Wer sich mit dem Thema Nutzentests befasst, kennt die lange Liste der zugehörigen Herausforderungen: schwierige und zeitaufwendige Nutzendefinition, zunehmende Komplexität beim Adapterbau samt komplizierter Adapterverdrahtung und aufwendiges Testprogramm-Debugging. Zudem können Mischnutzen und die zugehörigen Tests meist nur manuell und mit viel Aufwand erzeugt werden. Oft wird der Nutzentest in der Fertigung zum Flaschenhals, der die gesamte Fertigungsgeschwindigkeit einschränkt. Offensichtlich defekte Einzelschaltungen lassen sich schwer bis gar nicht vom Test ausschließen. Hinzu kommt hoher Ausschuss, da sich Fehler oft nur dem ganzen Nutzen, nicht aber der einzelnen Baugruppe zuordnen lassen. Einzelschaltungen zu testen – zum Beispiel bei Rückläufern aus dem Feld – ist eine weitere Schwierigkeit ebenso wie fehlende Möglichkeiten zur Traceability. Verschiedene Software-Tools bringen hier aber mittlerweile nützliche Lösungen.
Nutzendefinition leicht gemacht
Bevor man Hardware im Nutzen testen kann, steht man vor der Herausforderung, einen Nutzen zu definieren. Welche Baugruppe soll wo und wie positioniert werden? Das war bislang aufwendige Handarbeit. Mit der Software-Lösung C-Link DTM von Digitaltest lassen sich nun klassische CAD-Formate in einen Nutzen-Generator importieren. Einzelne Schaltungen können dann einfach per Mausklick auf dem Nutzen angeordnet werden. Dabei sind Rotationen in 0,1 Grad Schritten, Spiegelung sowie Kombination aus Spiegelung und Rotation ebenso denkbar wie das Generieren von Mischnutzen, also ein Nutzen mit verschiedenen Schaltungen. Die Software übernimmt dabei auch die Nummerierung der einzelnen Baugruppen. Um Traceability zu gewährleisten ist es wichtig, dass die Nummerierung der Einzelschaltungen im Nutzen bei allen Prozessschritten gleich ist. Zusätzlich ist es möglich den Nutzen über eine Mergefunktion zu einer Gesamtbaugruppe zu verschmelzen.
Einfaches und sicheres Testadapterdesign
Je mehr Baugruppen in einem Nutzen getestet werden sollen, desto aufwendiger wird das Design der jeweiligen Testadapter. Auch das war bislang Handarbeit oder man überließ es dem Adapterbauer, hatte dann aber keinen Einfluss z. B. auf die Vergabe von Kanalnummern (also die Nummerierung der Testnadeln). Testadapter kosten viel Geld, ihre Planung und Herstellung muss daher fehlerfrei erfolgen. C-Link erleichtert signifikant die zuverlässige Planung eines Testadapters. Dieser lässt sich voll automatisch oder teilmanuell erstellen. Dazu kann z.B. eine Nadel des Testadapters manuell auf eine Baugruppe platziert und die Position anschließend auf alle Baugruppen des Nutzens übertragen werden. Auch die Labelpositionen zu den Nadeln oder die Nadeleigenschaften selbst können auf einer Schaltungsinstanz einmalig angelegt und auf alle weiteren Baugruppen übertragen werden. So entstehen keine Redundanzen, die bei nachträglichen Änderungen zu ärgerlichen Fehlern führen könnten. Auch die Vergabe der Kanalnummern ist mit der Software flexibel und „lesbar“ möglich bei optimaler Ausnutzung der verfügbaren Testerhardware. Abschließend wird eine Adapterdokumentation mit allen individuellen Kanalnummern des Gesamtnutzens erzeugt. Das erleichtert am Ende die Testdokumentation und die Traceability. Adapter, mit denen sich zusätzlich Einzelschaltungen testen lassen, also beispielsweise Rückläufer aus dem Feld, sind ebenfalls einfach zu planen.
Einfache und flexible Test-Definition
Aufwendiges Testprogramm-Debugging wird ebenfalls oft als Herausforderung beim Nutzentest genannt. Hierbei hilft das Computer Integrated Test Environment (CITE) von Digitaltest. Auch hier werden auf einer Instanz alle Testparameter angelegt und dann automatisch auf alle Baugruppen des Nutzens übertragen. Wichtig ist dabei jedoch Offenheit und Flexibilität für Ausnahmen und Irregularitäten, beispielsweise wenn eine teurere Test-Ressource von allen Baugruppen nacheinander genutzt werden soll, z. B. eine Stromversorgung. Es ist auch flexibel wählbar, ob Tests für den gesamten Nutzen oder für jede einzelne Baugruppe separat dokumentiert werden sollen.
Dazu wird ein Barcode auf dem Nutzen gescannt und über die Position jeder Baugruppe auf dem Nutzen eine eindeutige Kennung (abhängig von den Vorgaben der jeweiligen Anwendung) zugeordnet. Das gesamte Konzept funktioniert auch bei Mischnutzen. Neben der Testsoftware lässt sich auch die Benutzeroberfläche des Testprogramms in CITE einfach an individuelle Bedürfnisse anpassen. Für die Traceability speichert die Software zudem alle Testdaten in einer Datenbank. Mit Hilfe der Software lässt sich so der Overhead für das Erstellen von Nutzentests im Vergleich zu Einzeltest deutlich reduzieren.
