QUYẾT ĐỊNH XEM TỰ ĐỘNG HÓA KIỂM TRA
 CÓ PHÙ HỢP VỚI ỨNG DỤNG CỦA BẠN KHÔNG

Định nghĩa Kiểm tra tự động

Kiểm thử tự động là quá trình cho phép máy tính thực hiện một loạt các bài kiểm tra riêng lẻ trên một sản phẩm theo một trình tự logic. Các bài kiểm tra này sử dụng phần cứng thiết bị đo để đo lường, sau đó truyền các giá trị đo được đến máy tính có phần mềm (phần mềm điều khiển kiểm thử) để so sánh kết quả với các giới hạn đã được xác định trước và xác định xem sản phẩm đạt hay không đạt. Nhờ tự động hóa, quy trình kiểm thử có thể được thực hiện rất nhanh chóng, đáng tin cậy và lặp đi lặp lại, với rủi ro sai sót của con người được hạn chế tối đa. Kiểm thử tự động hiện được sử dụng trong mọi ngành công nghiệp sử dụng điện tử và số lượng người sử dụng máy kiểm thử tự động đang tăng lên đáng kể.

Ví dụ hàng ngày về Kiểm tra tự động

Một ví dụ phổ biến về sự chuyển đổi từ kiểm tra thủ công sang kiểm tra tự động có thể được tìm thấy tại các gara sửa chữa ô tô địa phương. Khi ô tô còn dễ sửa chữa, người tiêu dùng sẽ mang xe đến thợ sửa chữa để họ kiểm tra thủ công các bộ phận như bộ phận phân phối điện, bugi và liệu nhiên liệu có được cung cấp đến bộ chế hòa khí hay không. Các kiểm tra này được thực hiện từng bước một cho đến khi chẩn đoán được lỗi và tiến hành sửa chữa. Ngày nay, thợ sửa chữa kết nối ô tô với máy tính, nhấn một nút và sau đó phân tích kết quả kiểm tra được tạo ra sau khi máy tính thực hiện một loạt các phép đo toàn diện hơn. Ví dụ, trong quá trình kiểm tra Bộ điều khiển động cơ (ECU), nhiều bài kiểm tra được thực hiện mà thợ sửa chữa thậm chí không cần biết chính xác điều gì đang xảy ra. Quá trình này được định nghĩa là kiểm tra tự động, trong đó một loạt các bài kiểm tra được thực hiện trên một sản phẩm theo trình tự.

Lịch sử của Kiểm tra tự động

Sản phẩm có độ phức tạp khác nhau, và cách thức kiểm thử cũng vậy. Thông thường, sản phẩm càng phức tạp thì chi phí sản xuất và kiểm thử càng cao. Thiết bị kiểm thử tự động (ATE) được sử dụng xuyên suốt vòng đời phát triển sản phẩm, từ giai đoạn phát triển nguyên mẫu ban đầu, qua quá trình kiểm thử lô đầu tiên và cuối cùng là sản xuất hàng loạt. Các hệ thống kiểm thử tương tự sau đó cũng thường được sử dụng tại các trạm sửa chữa hoặc tại địa điểm của các nhà sản xuất theo hợp đồng (CM). Bất kể địa điểm sản xuất, thiết bị kiểm thử thường được thiết kế và phát triển gần trung tâm R&D của công ty. Điều này nhằm cho phép các kỹ sư chia sẻ những ý tưởng ban đầu về cách tốt nhất để kiểm thử sản phẩm và đưa ra giải pháp tiết kiệm chi phí cho việc kiểm thử.

Thông thường, các kỹ sư phát triển kiểm tra chất lượng sẽ lắp đặt thiết bị và đào tạo người vận hành tại địa phương về cách sử dụng thiết bị để đạt được hiệu suất tối đa . Quyết định sử dụng thiết bị kiểm tra nào thường được xác định bởi loại sản phẩm được sản xuất. Theo truyền thống, ATE rất đắt và khó lập trình. Nó chủ yếu được sử dụng trên các sản phẩm trọng yếu. Thiết bị kiểm tra ban đầu được gọi trìu mến là "Giá đỡ xếp chồng" và đúng như tên gọi, đó là hệ thống kiểm tra dựa trên giá đỡ được xếp chồng đầy đủ các thiết bị riêng lẻ. Chúng thường được kết nối với nhau bằng General Purpose Interface Bus (GPIB), được Hewlett-Packard phát minh vào những năm 1960. GPIB là bus song song 8 bit có ưu điểm là cho phép nhà phát triển phần mềm định địa chỉ cho từng thiết bị riêng lẻ thông qua hệ thống định địa chỉ trực quan và độc đáo. Do đó, nhà phát triển phần mềm có thể quyết định kiểm soát thiết bị nào, theo thứ tự nào và khi nào trả về kết quả thử nghiệm. GPIB đã tạo ra một cuộc cách mạng trong thiết kế hệ thống thử nghiệm và vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay.

