Alegerea Strategiei de Test optime la producerea de subansamble electronice [6]

31 AUGUST 2010

4.2 Alegerea Echipamentelor
Imediat după ce am definit o strategie de test pentru un anumit produs, urmează să realizăm o selecţie e echipamentelor pe care le vom utiliza. Acestea vor fi, fie echipamente existente deja în companie, dacă ele sunt disponibile şi îndeplinesc cerinţele pe care le-am definit în specificaţiile de test, fie vor fi achizi­ţionate echipamente noi (sau second-hand).
Există situaţia în care trebuie luată o decizie dacă se va achiziţiona un echipament similar cu unul existent deja în companie sau dacă se va achiziţiona unul nou, fie de la un furnizor diferit, fie de la acelaşi furnizor, dar alegându-se un echipament de generaţie mai nouă sau diferit de cel existent.
În cazul în care sunt puse în situaţia de a achiziţiona echipamente noi, cele mai multe dintre companii obişnuiesc să organizeze aşa numitele “benchmark”, pentru selectarea unui echipament de test sau ins­pecţie, dintre mai multe echipamente similare.
Prin astfel de acţiuni, companiile îşi califică intern anumite modele de echipamente sau anumiţi furnizori, pentru anumite proiecte sau ca echipamente standard pentru anumite procese de testare.
De obicei, în cadrul acestor benchmark se urmăresc:
• Performanţele echipamentelor versus specifica­ţiile de măsurare, testare şi inspecţie, respectiv versus cerinţele specifice companiei care întreprinde acest studiu;
• Posibilitatea de a îngloba şi de a interacţiona cu tehnologii care nu sunt încă utilizate în mod curent sau de a creşte ulterior performanţele prin upgrade;
• Performanţele faţă de detecţia de defecte posibile;
• Repetabilitatea;
• Numărul de erori false induse;
• Interfaţa om – echipament, modul cum se progra­mează echipamentul de testare;
• Uşurinţa în exploatare – întreţinere, utilizare;
• Gradul de automatizare;
• Nivelul de auto-diagnosticare;
• Gradul de defectare al echipamentului;
• Flexibilitatea în exploatare, posibilitatea de reconfigurare, în cazul în care designul UUT se schimbă sau dacă se doresc testarea mai multor UUT diferite pe acelaşi echipament;
• Furnizarea de rezultate ale măsurători care să permită analize ulterioare sau chiar capacitatea echipamentului de a face analize şi a furniza rezultate;
• Nivelul de suport / de parteneriat pe care firma furnizoare îl poate oferi;
• Costurile (le vom trata în capitolul urmă­tor);
Ceea ce este foarte important, în momentul achiziţiei unui echipament nou, este ca cei care iau decizia să fie în cunoştinţă de cauză în ceea ce priveşte Specificaţiile de Test, să aibă expertiză în domeniul testării şi inspecţiei, dar în acelaşi timp să înţeleagă constrângerile bugetare ale proiectului, respectiv ale companiei.

5. JUSTIFICAREA ECONOMICÃ PENTRU ACHIZIÞIONAREA UNUI ECHIPAMENT DE TEST

Ca să putem introduce într-o strategie de test un anu­mit echipament de test sau inspecţie, este necesar ca din punct de vedere financiar, această investiţie sa fie justificată. Trebuie puse în balanţă pierderile provocate de lipsa unei anumite etape de testare şi costurile induse de achiziţia şi exploatarea unei anumite soluţii propuse. Excepţie fac cazurile când anumite teste se efectuează pentru că sunt stabilite prin reglementări sau normative, definite de anumite organisme de certificare a utilizării unor categorii de produse electronice. În astfel de cazuri, fără aceste teste, produsul respectiv nu poate fi vândut, ele devenind obligatorii.

