Системы электрического контроля с летающими пробниками SPEA 4040 получили известность на российском рынке благодаря своим уникальным и востребованным возможностям. Основной сферой применения этих систем стал внутрисхемный контроль. В этой статье речь пойдет о взаимодействии функционального и внутрисхемного контроля, позволяющего повышать качество выпускаемой продукции, сокращать издержки на поиск и локализацию дефектов, наладку и ремонт.
Функциональный контроль — основное средство проверки качества работы изделия в соответствии с его назначением. На этап функционального контроля возлагаются следующие задачи.
Подготовка к первому включению (подача питания на изделие)
Такая подготовка требует хотя бы минимального внешнего осмотра изделия на наличие грубых дефектов — коротких замыканий (КЗ), неверных полярностей компонентов и т.д. Наладчик обязан проверить (прозвонить) изделие на наличие КЗ на шинах питания и в критически важных цепях, проблемы с которыми могут привести к появлению вторичных неисправностей во время первого включения изделия (так называемая «проверка на дым»). Но всегда ли это выполняется? И всегда ли это возможно в требуемом объеме?
Если на этапе сборки изделие прошло оптическую (а в наших реалиях — чаще всего визуальную) инспекцию, то задача упрощается, но при этом не исключается возможность скрытых дефектов, начиная от КЗ под компонентами и заканчивая дефектами самих компонентов. В любом случае при таком подходе процедура подачи питания сродни игре в рулетку. Наличие этапа внутрисхемного контроля перед проведением функционального контроля выводит весь процесс на более качественный уровень. Появляется гарантия качества сборки изделия, исправности компонентной базы и соответствия ее конструкторской документации. Все это снижает риски в дальнейших операциях с изделием.
Проверка функционирования
Объем и сложность проверок определяется исключительно назначением и сложностью изделия, однако существуют стандартные проверки для всех изделий без исключения. Среди них:
– проверка токов потребления;
– контроль уровней напряжения в контрольных точках, связанных, например, с вторичными источниками питания;
– проверка наличия сигналов синхронизации и т.д.
Статистика показывает, что 80% дефектов выявляются именно на уровне простых и стандартных проверок. Но обнаружить отклонение — это еще не значит найти и локализовать дефект, вызывающий его. Результат функционального контроля определяет лишь факт наличия проблемы, а необходимость локализации дефекта по его признакам — это уже задача наладчика.
Обычно до 90% времени тратится именно на поиск и локализацию дефекта и только 10% времени — на его устранение. Отсутствие уверенности в исправности компонентов на плате, наличие других производственных дефектов приводят к большим временным и материальным затратам, требуют от персонала хорошего знания изделия и большой практики поиска неисправностей. Словом, необходим высокий профессионализм сотрудников. С другой стороны, практика показывает, что чем больше номенклатура изделий, тем ниже уровень автоматизации процессов контроля и тем выше затраты. Поэтому этап внутрисхемного контроля существенно снижает трудоемкость процесса наладки, освобождает наладчика от поиска производственных дефектов и дефектов компонентов, позволяя ему сосредоточиться именно на контроле функционирования и настройке изделия.
Настройка изделия
На разных предприятиях по-разному понимают процессы наладки и настройки изделий в зависимости от их сложности и типа. Сразу определимся, что наладка — это выполнение действий по обеспечению работоспособности изделия при подаче на него питания, а настройка — действия, обеспечивающие функционирование изделия в соответствии с заданными параметрами. Простой пример — гетеродинный приемник. На этапе наладки обеспечивается работоспособность всех его функциональных узлов, а на этапе настройки — качественные показатели (рабочая частота, чувствительность, избирательность).
Трудоемкость наладки и настройки может сильно различаться, но невозможно качественно выполнить (или вообще выполнить) процесс настройки, не пройдя этап наладки и не имея уверенности в полном соответствии изделия конструкторской документации.
Несмотря на то, что изделие заработало в нормальных условиях, критичные параметры компонентов могут находиться на границе зоны работоспособности, что при работе в тяжелых условиях может привести к отказам. Поэтому знание реальных значений параметров компонентов, возможность работы со статистикой способствуют увеличению показателей надежности.
