局域網將5G領域的射頻技術、算法以及5G組網概念引入IP領域，具備了10 Gbit/s峰值速率、10 ms時延，應用覆蓋室內、室外各類場景，為室內設備的互聯提供了條件。

2.2.2 電源技術

測試系統需要電源作為能量為測試系統本身或者被測對象提供能源，因此電源技術的發展為新形態測試系統的構建提供了技術支撐。測試系統的電源提高了能量密度,但是對于抗沖擊、模塊化、測試性設計、電源的功率體積比、智能化管理等方面仍不能滿足系統需要。電源技術的發展決定了測試系統組態的體積、靈活性和智能程度。

電源經過分離元器件、功率集成電路搭建的交直流變換電源逐步向蓄電池、超級電容、石墨烯電池等新能源發展。當前信息系統主流供配電逐步采用基于智能鋰電特性的UPS供配電解決方案，多方位保障大型系統的供配電的可靠性。緊貼供配電需求，現在的供配電技術將輸入輸出和電源管理融合于一體，全模塊冗余設計，系統無單點故障，具備全鏈路可視、關鍵部件失效預警、失火風險提前關斷功能，保障系統可靠運行，同時簡化運維工作。鋰電池UPS系統支持新舊電池柜混用，并聯環流可以控制在2%以下，具備可靠性高、使用壽命長、運維簡單等優點。預制電力模塊解決方案可以將配電系統的變壓器、輸入輸出配電柜、制冷等智能融合在一起，采用模塊化插拔式設計，具備主動均流技術，支持新舊電池組混并，通過供電全鏈路監測，可實現毫秒級的故障檢測和故障隔離、分鐘級的故障恢復，同時可以精確預測電池壽命和健康度，及時排除有失效隱患的電池組，變被動告警為主動預防，極大地提高了能源基礎設施的可靠性和可用性。

石墨烯電池結合當前智能化的供配電技術具有如下特點：極致可靠，采用最安全電芯，采用均壓控制模塊，實現電池模塊級容錯設計，消除單點故障；按需部署，數字化重構簡單高效，模塊化設計，支持功率模塊按需部署和擴容。

系統供配電新能源時代已經到來，UPS創新性結合電子技術與數字化智能技術，模塊化設計，高達97%的最高效率，支持功率模塊按需部署和擴容；使用壽命長達15年，并以永遠在線、簡單易用等特性引領供電數字化。為系統供配電設計提供了更多可選擇的技術方案。

2.2.3 高速AD及數字信號處理技術

數字化是工業4.0的特征，基于AD采樣的圖像處理、信號特征提取、數字數據的數學計算，在計算機輔助下應用越來越廣泛，技術相對成熟。目前高速AD采樣能夠達到1 Gbit/s以上的速率，離散數字信號加上各種算法能夠滿足信號測量、圖像處理等使用要求，為示波測量奠定基礎。AD數據預處理和IC集成技術使數字信號前端設計變得更加簡單、可靠和經濟，AD采樣數據傳輸也得到集成。串行傳輸技術不僅克服了輸出速率不足的問題，而且不存在高速傳輸并行信號的偏移問題，可以顯著提高通信系統間的數據傳輸效果，能夠滿足航天、雷達、通信等需要進行大量數據處理的領域的需求。前端AD變換、數據預處理和數據傳輸的集成應用使高速數據采集應用變得簡單、高效和經濟，隨著智能傳感器技術的發展和集成化程度的提高，數據的收集已經變得簡單和可行，為測試系統數字化智能化的前端設計奠定了物理基礎。

2.2.4 軟件技術

測試系統軟件是整個系統實現的核心，是對于當前網絡體系的定義、人工智能應用、跨終端設計、底層安全性設計等需要更新的技術支持[20]。

伴隨著工業4.0的不斷深入，軟件技術的重要性也日益提升，并且發展勢頭迅猛。將在工業4.0舞臺上登場的主角包括連接虛擬空間與物理現實的信息物理系統，聯網設備之間協調工作的通信系統，以及對網絡大數據進行充分運用的軟件系統。

未來大數據發展的終極目標是沒有數據，即通過對傳感器、裝備的了解與掌控，使收集數據成為不必要的工作，通過工業IT設施收集、傳輸和分析處理大數據，利用云計算對數據進行處理，而云計算的發展，也使分析與處理大數據變得更加高速與高效[21]。