5.1. Pierderile provocate de lipsa unui echipament de testare
Pentru a calcula pierderile induse de lipsa unui echipament de test vom lua exemplul “calului de povară” al testării în industria electronică: echipamentul pentru Testare În Circuit.
Vom considera cazul unei companii care produce plăci electrice de complexitate medie, cu un preţ de vânzare al unui PCBA “la poarta fabricii” de 250 Euro. Compania produce 100.000 de astfel de plăci pe an, lucrând 2 schimburi pe zi, adică aproximativ 200 de plăci electronice pe un schimb. În contextul strategiei de test utilizată iniţial, compania respec­tivă utilizează la testarea produsului respectiv, AOI şi FCT. AOI-ul are o acoperire reală de 20% din toate defectele posibile, iar FCT-ul are o acoperire reală de 90%. Eficienţa de producţie (a se vedea şi graficul prezentat anterior), este de 80%, adică una din fiecare 5 plăci are cel puţin un defect.

Testabilitatea la AOI şi FCT este privită prin prisma tuturor oportunităţilor de defecte care pot să apară la un PCBA, incluzând valori greşite ale unor componente sau alţi parametrii care nu pot fi detectaţi la AOI, respectiv FCT. La acest punct vom considera rata de defecte false 0, urmând să o luăm în calcul ulterior. De asemenea, la FCT, deşi avem o acoperire de 90%, datorită faptului că o parte din defecte au fost deja detectate la AOI, am considerat că acope­rirea efectivă a rămas de doar 85%. Faptul că o mică parte din plăcile cu defecte ajung la client, nu înseamnă neapărat că ele nu funcţionează, ci, pentru că au defecte care le pot scurta durata de viaţă sau că anumiţi parametrii nu vor fi exact cei aşteptaţi în specificaţiile iniţiale de proiectare; majoritatea acestor defecte nu vor influenţa însă funcţionarea corectă a produsului.
Am considerat de asemenea costurile de reparaţii ca fiind mult mai mici la AOI decât la FCT, prin prisma faptului că inspecţia se realizează la nivel de componentă, identificarea defectului se realizează foarte repede şi necesită un personal mai puţin cali­ficat pentru aceasta. Pe de altă parte, la FCT, identificarea şi izolarea unui defect este mult mai greoaie, consumatoare de timp, necesită personal cu pregă­tirea ridicată care să înţeleagă bine funcţionarea produsului şi de asemenea echipamente adiţionale, în general destul de scumpe. La FCT, aşa cum am arătat anterior, testarea se realizează în general la nivel de bloc electronic, investigarea şi repararea unei plăci necesitând de multe ori schimbarea mai multor componente până la identificarea exactă a cauzei, pierderile cauzate fiind astfel mai mari.
Pentru simplificarea acestui calcul, am presupus că toate plăcile sunt reparabile şi că nu avem rebuturi care să necesite casarea unor produse al căror defect nu a fost găsit sau care nu mai pot fi reparate. În general, în momentul în care investigarea unui defect la FCT depăşeşte prin costurile pe care le induce valoarea produsului (timp lung de investigaţii, schimbarea unui număr mare de componente etc.) este mai eficientă casarea respectivului produs.
Nu în ultimul rând, vom considera că doar 10% din plăcile vândute cu defecte se vor defecta efectiv în perioada de garanţie şi vor trebui înlocuite pe costurile producătorului, aceste costuri fiind însă şi mai ridicate. În general pe măsură ce un defect este prins mai târziu costurile sunt tot mai mari.
Ca să concluzionăm, la un volum încasări din vânzare de 25.000.000 Euro pe an, avem pierderi de 720.000 Euro, adică 2,8%.

