引言作者 : Bill Lycette 公司质量监察 Duane Lowenstein 测试流程分析经理是德科技公司多年以来, 为确保公司生产出零缺陷的电子产品, 测试与测量设备的采购一直被视为一个绕不开的魔咒其中很多问题都可以归因于 20 世纪 70 年代和 80 年代电子技术的繁荣发展,

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海判郭
5 years ago
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1 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书摘要当针对新购升级或维护做出项目决策时, 拥有成本始终是一个热门话题确定开发总体拥有成本 (TCO) 模型的标准, 很快会变成牵扯甚广满怀各种情绪的争论但当谈到采购和运营测试设备的成本时, 很难得到一个确定的答案不过, 如果从产品生命周期 (PLC) 或基于性能的物流 (PBL) 观点来看, 或许能够开发出一个更精确的成本模型通过理解并利用采购运营维护迁移和处置这些资产的直接和间接成本, 能够获得一个精确的总体拥有成本模型本文将展示测试设备的 PLC/PBL 成本, 并将完整介绍一个总体拥有成本 (TCO) 模型, 它可以帮助您在不同的项目选择之间做出权衡决策本白皮书

2 引言作者 : Bill Lycette 公司质量监察 Duane Lowenstein 测试流程分析经理是德科技公司多年以来, 为确保公司生产出零缺陷的电子产品, 测试与测量设备的采购一直被视为一个绕不开的魔咒其中很多问题都可以归因于 20 世纪 70 年代和 80 年代电子技术的繁荣发展, 最大的一个影响因素可能就是电子设计所依据的标准不一致在很多情况下, 设计人员使用自制的计算公式或此前开发的表格来计算设计裕量到了 20 世纪 90 年代, 随着设计变得更加复杂, 大多数设计人员不得不开始使用专门开发的模拟工具很快, 这种做法就证明了一个良好的模拟设计可以最大限度缩小理论设计与实际产品之间的性能差距通过模拟, 加上生产商掌握的高品质制造方法, 可将产品良率提高到 95% 以上结果, 还是有问题既然质量水平已经这么高, 为何我们还要在测试上花费这么多钱呢? 或者更直接的问题是 : 测试的真正成本到底是什么? 在 20 世纪 90 年代, 我们看到, 电子工业大量推广外包生产, 电子产品变得功能更加强大, 控制更简单便捷, 信息化程度更高, 消费者期望花更少的钱获得更出色的产品, 并且产品完全符合质量标准, 更加丰富多样这种压力迫使制造商在全球化经济环境下削减成本全球化让所有制造商都能获得和使用相同的人力资源零部件供应商和设计工具这导致了一个新采购焦点诞生, 即总体拥有成本 (TCO) TCO 首先获得了半导体用户的青睐, 因为他们希望确定采购过程中需要决定的更多因素, 而不仅仅是初始采购 ( 购买 ) 成本采购一条半导体生产线可能动辄耗费数千万美元进一步的分析显示, 在半导体生产线的整个使用寿命中, 与拥有和运营相关的成本可能会大大超过采购成本本文将介绍针对电子测试与测量设备的 TCO 模型, 并将解释比简单地降低采购 ( 资金 ) 成本之外, 降低总体拥有成本的更重要因素是降低运营成本这个 TCO 概念将能帮助设备拥有者做出明智的采购决策, 并将展示 TCO 变量如何大幅改变测试和测量设备在其产品生命周期中的总体拥有成本