下一代的操作系統為了適應4.0時代應用需求，初步具有如下能力:① 分布式架構，能夠實現跨終端無縫協同，將相應分布式應用的底層技術實現難度對應用開發者屏蔽，使得開發者能夠聚焦自身業務邏輯，像開發同一終端一樣開發跨終端分布式應用，也使得跨終端業務協同能力最終為各使用場景帶來無縫體驗。② 確定時延和高性能IPC技術應用能夠保證系統流暢。確定時延技術在任務執行前分配系統中對任務執行優先級及時限進行調度處理，優先級高的任務資源將優先保障調度。③ 基于微內核架構的操作系統將重塑終端設備的可信安全性。基于新的內核架構設計的操作系統擁有更強的安全特性和低時延等特點，在操作系統內核之外的用戶可以盡可能多地實現系統服務，同時加入相互之間的安全保護，能夠為用戶提供更加安全可信的系統控制。④ 未來的軟件開發將是通過統一IDE支撐一次開發，多端部署，實現跨終端生態共享，操作系統提供方將同時為使用者提供高效的開發工具和環境，滿足用戶二次開發設計需求。

軟件定義無線網絡也是工業4.0時代的主要網絡特點之一。目前，無線網絡面臨著一系列的挑戰，首先，無線網絡中存在大量的異構網絡(如：LTE、 Wimax、UMTS、 WLAN 等)，由于現有移動網絡采用了垂直架構的設計模式，異構無線網絡難以互通、資源優化，存在無線資源浪費的現象。此外， 網絡中的一對多模型(即單一網絡特性對多種服務)無法針對不同服務的特點提供定制的網絡保障。軟件定義無線網絡技術將控制平面從分布式網絡設備中解耦， 實現邏輯上的網絡集中控制，數據轉發規則由集中控制器統一下發，可以獲取、更新、預測全網信息，能夠很好地優化和調整資源分配，簡化了網絡管理，提高了無線網絡的資源利用率。

3 工業4.0條件下的測試系統形態及構建

在工業4.0時代測試系統應用需要具備以下5個核心能力。

① 集成大量實時信息和歷史操作信息；

② 建立和維護持久、穩固的不同數據源之間的關聯關系；

③ 通過業務規則和模型，對數據進行分析，進而實現實時的智能操作；

④ 展現直觀的圖形化智能信息；

⑤ 根據需要，自動將相關操作信息傳輸到各個智能終端，提升信息和知識在測試系統內的共享效率。

圍繞這些系統需求，提出一種測試系統形態和框架，闡述如下。

3.1 基于復合總線的系統架構

依托于工業4.0時代的信息物理系統而構建的自動測試系統將物理設備聯網，使得物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自動控制等五大功能。具體來說，自動測試系統包括數據處理中心、智能前端、能源中心和數據通道4大功能模塊，各功能模塊通過數據通道連接成系統，并通過數據通道進行數據交互和控制信息交互。自動測試系統的功能架構示意圖如圖1所示。系統基于信息物理網絡系統，依托于傳感器、軟件、網絡通信系統、新型人機交互方式，實現測試系統的智能化、分布式、自動化的形態布局和測試功能。

圖1 工業4.0條件下的測試系統形態示意圖

數據通道是測試系統信息傳輸的通道總稱，用來傳輸智能終端、能源中心之間和它們與數據處理中心之間的數據信息、控制信息和狀態信息，是信息傳輸的高速公路，數據通道被設計為復合總線，包括室內5G信號通道、室外5G信號通道、智能終端模塊間高速數據傳輸通道等。數據通道數據傳輸延遲小于1 ms，傳輸平均下載速度不小于700 Mbit/s。能滿足測試系統實時性要求。數據通道同時具有加解密功能，對在通道上傳輸的數據進行加密解密處理。

數據處理中心在5G網絡中，物理位置比較靈活，可以與智能前端在同一廠房，也可以在具有5G網絡的任何地點，通過5G網絡與其他模塊連接。數據處理中心對數據進行分析處理，與數據前端進行通信，監測能源中心的運行，獲取系統內各模塊的工作狀態。與其他信息系統進行交互。通過信息處理、人工智能等技術的集成與融合，可以形成具有感知、分析、推理、決策、執行等智能化的數據處理中心。通過后臺積累豐富的數據，然后構建需求結構模型，并進行數據挖掘和智能分析，為智能終端提供所需的請求服務。

