Capitolul 1. Scurt istoric al testelor funcționale 1.1. Evoluția sistemelor de test Testarea funcțională a unui produs este fundamentală în mediul de… [625692]

Capitolul 1. Scurt istoric al testelor funcționale

1.1. Evoluția sistemelor de test

Testarea funcțională a unui produs este fundamentală în mediul de producție. În cadrul
acestei etape se simulează condițiile de exploatare a dispozitivelor testate. Testarea din punct de
vedere funționa l presupune verificarea atât a integrității cât și a funcțiior pe care trebuie să le
îndeplinească unitatea aflată în testare. Testul funcțional este considerat o poartă de calitate,
acesta făcând distincția între piesele bune și cele defecte în cadrul pro cesului de producție.
Această operațiune presupune compararea parametrilor electrici și neelectrici cu un set de valori
prestabilite de către proiectantul sistemului de test conform cerințelor clientului.
Produsele realizate în mediul industrial au trei ci cluri de viață principale: cercetare și
dezvoltare (R&D = Research and Development ), validarea design -ului și producerea în masă. Cu
cât slăbiciunile sau defectele unui produs sunt depistate mai repede, cu atât costul de producție
este redus. Când se dezvo ltă un produs pentru prima dată, rolul testului funcțional este acela de a
verifica viabilitatea design -ului. Acest fapt necesită măsurători rapide cu ajutorul unor
instrumente precise de măsură, cu scopul de a reduce timpul de testare și de a livra un vol um de
produse cât mai mare . În anumite circumstanțe inginerii au nevoie de a încărca datele măsurate
într-o foaie de calcul din Excel pentru a le folosi într -un raport sau pentru analize ulterioare.
O dată ce design -ul devine mai solid, intervine necesitat ea de a testa limitele și
slăbiciunile produsului. Pentru a reproduce rezultate repetabile și independente de un operator
uman sau cu o interacțiune minimă din partea acestuia, sistemul de test este automatizat folosind
un calculator cu software de program are grafic, cum ar fi LabVIEW de la National Instruments.
Acest software este folosit adeseori pentru testarea validă a design -ului, deoarece oferă
inginerilor un set de unelte de control și analiză mai complex și crează în același timp un proces
de măsura re repetabil.
În proiectarea unui sistem de test sunt mulți factori care trebuie luați în calcul. Principalii
trei factori sunt: specificațiile de test, timpul de dezvoltare și costurile sistemului de test. Fiecare
factor este dependent unul de celălalt, a fectând proporțional calitatea sistemului de test. De

exemplu, dacă specifiicațiile de test necesită măsurători foarte precise, timpul de dezvoltare și
costurile vor crește pentru a oferi acuratețea necesară.
Procesul de testare funcțională a echipamentelo r electronice a fost îmbunătățit continuu
pentru a putea face față cerințelor tot mai exigente ale clienților. Primele teste necesitau personal
calificat în vederea verificării parametrilor funcționali ai unităților supuse testării. Timpul de
testare pentr u un singur produs este mare, deoarece este nevoie de conectarea manuală a
instrumentelor de măsură. Acuratețea testului are de asemenea de suferit în acest caz datorită
implicării factorului uman în procesul de testare.

1.1.1. Sisteme de test manual

Un sistem de test manual depinde în totalitate de operatorul uman pentru toate funcțiile
de test. Conexiunile dintre produsul testat și instrumente sunt realizate manual prin cabluri de
test. În fig. 1 este prezentat un astfel de sistem de test manual. Operatorii ac estui test trebuie să
fie experimentați, să cunoască cu exactitate cerințele de test. Acești operatori sunt de obicei
inginerii de test sau cei de la departamentul de Cercetare și Dezvoltare. Rezultatele acestui test
sunt înregistrate manual de câtre opera tor și introduse într -o bază de date. Această abordare este
foarte flexibilă, deoarece permite schimbări rapide confom cerințelor clientului, dar timpul de
testare este ridicat . Perfomanțele acestui sistem nu sunt atât de repetabil e, pentru că intervine
eroarea umană.

Fig. 1 Un sistem de test manual necesită un operator experimentat.
Testele manuale sunt deseori folosite, deoarece nu sunt atât de costisitoare precum cele
semi -automate sau automate, dar au o viteză substanțial redusă și o acuratețe scăzută . Sistemele
de test manuale nu dispun de întrerupătoare generale, software scump sau socluri de testare.
Timpul de instalare si costurile unui sistem de testare manual sunt reduse. De obicei aplicațiile de
cercetare și dezvoltare necesită o acuratețe spori tă a măsurătorilor și acest lucru implică o
investiție în echipamente avansate de măsură.
Echipamentele de măsură au funcția de auto -testare, care în asemenea condiții sunt
aproape imposibile, iar calibrările complexe și frecvente sunt necesare pentru a ob ține acuratețea
dorită. Instrumentele individuale sunt de obicei calibrate și nu întregul sistem de test.
Repetabilitatea reprezintă o problemă serioasă la sistemele de test manuale. Sunt multe sanșe ca
eroarea umană să treacă neobservată. Erorile umane ap ar la conectarea cablurilor, la configurarea
instrumentelor, înregistrarea datelor sau la transferarea rezultatelor în alte documente.
Sistemele de test manuale au unele limitări, dar și această abordare poate fi utilizată în
procesul de producție. Un alt avantaj al acestor sisteme este usurința reconfigurării
instrumentelor pentru alte proiecte. Inginerul sau operatorul de test manual constant compară
rezultatele măsurătorilor cu specificațiile de test. Un test complet automat care funcționează