Parallelisierung eliminiert Flaschenhals Nutzentest
Aber nicht nur die Planung von Tests und Testequipment sind herausfordernd, sondern auch die praktische Umsetzung der Tests. Werden alle Baugruppen im Nutzen in herkömmlicher Weise sequenziell getestet, kann dies die gesamte Produktionslinie ausbremsen. Bei Einsatz eines Testsystems mit mehreren Testköpfen (Lambda edition) können zwei oder mehr Baugruppen gleichzeitig parallel geprüft werden. Damit reduziert sich die Taktzeit und der Durchsatz am Tester erhöht sich entsprechend. Ein PC kann mehrere Testköpfe ansteuern, die über eine entsprechend angepasste Adaptierung mit dem Nutzen verbunden sind.
Die Software der Lambda edition stellt alle für die Ansteuerung eines derartigen Paralleltests benötigten Funktionen zur Verfügung. Dies umfasst sowohl die Kommunikation mit dem Bediener oder Handlingsystem als auch die Ansteuerung und gegebenenfalls Synchronisation der Prüfprozesse. Höchstmögliche Performance wird erzielt, wenn alle Testschritte parallel ausgeführt werden. Darüber hinaus ist die Lambda edition sehr flexibel gestaltet, so können zum Beispiel bestimmte teure Hardware-Ressourcen nur einmal installiert sein, die Software koordiniert bzw. synchronisiert sequenziell die jeweilige Verwendung. Hiermit kann kosteneffizient das Optimum an Durchsatz erreicht werden. Die Software der Lambda edition ist aufgeteilt in die eigentlichen Testprogramme und einen Koordinator, der die parallel ablaufenden Tests ansteuert. So lässt sich mit einem PC und zwei Testköpfen die Taktzeit der Teststation halbieren bzw. mit einem Vier-Kopf-System auf ein Viertel der sequenziellen Testzeit reduzieren. Sehr aufwendige bzw. rechenintensive Testprozesse lassen sich durch Einsatz eines zweiten PCs beschleunigen.
Die Prüfprogramme werden automatisch vom Koordinator-PC auf die anderen Rechner übertragen und somit immer aktuell gehalten. Koordinator und Testprogramm basieren auf einem Baukastensystem, das sich an individuelle Anforderungen flexibel anpassen lässt.
Fehler finden und beheben
Werden beim Nutzentest Fehler gefunden, ist es wichtig, dass diese sich den korrekten Einzelbaugruppen zuordnen lassen. Hier übernimmt das Fehlerimport-Modul der Reparatursoftware QMAN über intelligente Verfahren die eindeutige Zuordnung von Fehlern zur jeweiligen Baugruppe. So kann sichergestellt werden, dass im Nutzentest erkannte Fehler auf der Einzelschaltung schnell gefunden und damit kostengünstig repariert werden können.
Es wird also deutlich: Die Testexperten haben die Herausforderungen am Markt gesehen und durchgängige Lösungen dafür entwickelt. Wichtig war ihnen dabei, dass diese gerade für Standard-Testaufgaben einfach per Knopfdruck anzuwenden sind. Gleichzeitig ist aber auch eine Lösung entstanden, die sich an individuelle Aufgaben äußerst flexibel anpassen lässt. Ob einfache oder komplexe Testanwendungen, das System unterstützt den Anwender beim gesamten Nutzentest von der Nutzenerstellung über das Testdebugging bis hin zu Tests samt abschließender Dokumentation.
Foto: Digitaltest
Foto: Digitaltest
Foto: DigitaltestV.l.n.r.: Die Autoren sind Martin Bader, Leiter Vertriebs-/Kundensupport; Jürgen Holzinger, Produktmanager CITE und Olaf Rohrbacher, Produktmanager C-Link/Qman.
Digitaltest, Experte für automatisierte Leiterplatten-Testsysteme
Als starker Partner der Elektronikindustrie entwickelt und produziert Digitaltest seit fast 40 Jahren automatisierte Testsysteme (ATE) für elektronische Leiterplatten, Software für die Produktionsautomatisierung und Qualitätsmanagement-Systeme. Das Unternehmen steht für innovative Lösungen zur Optimierung von Herstellungsprozessen –
als Schnittstelle zwischen CAD, den Testverfahren und der Produktion selbst und bietet zusätzlich umfassenden Service und Support, bis hin zum kompletten Outsourcing von Leiterplattentests an einen der weltweiten Digitalteststandorte. Software- und Hardwareprodukte von Digitaltest kommen in vielen Schlüsselbranchen zum Einsatz, wie Luft- und Raumfahrt, Automotive, Telekommunikation, Medizintechnik sowie Industrie- und Verbraucherelektronik. Mit mehr als 2.500 Installationen weltweit ist das Unternehmen ein bewährter Partner der Industrie.
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