智能前端靠近被測對象，負責采集測量對象的數據，包括各種信號、圖像、數據，提供測試對象需要的各種激勵信號。智能前端與數據處理中心通過5G網絡連接，上傳智能前端的數據和狀態信息、向數據處理中心提出請求服務，執行交互信息中的命令。管理智能前端的工作狀態。智能前端將傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統集成優化，使其具有動態存儲、感知和通信的能力，實現測試過程的可追溯、可識別、可定位。

能源中心負責整個系統供電、供電管理，為被測對象提供所需要的電能，提供供電安全保護。能源中心可以由多個模塊化電源組成，各電源模塊可以分布式布局，也可以通過電源管理系統串并聯成為功率更大的電源。

3.2 數據通道

數據通道是具有時代特征的通信技術的綜合應用，包括分布式通道的構件、數據通道兩端的構件和智能終端的構件。數據通道具有統一的接口規范和數據協議，是應用和設計測試系統的基礎和關鍵。利用模塊化通用化的數據通道能夠靈活組建測試系統，能夠改造原有的測試系統，具有重要的現實意義和應用前景，測試系統數據通道的示意圖如圖2所示。

圖2 測試系統數據通道示意圖

分布式數據傳輸通道采用5G聯網技術進行傳輸，采用數據加密技術對傳輸通道上的數據進行加密。數據傳輸通道采用分層實現的方式，分為物理層協議(主要基于5G通信技術，用于底層物理信號的處理和數據傳輸)、中間層協議(主要用于數據加解密的數據加工)和應用層協議(用于用戶獲取數據并對其進行解密和緩沖存儲處理)。 數據通道的兩端布局為基于5G基帶芯片的通信模塊，采用智能數據存儲智能全閃存技術，保證數據收發存儲的速度和可靠性。數據交互接口采用工業上常用的總線技術，智能前端內的模塊也采用總線架構，保證數據通道接口的標準化、通用化和模塊化。智能前端內部模塊接口可以采用傳統的PXI、PC104、1553B等成熟的工業總線形式，依據智能前端功能和性能設計而定，但是在數據通道的設計規范中明確各工業總線應用層的數據傳輸規范，智能前端內部功能模塊間的數據傳輸通道，根據實際應用需要進行設計和應用。

3.3 數據處理中心

數據處理中心提供測試系統的計算、顯示、數據存儲等功能，實現計算、通信和控制的融合與協作，為系統提供實時感知、動態控制和信息服務。通過軟件定義無線網絡，實現邏輯上的網絡集中控制、數據轉發規則，獲取、更新、預測全網信息，優化和調整資源分配，簡化網絡管理。數據處理中心集成大量實時信息和歷史操作信息，處理不同數據源之間的關聯關系，通過業務規則和模型，對數據進行分析，實現實時的智能操作，向用戶展現直觀的圖形化智能信息，并根據需要將相關操作信息傳輸到各個智能前端，使信息和知識在測試系統內的網絡上實現共享。數據處理中心被設計為云端服務器，實現測試系統的所有管理和運算能力，為智能前端、能源中心和遠程用戶提供各種請求服務，為客戶提供快速有效的設備維修的技術服務。

數據處理中心是整個測試系統的核心，包括前端數據接收存儲，中端數據分析處理，后端數據存儲備份等部分，結構示意圖如圖3所示。

圖3 數據處理中心結構

前端數據接收存儲模塊主要由DSP處理器構成，通過總線與數據通道模塊交互信息，對接收的數據信息實時加工處理，將處理后的數據傳送到中端數據分析處理設備。前端數據接收存儲采用智能全閃存技術，該技術在當前的通信領域已經達到2000萬IOPS以及0.1 ms時延，采用全互聯高可靠架構，確保單系統最大可容忍幾個控制器失效(例如8壞7)，做到數據前端接收存儲的安全可靠；性能方面，2000萬IOPS以及0.1 ms時延能夠滿足數據交互的實時性。

中端數據分析處理為高性能計算機，負責運行測試控制程序，接收前端數據模塊送來的需要顯示的數據，將數據以表格、圖表、動畫等形態生動地呈現給用戶，提供良好的人際交互界面和功能。同時將接收的數據傳輸到數據庫服務器用于保存。中端服務計算機同時負責整個系統的管理和云端服務。數據分析處理部分用于對數據處理中心接收的數據實時處理，對狀態數據進行顯示，通過圖形、動畫、3D動態圖等直觀的形式顯示給用戶；對數據信息進行實時計算、判斷、分析、比較等處理。對命令數據進行及時處理，響應智能終端的指令，根據應用程序和測試程序請求發送控制命令，控制整個測試系統的運行。