necorespunz ător poate testa ore, zile sau chiar săptămâni un produs fără a identifica problema,
rezultând în livrarea de produse testate incorect.
Aceste sisteme de test manuale de obicei sunt folosite la depanarea produsului, când
tehnicianul sau inginerul de test t rebuie să identifice componenta sau ansamblul de componente
care nu funcționează conform parametrilor stabiliți de client. Avantajele sistemelor de test
manual sunt:
 Costuri de dezvoltare reduse
 Instrumentele necesare pot fi ușor dezasamblate pentru alt pr oiect
 Timpul de dezvoltare este mic
 Flexibilitate ridicată, schimbări pot fi făcute oricând la sistem
 Calibrarea se face doar la instrumentele individuale

1.1.2. Sisteme de test semi -automate

Sistemele de test semi -automate sunt cele mai comune sisteme de control folosite,
deoarece sunt utile în procesul de cercetare și dezvoltare, în validarea design -ului și testarea în
producție . Aceste sisteme de testare care folosesc această abordare de control au porțiuni
manuale pentru flexibilitate unde este necesar și porțiuni automatizate pentru a înregistra și
centraliza datele măsurate.
Un sistem de test semi -automat ar putea necesita ca operatorul să conecteze manual
dispozitivul supus testării sau să ofere instrucțiuni operatorului pentru etapele procedurale și să
înregistreze automat rezultatele. De exemplu, un sistem de test semi -automat poate conține un
osciloscop și o sursă de radio -frecvență care sunt conectate la un calculator cu o sursă de
alimentare controlată manual. Inginerul sau tehnicianul poate varia tensiunea aplicată
dispozitivul testat prin sursa de alimentare, poate rula un set de instrucțiuni la acest nivel de
tensiune și poate schimba manual tensiunea să ruleze alt set de instrucțiuni.

Controlul semi -automat este deseori mai rapid decât controlu l manual și produce un
rezultat mai fiabil și mai repetabil. Această metodă de control se bucură de avantajele software –
ului de dezvoltare Visual Studio .NET pentru a crea rapid automatizarea necesară.
Cel mai comun echipament de test include un panou fron tal complet funcțional și o
interfață digitală care permit accesul manual sau automat. Acest lucru reprezintă un beneficiu
major, deoarece permite depanarea sistemului, măsurarea diferiților parametrii sau efectuarea
unui experiment electric. În fig. 2 am prezentat un model de sistem de test semi -automat.
Avantajele unui sistem de test semi -automat sunt:
 Costuri de dezvoltare relativ scăzute, depinzând de nivelul de automatizare
 Flexibilitate medie, unele porțiuni pot fi ușor schimbate
 Timp de dezvoltare me diu
 Calibrări de sistem pot fi necesare la anumite instrumente individuale
 Volumul produselor testate este mărit față de sistemele de test manuale
 Repetabilitate sporită și acuratețe îmbunătățită

Fig. 2 Sistem de test semi -automat

1.1.3. Sisteme de test automa te

Sistemele de test complet automatizate aparțin domeniilor industriale de testare complexă
și validarea design -ului. Aceste sisteme sunt rareori folosite în Cercetare și Dezvoltare. Toate
instrumentele, comutările de semnal și conexiunile la dispozitivul testat sunt controlate de un
calculator. În anumite sisteme de test, un operator este necesar pentru a introduce manual
produsul testat într -un accesoriu de test, dar alte sisteme avansate dispun de un braț robotizat sau
de sisteme automatizat e, cum ar fi conveioare sau carriere pentru introducerea produsului in test.
Automatizarea completă a testului este cea mai scumpă metodă de control și cea care are
cel mai ridicat timp de dezvoltare, dar oferă un volum mare de produse testate și cele mai precise