Vom considera acum cazul în care în strategia de test apare ICT-ul. Îl vom poziţiona între AOI şi FCT aşa cum el este utilizat de obicei. Ce va aduce ICT-ul, va fi un plus de informaţie la nivel de componentă şi de noduri, în ceea ce priveşte plăcile defecte.
Fiind tot un test structural, costurile de reparaţie vor fi comparabile cu AOI-ul. Nivelul de instruire al personalului trebuie să fie mediu, iar instrumentaţia utilizată constă de obicei doar dintr-un DMM. Acoperirea pe care un ICT cu pat de cuie (bed of nails) o oferă este în general destul de ridicată dacă în proiectarea UUT-ului s-a ţinut cont de regulile de DFT (Design for Testability). Dacă aceste reguli nu au fost respectate poate fi utilizat un ICT tip flying probe, care este însă prin comparaţie mai puţin rapid. Vom considera pentru cazul nostru un ICT cu o acoperire de 80% şi efectivă de 75%. ţinând cont de faptul ca avem anterior un AOI.
În cazul FCT-ului, ţinând cont de faptul că anterior avem AOI şi ICT rămâne cu o acoperire efectivă reală de doar 50%.
În cazul în care în strategia noastră de test am introdus o soluţie de Testare În Circuit, costurile cu repa­raţiile au scăzut pe an la 260.000 Euro, adică la 1%.
Rezultă deci o economie de 460.000Euro într-un an, cu reparaţiile de plăci defecte. Apar însă costurile induse de deprecierea soluţiei ICT şi costurile de exploatare.

5.1. Costurile induse de introducerea unui echipament suplimentar de testare
Vom continua analiza începută anterior, revizuind acum costurile care apar la introducerea unui echipament suplimentar de testare, în cazul nostru a unei soluţii de Testare În Circuit. O soluţie de Testare În Circuit cuprinde echipamentul de test propriu-zis, programul de test şi adaptorul de test.
Costurile induse de un echipament de test, în general se împart în trei mari categorii: costuri iniţiale (ne-recurente), costuri periodice şi costuri de operare.

Costurile iniţiale conţin:
• Evaluarea echipamentului;
• Achiziţia propriu-zisă;
• Pregătirea necesară în interiorul fabricii (pregătiri conexiuni electricitate, aer comprimat etc.);
• Instruirea personalului.

Costurile periodice conţin:
• Dezvoltarea de programe de test şi adaptoare;
• Calificarea soluţiilor de test;
• Întreţinere şi calibrare;
• Piese de schimb.