數據存儲部分主要由數據庫服務器組成。由計算機和數據庫管理系統軟件共同構成了數據庫服務器，數據庫服務器為客戶應用提供服務，這些服務包括查詢、更新、事務管理、索引、高速緩存、查詢優化、安全和多用戶存取控制等。數據庫服務器保存的數據包括測試系統各部分運行狀態信息，智能前端產生的原始數據，經過處理的中間數據和歷史數據。數據庫服務器提供監控性能、并發控制等工具。數據庫服務器提供統一的數據庫備份和恢復、啟動和停止數據庫的管理工具。服務器可以移植到功能更強的計算機上，不涉及處理數據的重新分布問題。數據后端提供數據存儲備份，是專用的數據服務器，滿足數據可靠存儲、檢索等數據管理的需要。

3.4 智能前端

智能前端為測試系統通用化模塊結構，用于構建各種測試功能模塊和激勵信號源，是模塊化設計的容器。智能模塊包括通用智能架構和功能模塊。通用智能架構由通用的標準化的機柜機箱、供配電系統、智能管理系統和功能模塊等組成。智能前端架構示意圖如圖4所示。

圖4 智能前端架構示意圖

智能前端除了通用化的接口外還具有分布式布局的通信組網接口。信號測量采用基于高速AD采樣的數字示波技術，該技術結合數字信號處理算法能夠滿足所有信號量的測量需求。智能前端提供了構建各種信號源的公共資源，在這些資源的基礎上可以輕松構建光學、微波信號源并提供測試測量需要的微波信號、光學信號或者電磁信號。

智能前端提供測試功能所需要的各種測試測量資源，提供的公共資源負責處理組成系統所需要的網絡資源。

3.5 能源中心

能源部分為測試對象和測試系統自身提供能源。能源系統為分布式模塊化設計，根據測試系統的能源需求進行分布式配置，能量根據測試功能模塊需求和測試對象的能量需求進行分布式配置，各能源模塊通過測試系統的數據通道與數據處理中心連接，將電源的狀態信息實時反饋到信息處理中心，接收信息處理中心的控制消息。供電系統是支撐整個測試系統平穩運行的核心部分，需要滿足供電極高可靠、極簡運維的需求。

能源中心是整個測試系統能源部分的總稱，分布于測試系統的各個功能模塊或者是獨立成為一個功能模塊，電源采用全模塊的設計和模塊化插拔式設計，維護簡單；通過模塊的串并聯和主動均流技術模塊化組裝成各種功率模塊，電源模塊的均流技術支持新舊電池模塊混并，擴容簡單。每個電源模塊上都有一個智能管理模塊，保證電源的電流和電壓均衡，可將它們自動調整到最穩定的工作的狀態，并能夠通過AI和大數據的方式，對電源生命周期的一些狀態、健康度進行評估和預測，來保證工作的安全。配電融合設計，全鏈路監控層層保障電源的可靠性，充分滿足測試系統可靠運行的要求。

4 國產化跨平臺軟件系統設計

測試系統為松耦合、分布式系統，智能數據終端、功能模塊、電源管理、用戶界面、數據處理中心等分別具有不同的功能需求和硬件基礎，因此需要測試軟件運行的平臺能夠面向全場景分布式操作，能夠同時滿足全場景流暢體驗、架構級可信安全、跨終端無縫協同以及一次開發多終端部署的要求，打通手機、電腦、平板、電視等用戶終端。

測試軟件基于下一代的國產操作系統進行設計和開發，實現國產化和跨平臺應用。因此軟件設計選擇下一代的國產化操作系統，選擇真正能夠滿足跨平臺、分布式、架構級安全可信，能夠提供設計開發環境和軟件應用生態的國產化操作系統。軟件的架構和開發環境取決于未來國產化操作系統的開源程度，測試軟件的設計也會成為國產軟件生態系統中的一個應用分支。軟件的基礎架構如圖5所示。

圖5 測試系統軟件架構示意圖

5 結束語

技術進步為工業4.0的生產組織形態形成提供了條件，工業4.0生產發展為技術的應用提供了土壤，未來在5G技術、人工智能、量子通信、自動控制、新型智能傳感器的加持下，包括測試技術和測試設備在內的各項技術和設備形態都會得到時代技術的哺育，產生適應時代發展和技術進步的新的成果，為裝備保障及自動測試設備的發展及超越提供契機。