3 03 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书测试成本关于测试成本 (CoT) 这一主题, 业内人士写过和发表过许多文章虽然有些模型是专门针对 CoT 的, 但几乎所有这些方法都有一个共同的缺点, 就是它们都是按照单一时间点来计算 CoT 于是, 尽管它们考虑到采购成本, 并按照一定的年限进行折旧, 但是这些模型通常也会从平均摂成本的观点来看待其他费用 ( 例如预防性和校正维护措施 ) 通过基于绩效的后勤 (PBL) 研究, 我们已认识到产品的成本并非是线性的, 我们不能仅在一个时间点来衡量它这样的一个例子就是折旧和维修成本取决于使用的会计方法, 对于大多数测试与测量设备来说, 折旧可以分摊到三年或五年上, 而且折旧比例可以是平均的, 也可以是逐渐增加的无论采用哪种方法, 产品将在五年后完全折旧在此期间, 设备出现故障的概率相对较低, 但在五年后, 故障率可能会显著增高, 并可能会随着设备老化继续增加这样, 根据您决定在哪个时间点来建立运算模型, 使用 CoT 工具可能会得出完全不同的结果在第 1 年, 主要费用为采购成本, 而在第 10 年, 维护和停机时间因素的费用将占据大头那么, 您会选择什么数字呢? 最精确的数字可能是用设备在预期使用寿命内的平均成本来表示这可以解释随着设备老化而产生的各种成本在理解真正的 TCO 时, 即使在 CoT 模型中使用平均成本也容易令人产生误解试想两条生产线使用同一类型的设备, 且两个 CoT 模型达到相同的成本结果, 唯一差别在于一条生产线存在吞吐量瓶颈, 而另一条生产线没有在 CoT 建模中, 此因素通常不会影响到计算结果相反, 这种瓶颈将会通过可靠性和维修周转时间等输入参数, 在 TCO 模型中体现出来在存在瓶颈的生产线上, 任何停机时间都会影响生产, 进而影响收入现在考虑另一个场景, 我们必须在两家测试设备制造商之间做出选择, 以便获得一条新的生产线一家制造商的测试资产可能价格较高, 但故障率较低 ; 另一家制造商的测试资产可能价格较低, 但故障率较高因此, 从 CoT 的角度出发, 您可能倾向于选择价格较低的资产, 而如果在购买方程式中考虑到 TCO 时, 您可能会决定购买价格更高然而更可靠的资产尽管 CoT 和 TCO 建模之间具有诸多差异, 但在另外一些场景中, 两种方法也有保持一致的地方事实上, 为了构建一个精确的覆盖整个产品生命周期的 CoT 模型, 或者为了比较两个不同的测试与测量设备来获得精确的 PBL 成本,TCO 已成为加深理解的基石让我们看一下 TCO 方法中包括的各个因素

4 04 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书总体拥有成本 TCO 定义 TCO 是指拥有一台设备, 并在其生命周期内执行操作所发生的一切成本之和是德科技为测试与测量行业开发的 TCO 模型主要包括两个核心部分 : 资本支出 ( 采购成本 ) 和运营支出资本支出的建模非常简单直接, 原则上的变化区域是按照时间表进行折旧资产 (Ca) 支出是由于采购和安装设备而产生的成本运营支出有更大的自由度, 它取决于在 TCO 模型中包含哪些成本元素以及如何表示这些成本元素在本文提出的 TCO 模型中, 运营支出的结构由以下元素组成 : 预防性维护 (Preventive Maintenance) C pm 维修 (Repair) C r 停机时间迁移 (Downtime Mitigation) C dm 技术更新 (Technology Refresh) C tr 培训与教育 (Training & Education) C te 转售价值或处置成本 (Resale value or disposal cost) C rv 设施 (Facilities) C f 其他 (Other) C o TCO 成本构成设备的校准 ( 即计量 ) 通常是预防性维护费用的最大成本部分就这一点而言, 校准周期是降低此项计量成本的最大单一杠杆除了成本之外, 执行校准的其他重要变量包括要将产品返回校准所需的周转时间 (TAT) 物流成本和任何维修成本预防性维护成本还将包括其他定期的预定措施, 例如主动更换即将磨损殆尽的组件维修, 有时也称为校正维护措施, 通常与意外停机事件有关, 例如设备故障为了准确说明这个 TCO 模型, 校正维护成本以执行维护维修后重新校准拆卸 / 装运 / 重新安装 ( 物流 ) 以及验证设备性能的成本为代表实施维护的成本以商定的维修协议价格来表示, 如果所有者愿意, 也可以自我保险, 用按次 ( 意外单次维修 ) 价格来表示年度按次维修费用的建模方法为, 将每次成本乘以一年内可能发生故障的概率, 从而计算出预期的年度价值虽然乍一看, 按次策略的成本较低, 但您必须还要考虑到维修合同通常会带来更低的维修周转时间 (TAT), 并从而降低停机时间总体拥有成本的计算公式为 : TCO = C a + C pm + C r + C dm + C tr + C te + C rv + C f + C o 为了确认设备无法被所有者使用这一事实, 必须实施停机时间成本罚金这可以通过把成本驱动变量 ( 例如, 每周租赁费率代理 ) 加入到成本公式来实现, 比如 : 不可用成本 =( 购买价格 )x( 租赁费率 )x( 维修周转时间 ) 性能测量设备的每周租赁费率通常在购买价格的 2% 至 5% 之间