Costuri de operare conţin:
• Costurile cu personalul care interacţionează cu echi­­pa­mentul de test (Ingineri, Tehnicieni, Operatori etc);
• Consumul de energie electrică, aer comprimat, vacum, respectiv costurile induse de ocuparea unui spaţiu de producţie;
• Costuri generale ale companiei;
• Consumabile (probe de test, hârtie imprimantă etc);
• Erorile false;
• Rebuturile induse de echipamentul de test.
În cazul în care se merge pe ideea utilizării unui echipament deja existent sau a utilizării în comun a unui echipament pentru mai multe proiecte, anumite costuri pot să difere. Utilizarea unui echipament închiriat, în anumite situaţii poate fi de asemenea o opţiune. Am încercat mai sus să facem o trecere în revistă a unei situaţii tipice, fără a avea pretenţia că am acoperit toate costurile induse de o etapă de testare. Vom încerca în continuare să luăm cazurile cele mai defavorabile în calcularea acestor costuri.
În ceea ce priveşte costurile iniţiale, în general se adoptă varianta deprecierii lor pe un interval de timp de 5 ani. Astfel, revenind la cazul nostru şi presupunând că nu există disponibil un echipament ICT în companie şi se merge pe varianta achiziţionării unuia nou, la un echipament al căror costuri iniţiale totale sunt de 250.000 Euro, putem aproxima un cost anual de 50.000 Euro, pentru primii 5 ani. De cele mai multe ori, evaluările se fac la nivel corporativ, un model de echipament fiind apoi “calificat” pentru a fi utilizat în întreaga corporaţie. De asemenea training-ul este de obicei oferit ca parte a unui pachet de start şi este inclus în preţul echipamentului.
Costurile periodice includ, aşa cum am arătat, dezvoltarea programului + adaptorul (fixture-ul) în cazul în care mergem pe soluţia cu pat de cuie (bed of nails). Pentru placa considerată, de o complexitate medie, această soluţie costă în jur de 8.000Euro. Deşi în mod normal un astfel de adaptor se utili­zează pe o perioadă mai lungă de timp, vom consi­dera totuşi că design-ul UUT suferă modificări în timp şi că în fiecare an vom construi unul nou, împreună cu programul de test aferent. În cazul selectării un ICT tip flying probe, vom avea nevoie doar de un program de test, iar preţul va fi sensibil mai scăzut. Calificarea soluţiei costă 500Euro, aici este vorba în special de UUT care se stabilesc ca fiind referinţe de test. Calibrarea, întreţinerea şi piesele de schimb, ne vor mai costa 16.500Euro pe an (în realitate doar din al doilea an, deoarece în primul an majoritatea echipamentelor noi benefi­ciază de garanţie, aceste costuri fiind incluse în costul de achiziţie al echipamentului). Totalizând, vom avea costuri periodice de 25.000Euro pe an.
Vom considera că pentru echipamentul nostru ICT vom avea dedicaţi un Inginer de Test, un Tehnician de Test şi Reparaţii şi 2 Operatori, câte unul pentru fiecare schimb. Costul cu personalul va fi de 50.000EUR/an. Consumul de energie electrică, aer comprimat ş.a.m.d. şi costurile generale ale companiei vor fi de 5.000Euro anual. Rebuturile produse de ICT induc costuri de 2.000Euro anual.
Consumabilele, în special probe de test, necesită cheltuirea a încă 2.000Euro anual. Defectele false sunt mesaje eronate pe care un echipament de test sau inspecţie le furnizează, indicând anumite produse bune ca fiind defecte. Ele duc la investigaţii inu­tile şi la pierdere de capacitate de testare. Cauzele pentru care acest lucru se întâmplă sunt numeroase, însă tratarea lor nu face subiectul acestui articol. Ajungem în total, amendând cu un procent de 10% indus de defectele false, la costuri de ope­rare de aproximativ 65.000Euro.
Aşa cum am arătat mai sus:
În cazul nostru, rezultă Costuri_ICT = 140.000Euro pe an. În tot acest timp, am considerat că un singur echipament va fi suficient din punct de vedere al capacităţii de testare. Considerând că este necesar să testăm 200 plăci pe schimb, testarea unei plăci nu trebuie să depăşească 2 minute, ceea ce pentru o placă de complexitate medie, aşa cum am consi­derat-o noi, nu este în general nicio problemă.
Þinând cont de calculele prezentate anterior privind pierderile induse de testarea fără ICT, putem obţine în cazul nostru o economie de 320.000Euro/an, valoa­re care dintr-o producţie care generează înca­sări din vânzări de 25.000.000Euro reprezintă 1,3%!

Am încercat în acest articol să aducem în atenţie câteva elemente de care trebuie ţinut cont în luarea unei decizii privind definirea unei Strategii de Test. O Strategie de Test potrivită atrage după sine o cali­tate mai bună, clienţi mai mulţumiţi şi un avantaj în faţa concurenţei. Aşa cum am văzut prin exemplul prezentat, o Strategie de Test potrivită înseamnă eficienţă şi reducerea costurilor prin minimizarea reparaţiilor şi îmbunătăţirea calităţii.

Contact
Ing. Caius Tănasie, Technical Manager
caius.tanasie@alfatest.ro

ALFA TEST SRL
Str. Cermena nr. 22, 300110 Timişoara
Tel: +40 356 401 687
www.alfatest.ro

Alfa Test SRL cu sediul în Timişoara, oferă consultanţă privind selectarea unei strategii de test optime situaţiei din compania dumneavoastră. Cu o echipă ce cumulează peste 40 de ani de experienţă în industria electronică, vă putem propune diverse scenarii de testabilitate astfel încât să alegem împreună soluţiile de test şi inspecţie potrivite. Alfa Test este partener Teradyne, Itochu/Takaya, Orprovision, XJTAG, SMH, Siemens-UGS în România,
Bulgaria şi Ex-Yugoslavia, oferind servicii de distribuţie echipamente de test şi inspecţie, service, training şi aplicaţii de integrare. Vă stăm la dispoziţie pentru orice alte întrebări sau detalii suplimentare.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre