基于物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)驅(qū)動性測試
——以車間自動叫料系統(tǒng)為例

謝彭

上海藍燈人力資源有限公司 上海 200333

引言

相對于傳統(tǒng)的軟件測試，物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)測試相對來說復(fù)雜情況更多。傳統(tǒng)的軟件測試我們只需要考慮軟件的本身的功能準確性、性能要求達標、用戶的使用習(xí)慣、界面的友好度等各個方面；物聯(lián)網(wǎng)的軟件測試，既要滿足軟件部分的系統(tǒng)測試要求，還要囊括：硬件與軟件的集成測試、硬件與軟件的性能測試、硬件與軟件的穩(wěn)定性測試等。

1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)（the Internet of Things，簡稱IoT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)[1]。

物聯(lián)網(wǎng)即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯(lián)互通[2]。

2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求

2.1 車間自動叫料

2.1.1 車間配料區(qū)的貨架上，安裝紅外傳感器及電子標簽。電子標簽用于顯示當前貨架的物料基本信息及指示燈。傳感器用于感應(yīng)當前的位置是否有物料，貨架分成2盒或3盒的物料。指示燈：白色-滿料，黃色-缺1盒，紅色-無任何物料。

2.1.2 原理。當Bin位缺料，電子標簽會自動的通過網(wǎng)關(guān)向服務(wù)器發(fā)送位置、物料等信息，系統(tǒng)自動的生成一條叫料需求單。如：A-D-1-1位置每盒 1000個，系統(tǒng)會生成一條如下的記錄。

表1 需求叫料表

2.2 倉庫自動生成或手動補料單

2.2.1 自動生成補料單。系統(tǒng)將會每30-40min，根據(jù)車間的叫料需求單，自動根據(jù)車間進行生成補料單。補料單的信息包括單號、車間、數(shù)量及打印機時間、明細信息包括：叫料的明細信息及倉庫的位置信息等。如表2所示：

表2 補料單

2.2.2 手動生成補料單。根據(jù)車間的生產(chǎn)情況，倉庫管理員可以手動的生成補料單。生成的補料單與系統(tǒng)自動生成一致。

2.3 PDA設(shè)備實現(xiàn)取料及補料路線指引

2.3.1 倉庫送料員可以通過PDA手持設(shè)備進行倉庫取料和車間送料，根據(jù)選擇的補料單，點擊【倉庫亮燈】按鈕。PDA會顯示補料單亮燈的顏色，對應(yīng)的倉庫的位置的電子標簽將會亮相同顏色的燈，顯示取料的數(shù)量。

2.3.2 亮燈的路徑：根據(jù)庫位的方向、位置等信息依次顯示。

2.3.3 倉庫完成取料，PDA會自動的顯示綠色。

2.3.4 在車間操作【車間亮燈】按鈕，車間也會根據(jù)補料單進行亮燈。物料放置上去，自動的顯示為綠色。完成所有的放料，系統(tǒng)可以關(guān)閉補料單。完成補料操作。

2.4 大屏實時展示庫存情況

2.4.1 倉庫的大屏幕實時展示車間及倉庫的電子標簽庫存信息。通過車間或倉庫平面圖，模擬展示貨架的物料庫存情況。可以點擊查看詳細的貨架的物料庫存情況信息。根據(jù)顏色進行區(qū)分：紅色－無物料，黃色－缺一盒，綠色－滿料。

2.4.2 實時展示補料單完成情況。根據(jù)車間展示補料單的情況，統(tǒng)計已完成、待完成等單據(jù)的狀態(tài)數(shù)量及詳細信息。點擊單據(jù)查看單據(jù)的詳細信息及狀態(tài)變化。

2.4.3 實時展示TOP 10物料信息。根據(jù)近期（選擇的時間段）查看，Top 10的物料信息，統(tǒng)計叫料頻次及數(shù)量。給調(diào)整物料的叫料數(shù)量，提供參考依據(jù)。

2.4.4 實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)與網(wǎng)關(guān)及電子標簽的通信，進行實時監(jiān)督設(shè)備的狀態(tài)情況。異常的設(shè)備將會顯示為紅色。