5 05 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书对于企业来说, 设备故障等意外校正维护事件的代价是极其高昂的, 甚至是灾难性的例如, 在大批量制造环境或在一个关键的研发应用中, 如果测试系统发生故障, 它可能会造成产品销售不出去和失去商业良机, 为企业带来数百万美元的损失由于此类事件的后果很难量化和预测, 所以 TCO 模型未将这方面的成本列入维修项目下相反, 这些灾难性成本可以通过成本回避措施和策略来处理, 统称为停机时间迁移策略例如投资购买高可靠性设备缩短维修周转时间, 以及增加测试容量等等技术更新 ( 有时也称为产品迁移 ) 是指在某些情况下, 设备所有者希望将其资产升级至具有更强测量能力或更高测量速度的产品通常, 产品迁移成本的最大构成部分是设备所有者为确保新设备在其测试流程中向前 / 向后兼容而必须付出的投资为确保在测试流程中的兼容性, 需要开发和编辑测试代码, 这一部分的相关成本可能会非常高这些一次性费用应按照受益设备的安装基数进行摊销设施成本包括设备工作所耗费的电力和使用设备时的占地面积在设备使用寿命的末期, 可以通过销售以旧换新折扣或将设备回收利用等方式处置该资产前两个选项在 TCO 模型中被当作负成本您看过 TCO 公式就会发现, 高转售价值成为优质产品供应商的一个策略优势降低灾难性停机时间成本如此前所提到, 意外停机事件 ( 故障 ) 在本质上是概率性事件, 可能会让企业蒙受灾难性的高昂成本这使我们很难对其进行精确而可信的成本估算更好的方法是开发并实施适合的经营策略, 缓和 ( 或消除 ) 意外停机事件的影响工程设计和管理方面有大量停机时间迁移策略可供选择, 包括 : 1) 高可靠性选择能够提供领先可靠性的产品 2) 低维修周转时间选择能够提供更低维修服务周转时间的服务提供商通过与服务提供商签约或开发内部能力, 执行现场维修购买等同保修期服务合同, 降低或消除物流管理和采购延迟 3) 额外能力购买额外的制造测试能力并储备待用购买备用设备在设备送修期间向服务供应商申请备机服务企业可能还希望将其他 TCO 成本纳入计算, 包括连接器和电缆等耗材

06 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书 TCO 成本构成随时间的变化在 TCO 算法中的某些影响因素将会导致成本随时间发生变化例如, 设备的可靠性 ( 影响维修成本和停机时间成本 ) 通常会遵循典型的可靠性浴缸曲线变化该曲线的特征可以描述如下 : 首先是在一段时间内故障率得到改善 ( 早期故障期 ), 接下来一段时间内故障率通常保持恒定, 最后阶段故障率 ( 磨损 )

6 06 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书 TCO 成本构成随时间的变化在 TCO 算法中的某些影响因素将会导致成本随时间发生变化例如, 设备的可靠性 ( 影响维修成本和停机时间成本 ) 通常会遵循典型的可靠性浴缸曲线变化该曲线的特征可以描述如下 : 首先是在一段时间内故障率得到改善 ( 早期故障期 ), 接下来一段时间内故障率通常保持恒定, 最后阶段故障率 ( 磨损 ) 会逐渐增加在电子测量设备中, 电动机械设备易于出现磨损改变 TCO 成本的另一驱动因素是校准周期 ( 影响计量和预防性维护成本 ) 为了使企业妥善规划未来的运营成本, 最好是按照图 1 所示, 建立随时间变化的 TCO 成本的模型总体拥有成本年度成本在很多这些因素上无法与 A 产品相比, 不过, 此产品的购买价格低 25% 行业认为 A 产品拥有更高的固有价值, 它在自由市场上具有更高的转售价值证实了这一点表 1 列出了所有权因素的主要区别概要表 1. A 产品购买价格 100,000 美元 75,000 美元每个被测器件的测试时间 ( 秒 ) 吞吐量 ( 每周的被测器件数量 ) 校准周期 ( 年 ) 2 1 年度故障率 8% 13% 年度合同维修成本 2,200 美元 1,300 美元维修期间的停机时间 ( 天 ) 缩短停机时间 ( 备用能力 ) 4% 7% 代码开发成本 10,000 美元 50,000 美元转售价值 25,000 美元 10,000 美元第 1 年第 2 年第 3 年资本支出图 1. 总体拥有成本随时间的变化第 4 年第 5 年第 6 年第 7 年第 8 年运营支出该测试设备在制造环境下每周工作 96 小时设备的使用寿命为 8 年, 折旧方法为 5 年直线折旧此外为设备指定了停机时间罚金 ( 每周为购买价格的 4%), 以反映设备在维修校准或其他预防性维护措施时的不可用状态为确保代码兼容性所付出的测试软件开发成本分摊到安装的 20 套测试系统中 TCO 大于购买价格通常, 购买价格被视为 TCO 公式中一个最重要的成本因素事实上, 购买价格在很多时候还被视为公式中的唯一因素让我们来看一个示例, 其中性能计量和可靠性因素对 TCO 的计算有很重要的影响 A 产品是一个成本较高的测试解决方案它标价 100,000 美元, 可以提供更高的测量速度更长的校准周期优异的可靠性和更好的代码兼容性由于其具有优异的可靠性,A 产品的用户可以非常舒心地只保留较少的测试能力来应对设备故障等意外停机事件 ( 在下表中作为缩短停机时间 ) A 产品的供应商还能提供现场维修, 而的供应商不能提供此项服务现场服务合同规定了价格溢价, 不过维修周转时间相较于送修合同会有一个实质性的降低通过执行 TCO 分析,A 产品在其使用寿命中的拥有和运营成本为 137,000 美元, 而与其相比,在其使用寿命中的该成本则高达 160,000 美元如果再考虑到 A 产品的速度优势, 则其将更具竞争力 A 产品的 TCO 平均到每个被测器件为 10.1 美分, 而的 TCO 平均到每个被测器件为 14.8 美分, 如图 2 所示当成本按照被测器件的数量进行归一化时,A 产品不仅总体运营成本比低, 而且 A 产品的相关资本支出也比要低

07 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书总体拥有成本每个被测器件的成本 ( 平均成本随时间的变化 ) 运营支出运营支出结论本文对测试成本和总体拥有成本模型进行了比较虽然这两项技术在本质上都是值得称赞的, 存在一些重叠之处, 但 CoT 的其中一个缺点是通常只在单个时间点计算成本此处提出的 TCO 方法提供了一个按照设备整个生命周期来计算主要拥有因素成本的模型资本支出

7 07 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书总体拥有成本每个被测器件的成本 ( 平均成本随时间的变化 ) 运营支出运营支出结论本文对测试成本和总体拥有成本模型进行了比较虽然这两项技术在本质上都是值得称赞的, 存在一些重叠之处, 但 CoT 的其中一个缺点是通常只在单个时间点计算成本此处提出的 TCO 方法提供了一个按照设备整个生命周期来计算主要拥有因素成本的模型资本支出 A 产品图 2. 以每个被测器件 (DUT) 成本表示的 TCO 资本支出随着竞争对手间的技术差异越来越小, 以及采购部门趋向于主要基于采购成本做出决策, 因此了解真正的拥有成本对于企业的成功变得更加关键采购资产时预付成本较低, 并不一定意味着在其使用寿命内拥有和运营这个设备的总体成本也较低, 因此也不意味着所制造的产品具有较低的测试成本了解运营支出的主要差别有很大的好处图 3 显示了计量成本和维修成本是造成 A 产品和运营成本支出差异的两大要素 A 产品的校准周期较长, 这是降低其 TCO 的一个最大杠杆, 反映在计量成本上就是计量成本较低 A 产品的维修成本较低是因为其优异的可靠性, 在维修过程中的停机时间较少事实上, 这两大因素足以胜过的合同维修成本较低的优势 TCO 依照运营成本分类的每个被测器件成本 ( 平均成本随时间的变化 ) 参考资料 [1] 总体拥有成本模型 : 探索性研究,Bruce G. Ferrin 和 Richard E. Plank, 供应链管理杂志,2002 年夏, 第页 [2] 使用可用性分析降低总体拥有成本,Bill Lycette, 可靠性信息分析中心杂志,2010 年第 2 季度, 第页 [3] 存储管理的总体拥有成本揭秘,Mark Buczynski, 计算机技术评论,2002 年 1 月, 第页 A 产品 A 产品 A 产品 A 产品 A 产品 A 产品计量维修缩短停机技术更新时间培训和教育设施和其他运营图 3. 以每个被测器件 (DUT) 成本表示的运营支出

