V minulosti jsme se věnovali různým metodám testování. Rentgenové defektoskopii se věnoval celý seriál článků, nahlédli jsme do možností optické inspekce v Laboratoři pro výzkum a realizaci ČVUT, termografie i dalších systémů. Významné místo patří zejména elektrickému testování a týká se všech elektrických a elektronických systémů, včetně součástek nebo modulů. Provádí se několikrát v průběhu výroby, patří k výstupní kontrole a stejný test se může i opakovat. Ruční testování je proto na ústupu, během posledních let téměř ztratilo význam.
Do stroje!
Používání testerů se prosadilo díky známým argumentům: Trvalá spolehlivost, minimální chybovost a opakovatelnost testu. Je zbytečné polemizovat nad tím, zda stejný test zvládne člověk nebo jednoduchý testovací přípravek, u řady technologií si to nelze představit, protože nároky na počet testů a přesnost trvale rostou. Fenoménem dnešních systémů kontroly kvality je také vícenásobné opakování testů. Osazená deska musí být otestována před zabudováním do přístroje a ten znovu před odesláním zákazníkovi. V případě výrobců automobilů i dalších pokročilých technologií je převzatý polotovar opět otestován ihned po převzetí, během přípravy k zástavbě a potom ještě před spuštěním celého systému. U automobilové elektroniky je běžné, že dříve, než auto poprvé nastartuje motor, jsou komponenty elektroniky otestovány v deseti až dvaceti krocích. Kdybychom uvažovali o ručním testování, bylo by neúměrně drahé, pomalé a nespolehlivé. Faktor spolehlivosti je přitom velmi důležitý. Náklady na reklamaci v každém následujícím kroku rostou velmi rychle. To dokresluje i obrázek, vypůjčený od firmy Optimal+, jejíž testery ročně přezkouší přes 50 miliard zařízení (více v prezentaci na videu z konference NIWeek 2017).
Od čipu po DPS
Testery čipů a součástek patří mezi nejjednodušší zařízení. Jejich přesnou funkci lze odvodit z technické dokumentace čipu, kde výrobce zpravidla sám uvádí testovací metodiku pro test před osazením v podobě pinové mapy s popsanými vstupy a výstupy. I tak je klíčovou součástí testeru software, který umožňuje měnit sady testů spolu s hw testerem. Jeho rozhraním bývá patice pro osazení obvodů, často vychází z vývojového kitu.
Z mechanického hlediska je zajímavé zejména testování desek plošných spojů. Doba testovacích svorek a ručního připojování hřebínků do svorkovnic již pominula, takže se vše řeší testovacími body na DPS. Podrobněji se tomu věnuje například článek Design desky plošných spojů - Jak postupovat při testování desek plošných spojů. Matice v testeru je vyrobena na míru podle konkrétní desky a pomocí výsuvných nebo pružně uložených jehel se napojí na testovací body. Kromě napájení a výstupů lze takto spustit celou sérii testů nebo desku zcela oživit a provést provozní či zátěžové zkoušky, včetně analýzy signálů.
Z důvodu manipulace s deskami i pro spouštění testů jsou testery většinou konstruovány jako poloautomatické stanice s obsluhou a umožňují provádět řádově desítky testů za hodinu. V této oblasti se pohybuje řada firem ze střední Evropy, namátkou Konrad Technologies v Německu nebo ANV Tech ze Slovenska. První video ukazuje poloautomatický tester firmy Konrad Technologies.
Druhé video pro srovnání ukazuje plně automatický test metodou Flying probe
Desky, moduly, kabelové svazky
Pokud máme vyrobenou a otestovanou desku, přichází další fáze testování. S ní narazíme na klíčové sektory, kde se testy při výrobě používají. Automobilový a letecký průmysl totiž vyžadují naprostou preciznost od dodavatelů a během montáže sestavy několikrát ověřují. Vstupní kontrola, několikanásobná kontrola či test během osazování na lince, finální test po připojení sběrnice a to vše v rychlosti dané potřebami montážní linky. V této fázi se samozřejmě nikdo nepídí po signálech mezi obvody, připojování se děje na úrovni konektorů a patic. Sady testů jsou již pečlivě vyselektované. Mohou totiž vycházet z předpokladu, že do každé další fáze postupuje pouze taková součástka, která prošla předchozími testy bezchybně. A zde se dostáváme k dalšímu aspektu testování, k záznamu výsledků, protokolům a certifikátům.
Sady testů a validace
Všimli jste si někdy, kolik čárových a QR kódů najdete nalepených na různých dílech televize nebo nového auta? To je průvodní znak kontrolního systému během výroby. Každá součástka prochází řadou ověření a kontrol v různých stupních. Kromě stavu prošel/neprošel je celkem logický požadavek na znalost toho, kdy a jakými testy a kontrolami daný díl prošel a s jakými výsledky. Testovací systémy jsou proto od začátku procesu uzpůsobeny tak, aby zaznamenávali výsledky a generovali protokoly v požadovaném formátu. Ty se často předávají elektronicky během toho, kdy se díl fyzicky přesouvá z jedné továrny do druhé.
Z požadavků na daný výrobek vyplývá také nutnost provádět různé sady elektrických testů. Funkčnost, bezpečnost, ladění signálů atd. vyžadují rozdílné techniky a postupy měření. Je-li tester dobře navržen, umožňuje při jediném napinování desky provést všechny potřebné testy a vygenerovat potřebné protokoly. Generování testovacích postupů je velmi zajímavá oblast, ke které se vrátíme samostatně. Další rozměr testům dodává nutnost jejich změn spolu s úpravami výrobku a validace testovacích postupů. Zatímco v běžném provozním režimu může mít tester jednoduché rozhraní, kde se spouští sekvence testů s barevnou signalizací vyhověl/vyřadit, pro specialistu na testování se otevírá rozšířené UI s náhledem na jednotlivé kroky testu. Pokud je tester takto vybaven, většinou využívá některou z platforem, například LabView, TestStand nebo VeriStand od NI.
Na místě je otázka, proč se skoro vždy setkáme s technologií od NI. Odpověď je jednoduchá. V dodavatelském řetězci každého sektoru existují vedle tvrdých norem také často ještě tvrdší uznávané standardy, zamlžené pojmem compliance. Výběr testerů i služeb jejich dodavatele je tak posuzován podle řady kritérií, často nastavených na první pohled velmi vysoko. Má to ale logiku. Potřebujeme testovat, testy musí vyhovět našim požadavkům, je nutné do nich vidět na úrovni dokumentace i validace. A to platformy splňují, včetně toho, že na obou stranách dodavatele i zákazníka existují odborníci, kteří mluví stejným jazykem.
Často se lze setkat i s tím, že shoda s určitou normou pro testování je přímo podmíněna tím, že tester využívá konkrétní platformu. I když se to může zdát drahé, právě na poli testovacích systémů se prosazují i menší a střední firmy jako Konrad Technologies, ANV Tech, Amfax, Averna a další. U renomovaných výrobců testerů, jakým je v oboru DPS například Seica, je podpora LabView samozřejmostí. Platforma totiž poskytuje základní šablonu přístupu k testům. Díky tomu se nestane, že zákazník je již při prvním předvedení testeru zděšený nebo rozpačitý z toho, jak je test zpracován do algoritmů atd. Nesmíme zapomínat na to, že využití platforem pomáhá řešit také dokumentaci. Každý, kdo někdy dokumentoval software pro předání zákazníkovi potvrdí, že to je obor sám pro sebe. Investice se tak vrací v podobě přístupu k lukrativním zákazníkům i ve snížení nákladů na vývoj a dokumentaci.