3 業(yè)務(wù)驅(qū)動測試方法

3.1 梳理及分析業(yè)務(wù)流程

測試人員在任何項目中，均可采用業(yè)務(wù)驅(qū)動的方式進行分析業(yè)務(wù)流程。基于項目的情況，我們進行簡單的分析。原操作流程：①車間缺料；②掃描看板；③倉庫進行數(shù)據(jù)手動的整合叫料；④生成補料單；⑤倉庫領(lǐng)料備送；⑥車間放料；⑦系統(tǒng)關(guān)閉看板單。新流程梳理：①車間自動叫料；②倉庫自動生成補料單；③倉庫備料；④車間放料；⑤結(jié)束單據(jù)。根據(jù)需求文檔中業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)描述，我們可以分析出系統(tǒng)實際業(yè)務(wù)流程。

3.1.1 業(yè)務(wù)的流程圖分析。需求文檔或操作說明書中的業(yè)務(wù)流程圖，是基于用戶業(yè)務(wù)的流轉(zhuǎn)設(shè)計的。測試人員在分析業(yè)務(wù)流程圖，試想一下客戶的實際操作環(huán)境，模擬業(yè)務(wù)流程流轉(zhuǎn)。

3.1.2 新舊流程對比。通過新舊流程對比，找出流程的差異化。分析實際的業(yè)務(wù)是否包含全面，避免重要部分缺失等。異常流程的反推，是否可以形成閉環(huán)。

測試流程問題。多問幾個問什么？①多想幾個異常流程？②多思考是否還有其他的流程情況？③測試流程圖制作。

測試人員可以通過各種畫圖工具制作業(yè)務(wù)的流程圖，基于業(yè)務(wù)流程圖可以于項目組其他的成員或項目經(jīng)理、BA進行討論分析。流程圖可以提高大家溝通效率，提高測試用例及測試執(zhí)行的效率。

3.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)流程

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)涉及數(shù)據(jù)的存儲表及數(shù)據(jù)的準確性兩個方面，存儲表關(guān)系的理解是梳理數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的一部分、也是檢查數(shù)據(jù)準確性的重要部分。例如：分析自動叫料會涉及某些表，某些表的關(guān)聯(lián)表是哪個？字段是什么意思？這些都是測試過程中，我們需要進行分析。根據(jù)業(yè)務(wù)流程，我們可以畫出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)圖。參考ER圖等信息，可以畫出如下：

Table ：TI （需求表）—＞ TO（補料單主表）&&TO_Detail（補料單明細表）。

3.3 業(yè)務(wù)模塊分析

依據(jù)業(yè)務(wù)的需要，系統(tǒng)功能模塊分為：叫料管理、補料單管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（車間數(shù)據(jù)、倉庫數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、庫存管理）、報表管理、系統(tǒng)管理幾個大的模塊。針對模塊進行分析，詳細的了解模塊的實際業(yè)務(wù)的功能。針對業(yè)務(wù)的流程及數(shù)據(jù)的流程，分析是否有冗余的系統(tǒng)模塊及數(shù)據(jù)。針對模塊的功能，可以分析出與之前案例是否有重疊相似之處。找出共性，方便測試用例的設(shè)計。

3.4 編寫測試用例

物理網(wǎng)的測試用例主要是考慮系統(tǒng)集成測試用例的編寫，以業(yè)務(wù)驅(qū)動的測試用例編寫。常規(guī)的平臺功能性測試用例編寫也是需要的，主要還是以實際的業(yè)務(wù)主干的核心用例為核心。平臺的基礎(chǔ)模塊，如用戶、角色權(quán)限、清單管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護、郵件、API通用接口等采用傳統(tǒng)的軟件測試用例編寫既可。本系統(tǒng)基礎(chǔ)的功能模塊，參照測試用例庫常用功能測試用例進行測試，提高了測試效率。

業(yè)務(wù)驅(qū)動測試用例，主要描述與硬件相關(guān)的核心業(yè)務(wù)用例。其主要包括：系統(tǒng)自動叫料需求，后臺需求管理。補料單生成業(yè)務(wù)邏輯用例、PDA 指令亮燈、數(shù)量、車間補料自動完成工單。這些主線的測試用例，也可以用來作為UAT的測試用例使用。業(yè)務(wù)用例考慮設(shè)備損壞、設(shè)備異常等情況。

3.5 搭建測試環(huán)境

3.5.1 搭建軟件測試環(huán)境。作為軟件測試工程師，搭建測試環(huán)境是最基本的本領(lǐng)之一。物聯(lián)網(wǎng)的項目涉及的軟件平臺，相對于常規(guī)的軟件應(yīng)用可能多一些平臺。例如： 平臺的架構(gòu)層、平臺的應(yīng)用層、大數(shù)據(jù)管理等等。根據(jù)系統(tǒng)的實際需要，搭建軟件測試環(huán)境。本平臺共計2臺服務(wù)器，分別應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫文件服務(wù)器，服務(wù)器基于Windows server 2016系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 2016，平臺分為前端、后臺服務(wù)及API接口、郵件服務(wù)等。

手持設(shè)備：采用Windows SE系統(tǒng)，客戶端采用微軟的Windows SE支持的軟件開發(fā)。安裝部署、調(diào)試設(shè)備網(wǎng)絡(luò)等，確認與服務(wù)器端API服務(wù)正常通信。

3.5.2 搭建硬件測試環(huán)境。硬件測試環(huán)境的搭建工作，一般是由硬件工程師完成。作為一名優(yōu)秀的測試工程師，不能因為此工作有具體的人負責(zé)，而忽視了測試的目的性及愿景。動手搭建硬件測試環(huán)境，及熟悉硬件的工作原理，是物聯(lián)網(wǎng)測試工程師不可缺少的一項技能。在項目實施階段中，通過與項目組的配合，通過購買的備用的測試設(shè)備，成功地搭建了2套測試環(huán)境。模擬測試環(huán)境清單：網(wǎng)關(guān)、24V電源、網(wǎng)線、信號線、多組電子標簽（倉庫及車間）、多組紅外感應(yīng)器等。

3.6 模擬業(yè)務(wù)場景

依據(jù)測試環(huán)境，進行業(yè)務(wù)場景的模擬，模擬場景只能模擬多數(shù)正常業(yè)務(wù)環(huán)境，異常的環(huán)境或因為測試環(huán)境的局限性，無法全部模擬到。盡可能多地考慮異常的業(yè)務(wù)場景情況，通過改變測試環(huán)境的設(shè)備、測試數(shù)據(jù)接口等進行業(yè)務(wù)場景的模擬。

3.7 物聯(lián)網(wǎng)測試執(zhí)行

3.7.1 軟件平臺功能測試。軟件平臺測試主要是管理人員及業(yè)務(wù)人員使用，保證軟件平臺的功能達到業(yè)務(wù)部門的要求。平臺測試基于測試計劃、測試用例、實施平臺測試工作。在測試過程中我們主要是采用黑盒測試，保證平臺的功能。系統(tǒng)由于是基于內(nèi)部網(wǎng)運行，未測試外網(wǎng)攻擊。

3.7.2 軟件平臺性能測試。我們采用了JMeter模擬的調(diào)用需求接口，經(jīng)過測試平臺滿足電子標簽的同時叫料的處理能力。根據(jù)實際業(yè)務(wù)的叫料頻次，以及系統(tǒng)叫料接口是根據(jù)不同的網(wǎng)關(guān)進行傳輸，總的來說壓力不是很大。

3.7.3 網(wǎng)絡(luò)測試。由于平臺中采用有線連接，我們給每個網(wǎng)關(guān)設(shè)定了固定的IP地址。先通過PC端進行網(wǎng)絡(luò)Ping測試，確認網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)是否正常。為了保證服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)的連接穩(wěn)定性，系統(tǒng)不定時會進行與網(wǎng)關(guān)通信，隨時監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)。測試人員可以通過系統(tǒng)的監(jiān)控日志，查看網(wǎng)絡(luò)情況。

3.7.4 可用性測試。在車間及倉庫中有近1000個亮燈位置，3000多個傳感器，需要保證每個亮燈設(shè)備都可以正常的使用。測試采用人工觀察及系統(tǒng)自動測試兩種方法，人工觀察主要是測試傳感器及主板的設(shè)備可用性，將測試結(jié)果登記在檢查表中，檢查表包含：車間位置信息、Bin 位信息，測試是否通過標志、亮燈是否正常、是否可以叫料等。系統(tǒng)自動測試：后臺是否可以接收到對應(yīng)位置的心跳信息，通過心跳包拉出異常報表，再次進行觀察確認問題。目的是保證每個設(shè)備的可用性，保證數(shù)據(jù)的準確性。檢查表參考樣式（如表3所示）。

表3 檢查表

3.7.5 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性測試。電子標簽的Bin位信息定期需要進行同步、例如：SAP No、物料信息、庫存信息變化等。根據(jù)系統(tǒng)提供的同步功能進行批量的同步信息，此時檢查數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性及準確性十分的重要。驗證傳輸?shù)臏蚀_性及穩(wěn)定性，最好的辦法是通過檢查表進行核對。系統(tǒng)會自動的接收電子標簽返回的結(jié)果信息，根據(jù)返回的結(jié)果于實際的結(jié)果進行核查比對。另外一方面采用車間的抽樣檢查，避免系統(tǒng)自動返回的數(shù)據(jù)異常。

3.7.6 破壞性測試。安裝的電子標簽及傳感器在貨架上，工人領(lǐng)取物料及配送物料。物料盒碰撞線槽、電子屏幕、紅外傳感器等，是否會造成硬件的損壞。工人快速領(lǐng)取物料，反復(fù)的領(lǐng)取、放回是否會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。是否會多叫料，硬件損壞之后如何快速的更換，這些也是物聯(lián)網(wǎng)測試過程中需要考慮的重要的一點。因為軟件的問題可以通過遠程、電話等支持解決，硬件的問題涉及更換操作指導(dǎo)會比軟件相對麻煩一些。

3.7.7 硬件穩(wěn)定性測試。網(wǎng)關(guān)、電子標簽、紅外傳感器、24V電源等設(shè)備，長期工作的穩(wěn)定性測試。工廠一般是采用24小時，3班倒的制度。在物聯(lián)網(wǎng)測試過程中，硬件的長期工作是測試的核心。部分問題都出現(xiàn)在硬件的質(zhì)量上，由于網(wǎng)關(guān)或電子標簽的黑屏等不能工作原因，導(dǎo)致叫料數(shù)據(jù)未生成或整個車間不叫料。針對硬件的問題，我們需要進行分析問題。參考如下：可以根據(jù)硬件的質(zhì)量問題、人為撞壞、自然老化等原因進行分析。統(tǒng)計計算硬件的平均壽命、指導(dǎo)購買備用品的數(shù)量。

3.7.8 現(xiàn)場環(huán)境測試。上述文章提到，模擬環(huán)境只能進行業(yè)務(wù)的部分模擬。現(xiàn)場環(huán)境測試，是物聯(lián)網(wǎng)測試必不可少的一個環(huán)節(jié)。測試的方案有兩種：第一種客戶自己測試 ，我們聽取現(xiàn)場工人的反饋，根據(jù)反饋進行調(diào)整。測試人員：現(xiàn)場模擬缺料、備料、補料、完成單據(jù)。通過自己的模擬，優(yōu)化系統(tǒng)的流程步驟。提高工作效率。

4 維修及后期維護

物聯(lián)網(wǎng)項目的測試及上線只是第一步，在日常使用過程中。由于硬件的保質(zhì)期、硬件的質(zhì)量等原因或多或少的會出現(xiàn)一些問題。測試人員可以提前準備好，常見問題手冊供客戶進行自我維修。硬件問題更換手冊等，培訓(xùn)客戶的硬件工程師。另外測試人員，接收每次用戶的反饋，針對后期的問題（BUG）或操作等問題，分析具體的問題原因，定期地給出項目組及客戶方。

定期巡檢[3]：①基于檢查表進行定期的設(shè)備巡檢工作，檢查設(shè)備的外觀、屏幕、亮燈、紅外傳感等。②一鍵檢測硬件信號是否正常。③通過PDA抽檢設(shè)備，亮燈、數(shù)據(jù)顯示、上傳及下發(fā)指令。

圖1 測試分析

5 不足之處

在此項目的測試過程中，目前無法通過自動的方式知道屏幕的損壞或不亮。電子標簽是通過主板進行工作，向網(wǎng)關(guān)的通信及下發(fā)命令都是通過主板。屏幕的不亮、花屏等，系統(tǒng)無法自動的檢測。依賴于車間或倉庫人員的上報，以及后期硬件工程師的定期巡檢。巡檢模板（如表4所示）。

表4 巡檢表

6 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的測試在大部分的企業(yè)都處于摸索階段，測試方法及方式基本上是沿用了傳統(tǒng)的軟件測試方法，測試設(shè)計。本文以車間自動叫料的測試方法，闡述了以業(yè)務(wù)驅(qū)動的測試方法，以及物聯(lián)網(wǎng)測試的一些步驟。期望可以給大家?guī)硪恍椭硗庠谖锫?lián)網(wǎng)的測試過程中。我們也嘗試使用了敏捷測試方式，針對大的項目我們拆分成了4個部分實施和測試。分車間的進行安裝、部署及調(diào)試，工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型一般都是在不影響現(xiàn)有的生產(chǎn)作業(yè)的情況下執(zhí)行。所以我們在類似的項目上，也可以采用分批次，敏捷的測試及執(zhí)行。