08 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书演进我们独有的硬件软件和技术人员资源组合能够帮助您实现下一次突破我们正在开启技术的未来如欲获得是德科技的产品应用和服务信息, 请与是德科技联系如欲获得完整的产品列表, 请访问 : www.keysight.

8 08 是德科技测试设备真正的总体拥有成本白皮书演进我们独有的硬件软件和技术人员资源组合能够帮助您实现下一次突破我们正在开启技术的未来如欲获得是德科技的产品应用和服务信息, 请与是德科技联系如欲获得完整的产品列表, 请访问 : DEKRA Certified ISO9001 Quality Management System mykeysight 从惠普到安捷伦再到是德科技个性化视图为您提供最适合自己的信息! 是德科技服务我们拥有业界领先的技术人员流程和工具, 可以提供深度的设计测试和测量服务最终的结果就是 : 我们帮助您应用新技术, 以及经工程师改进的流程, 从而降低成本 3 年保修是德科技卓越的产品可靠性和广泛的 3 年保修服务完美结合, 从另一途径帮助您实现业务目标 : 增强测量信心降低拥有成本增强操作方便性 Keysight Assurance Plans 10 年的周密保护以及持续的巨大预算投入, 可确保您的仪器符合规范要求, 精确的测量让您可以继续高枕无忧是德科技公司 DEKRA 认证 ISO 9001:2015 质量管理体系是德科技渠道合作伙伴黄金搭档 : 是德科技的专业测量技术和丰富产品与渠道合作伙伴的便捷供货渠道完美结合是德科技客户服务热线热线电话 : 热线传真 : 电子邮件 : tm_asia@keysight.com 是德科技 ( 中国 ) 有限公司北京市朝阳区望京北路 3 号是德科技大厦电话 : 传真 : 邮编 : 是德科技 ( 成都 ) 有限公司成都市高新区南部园区天府四街 116 号电话 : 传真 : 邮编 : 是德科技香港有限公司香港北角电器道 169 号康宏汇 25 楼电话 : 传真 : 上海分公司上海市虹口区四川北路 1350 号利通广场 19 楼电话 : 传真 : 邮编 : 深圳分公司深圳市福田区福华一路 6 号免税商务大厦裙楼东 3 层 3B-8 单元电话 : 传真 : 邮编 : 广州分公司广州市天河区黄埔大道西 76 号富力盈隆广场 1307 室电话 : 传真 : 邮编 : 西安办事处西安市碑林区南关正街 88 号长安国际大厦 D 座 501 电话 : 传真 : 邮编 : 南京办事处南京市鼓楼区汉中路 2 号金陵饭店亚太商务楼 8 层电话 : 传真 : 邮编 : 苏州办事处苏州市工业园区苏华路一号世纪金融大厦 1611 室电话 : 传真 : 邮编 : 武汉办事处武汉市武昌区中南路 99 号武汉保利广场 18 楼 A 座电话 : 传真 : 邮编 : 上海 MSD 办事处上海市虹口区欧阳路 196 号 26 号楼一楼 J+H 单元电话 : 传真 : 邮编 : 本文中的产品指标和说明可不经通知而更改 Keysight Technologies, Published in USA, February 22, 2017 出版号 : CHCN

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CHCN_8-14_K.indd 是德科技三个理由让您选择深存储快响应示波器应用指南介绍 1. 更长的波形捕获时间 = / 1 1 Mpts 10 GSa/s 1 2 100 Mpts 10 1. = / 1 Mpts 10 GSa/s 1 ms 2. = / 100 Mpts 10 GSa/s 10 ms 3 12.5 Mpts 3 300 Kpts 3 3. 3 12.5 Mpts 3 300 Kpts? Agilent