și repetabile măsurători prin eliminarea aproape completă din test a erorii factorului uman.
Operatorului de test i se cere un nivel de experiență mai redus decât în cazul celorlalte sisteme de
test.
Calibrarea și diagnosticarea defectelor întregul ui sistem de test sunt mult mai facil de
implementat într -un sistem automatizat, unde un software specializat poate reconfigura sistemul
de test pentru a permite să se autocalibreze și să testeze singur față de o referință externă
trasabilă . Calibrarea com pletă a sistemului poate calibra chiar și cablurile și conexiunile în loc de
instrumentele în mod individual.
Diagnosticarea corespunzătoare proiectată într -un sistem automatizat poate testa
majoritatea acelui sistem. Se poate proiecta un dispozitiv de dia gnostic care să se conecteze la
produsul testat. Acest dispozitiv va conecta semnalele de test de stimulare la instrumentele de
măsură. Un software specializat, proiectat pentru produsul respectiv, va configura sistemul de
test pentru a verifica funcționar ea prin aceleași comutatoare, cabluri sau con ectori folosiți la test.
Pentru a justifica utilizarea unui sistem de test automatizat trebuie să existe motive
întemeietoare, deoarece un asemenea sistem reprezintă o investiție majoră și orice schimbare sau
îmbunătățire adusă testului poate fi costisitoare. Motivul principal pentru costul ridicat îl
reprezintă volumul mare de produse fabricate și testate, dar sunt momente în procesul de
Cercetare și Dezvoltare sau în cel de validare a design -ului când acurateț ea testului este critică
sau foarte complexă, fiind necesară automatizarea completă a testului pentru a înlătura potențiala
eroare umană, pentru a accelera procesul de test sau pentru a reduce timpul de producție. În fig. 3
am prezentat un exemplu de siste m de test complet automatizat.

Fig. 3 Sistem de test complet automatizat
Avantajele unui sistem de test automatizat sunt:
 Volume mari de produse testate
 Timp de testare redus
 Cerințele de test sunt stabile
 Costul testului depășește costul necesar dezvolt ării sistemului
 Acuratețea sau complexitatea cerințelor de test determină nivelul de automatizare
Dezvoltarea unui sistem de test reprezintă o sarcină complexă care poate include aspecte
ale proiectării electronice sau mecanice urmărind o abordare sistema tică. Această sarcină implică
parteneriatul cu producători de calitate a echipamentelor de test pentru a reduce costul de
producție și timpul necesar dezvoltării unui sistem de test. În tabelul 1.1 am comparat sistemele
de test manuale, semi -automate și au tomate.
Sistemele de test folosite în Cercetare și Dezvoltare, validarea design -ului sau producție,
fie că sunt de formă rack sau de tip cardcage , ele sunt programate și controlate de un calculator.
De foarte mulți ani, magistrala IEEE -488, cunoscută ca și GPIB ( General -Purpose
Instrumentation Bus ) reprezintă interfața standard de conectare a instrumentelor de test la
calculatoare cu scopul de a controla programarea dispozitivelor de test. GPIB este o tehnologie
comună și accesibilă, dar în prezent alte opț iuni de intrare/ieșire sunt disponibile.

IEEE -488 reprezintă un standard de comunicație digitală pe distanțe scurte, conectarea în
serie a până la 15 dispozitive la o singură magistrală paralelă de 8 biți. Rata maximă de transfer
este de aproximativ 1MB/s în standardul original și aproximativ 8MB/s în versiuni precedente.
Majoritatea calculatoarelor oferă port -uri USB ( Universal Serial Bus ) încorporate și socket -uri
pentru conexiuni la Internet sau Ethernet. Aceste standarde în industrie sunt mai rapide dec ât
versiuni anterioare ale altor tehnologii de intrare/ieșire, precum RS -232, de aceea sunt mai
potrivite pentru automatizarea și controlarea sistemului de test sau a instrumentelor de măsură.
Interfețele IEEE -1394 sau FireWire nu sunt la fel de omniprezen te precum port -urile USB sau
LAN, dar sunt disponibile dacă proiectantul sistemului de test le specifică.

Tabelul 1.1. Diferențele dintre sistemele de test
Manual Semi-automat
Repetabilitate Scăzut Mediu
Potențiala
apariție a erorii
umaneRidicată Medie ScăzutăCâteva calibrări de
sistem pot fi
necesareCalibrare completă de sistem
dacă este posibil
Ușurința de
reutilizare a
instrumentelorRidicată MedieMică spre medie, depinde de
dimensiunea instrumentelorVolumul de
produse testateScăzut Mediu Ridicat
Ridicat
Calibrare de
sistemRară. De obicei doar fiecare
instrument este calibratExperiența
operatoruluiFoarte ridicată. De obicei sunt
ingineri experimentați sau
tehnicieniRidicată. Anumite
porțiuni pot
necesita un inginerScăzută
FlexibilitateRidicată, schimbările se pot face
cu ușurințăMedie, doar
anumite porțiuni
pot fi schimbate
ușorScăzută, schimbările necesită
un efort semnificativ și o
investiție remarcabilăAutomatTabel comparativ a opțiunilor sistemelor de test
Timp de
dezvoltareScăzut Mediu spre ridicat RidicatDepinde. Poate depăși costul
sistemelor automate, deoarece
Cercetarea și Dezvoltarea
necesită deobicei o acuratețe
sporită față de cerințele de
producțieCost
instrumentațieSimilar cu cel
manualDepinde de cerințele de test.
Dacă spațiul este important, se
va alege sistem de test de tipul
rack cu intrumente adaptate
pentru rack-ul respectiv.
Cost de
dezvoltareScăzut. Doar se realizează
conexiunile și este gata de
testat.Mediu spre ridicat,
depinde de nivelul
de automatizareRidicat