В настоящее время далеко не на всех производствах осуществляется полноценный входной контроль элементной базы. Чаще всего, по объективным причинам, на предприятиях ограничиваются только внешним осмотром, но проблемы с качеством компонентов, риск закупки контрафактных компонентов с каждым годом только возрастают. Понятно, что проверка каждого компонента, а тем более упакованного в ленту — задача сложновыполнимая, если только предприятие не располагает существенными финансовыми ресурсами, и изделия не относятся к специальной категории. Внутрисхемный контроль реализует такую возможность и, что особенно важно, после проведения всех технических и высокотемпературных нагрузок в процессе сборки.
Серьезное преимущество внутрисхемного контроля состоит еще и в том, что появляется возможность не просто проверить компонент (например, по падению напряжения на открытом переходе транзистора), но и сделать эту проверку (тест) с теми входными параметрами включения, при которых компонент должен работать. Нам неоднократно приходилось делать анализ применения тех или иных компонентов и схемных решений с их участием, не всегда понимая, почему разработчик принял именно данное схемотехническое решение (кстати, не всегда лучшее). При этом компонент мог быть исправным и работоспособным в нормальных режимах работы, но ему приходилось работать в своих предельных (верхних или нижних) режимах. Однако из-за допустимого статистического разброса параметров процент брака был значительным. Выявление подобных проблем на стадии функционального контроля требует высокого профессионализма и немалых усилий наладчика. Поэтому приходит понимание, что без средств внутрисхемного контроля не обойтись.
Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:
– независимо от сложности и назначения изделия этап внутрисхемного контроля имеет большую эффективность, т.к. позволяет существенно сократить затраты на наладку и настройку изделия при функциональном контроле;
– внутрисхемный контроль не заменяет функционального, а лишь дополняет его, позволяя гарантированно проходить функциональный контроль, существенно снижая временные и материальные затраты на него;
– с наладчика/настройщика снимается функция поиска и локализации дефектов, и вся его деятельность направляется на контроль качества работы изделия;
– в условиях дефицита квалифицированных инженерных кадров появляется возможность их более продуктивного использования. Например, очень часто приходится привлекать разработчиков для решения проблем с изделиями, имеющими сложные дефекты;
– в условиях распределения ответственности нередко возникают вопросы типа «кто виноват?» между производственными подразделениями, заказчиком и разработчиком. Такие ситуации наиболее характерны для государственных предприятий. Например, комплектация была предоставлена заказчиком с полной уверенностью в ее качестве, а на выходе оказалось, что изделие неработоспособно именно из-за дефектных комплектующих. Нередко случается, что на производстве разработчиков обвиняют в невозможности настроить изделие из-за отсутствия действенных средств диагностики и тестирования, а разработчики, в свою очередь, сетуют на неспособность производства качественно собрать изделие. Если же есть доказательства соответствия изделия конструкторской документации, общаться становится проще, т.к. с фактами спорить трудно. Внутрисхемный контроль как раз и проверяет изделие на соответствие конструкторской документации и документирует все измеренные параметры.
Между функциональным и внутрисхемным контролем существует не только прямая, но и обратная связь. При выявлении дефекта на стадии функционального контроля проводится анализ дефекта и выявляются критерии его обнаружения в виде соответствующего теста (тестового вектора) на стадии внутрисхемного контроля. Это позволяет «материализовывать» и накапливать опыт борьбы с текущими и последующими дефектами и исключать их в дальнейшем. Конечно, это уже более высокий уровень организации и функционирования производства, но к такому можно и нужно стремиться.
Если изделие прошло внутрисхемный контроль, то намного больше вероятности, что и функциональный контроль будет пройден успешно. Таким образом, функциональный контроль становится реальным средством подтверждения функционирования изделия в соответствии с техническими требованиями, а не стандартным этапом поиска и устранения дефектов.
Поставляемые Предприятием ОСТЕК системы электрического контроля компании SPEA позволяют решать не только задачи внутрисхемного, но и ряд задач функционального контроля и внутрисхемного программирования, благодаря чему можно добиться более высокой степени автоматизации контроля, снижения трудоемкости и затрат.