Thiết bị kiểm thử đã phát triển vượt bậc trong ba thập kỷ qua với các giao thức nhanh hơn như PCI, PCI Express, PXI , Ethernet, USB và nhiều giao thức khác. Các tiêu chuẩn mới này cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều giữa thiết bị đo kiểm và máy tính. Kết quả là, chi phí của thiết bị kiểm thử tự động (ATE) đã giảm và hiệu suất tăng lên đáng kể . Hiện nay, một hệ thống ATE đầy đủ chức năng có thể có giá chỉ vài nghìn đô la, so với hàng trăm nghìn đô la vào những năm 1980 trở về trước. Với giá cả giảm và những cải tiến công nghệ, việc áp dụng ATE đã lan rộng trong các công ty trên toàn thế giới. Từng chỉ được sử dụng để kiểm thử các sản phẩm quan trọng, hệ thống ATE hiện nay đã trở nên phổ biến trong hầu hết các công ty sản xuất công nghệ cao, sản xuất nhiều loại sản phẩm từ giá thành thấp đến giá trị cao.

Lựa chọn giữa Kiểm tra thủ công và Kiểm tra tự động

Bằng cách phân tích bức tranh tổng thể về trường hợp sử dụng sản phẩm, cùng với khối lượng sản xuất, hướng đi đúng đắn thường trở nên rõ ràng. Thông thường, các sản phẩm quan trọng cần được kiểm tra nhiều lần để đảm bảo hoạt động chính xác. Ví dụ về các loại sản phẩm này là những sản phẩm được sử dụng để bảo vệ an toàn cho con người hoặc những sản phẩm mà sự cố hoạt động có thể gây ra hậu quả thảm khốc, chẳng hạn như trong ngành vận tải , hàng không vũ trụ , y tế và quốc phòng. Ví dụ, các công ty sản xuất linh kiện máy bay biết rằng bất kỳ sự cố nào trong sản phẩm của họ đều có thể dẫn đến thương vong trên diện rộng, đó là lý do tại sao các công ty này đầu tư mạnh vào thiết bị kiểm tra tự động. Một ví dụ khác là nhà sản xuất thiết bị y tế cấy ghép, chất lượng sản phẩm của họ có thể là sự khác biệt giữa sự sống và cái chết đối với người sử dụng. Các công ty như vậy đã sớm áp dụng công nghệ kiểm tra tự động vì cả lý do an toàn và khả năng chi trả. Kiểm tra tự động không bao giờ mệt mỏi hay có một ngày tồi tệ. Khi người vận hành thực hiện các nhiệm vụ cần thiết, người ta đã chứng minh rằng kết quả có thể khác nhau từ trước giờ ăn trưa đến sau đó. Thêm vào đó, tính chủ quan bắt đầu đóng một vai trò. Điều phù hợp với người này có thể không phù hợp với người khác. Những sản phẩm lẽ ra không được phép lưu hành lại đến tay người tiêu dùng, và những mặt hàng bị từ chối lại được chứng minh là hoàn toàn tốt. Những sai sót này gây thiệt hại đáng kể về chi phí thu hồi sản phẩm, sửa chữa và uy tín thương hiệu. Khi làm việc với các giới hạn khách quan, kết quả luôn đáng tin cậy và có thể lặp lại.

Ứng dụng này có phù hợp để tự động hóa không?

Kiểm thử thủ công thường được sử dụng khi quá trình kiểm thử là một quy trình đơn giản và chi phí lao động thấp. Kiểm thử thủ công cũng thường được sử dụng trong các phòng nghiên cứu và phát triển, nơi tính linh hoạt là yếu tố quan trọng khi kiểm thử một sản phẩm mới đang được phát triển. Khả năng thay đổi quy trình kiểm thử và thử nhiều tùy chọn khác nhau giúp kiểm thử thủ công. Đôi khi, các công ty thấy khó chuyển từ quy trình kiểm thử thủ công sang quy trình kiểm thử tự động vì chi phí phát triển phần mềm có vẻ cao.

Kiểm tra tự động hiện được sử dụng rộng rãi để kiểm tra mọi loại sản phẩm điện tử do chi phí thiết bị kiểm tra và công cụ phần mềm giảm theo Định luật Moore . Khi chi phí thiết bị kiểm tra giảm, việc triển khai thiết bị kiểm tra tự động trở nên phổ biến hơn. Một yếu tố khác góp phần vào sự lan rộng của kiểm tra tự động là chi phí lao động đang tăng trên toàn thế giới, khiến việc kiểm tra thủ công trở nên tốn kém hơn. Trong các ngành công nghiệp ngách đòi hỏi các kỹ năng chuyên môn, việc tìm kiếm và đào tạo đúng người có thể tốn kém và đầy thách thức như nhau. Kiểm tra tự động được sử dụng trên tất cả các loại sản phẩm, cho dù là sản phẩm khối lượng lớn/chi phí thấp hay sản phẩm khối lượng thấp/giá trị cao. Các yếu tố để quyết định nên sử dụng thiết bị kiểm tra nào phụ thuộc vào loại sản phẩm được sản xuất. Với các sản phẩm khối lượng lớn/chi phí thấp, thời gian kiểm tra thường rất quan trọng, vì vậy việc tiết kiệm một vài giây để kiểm tra sản phẩm là yếu tố thúc đẩy chính khi lựa chọn loại thiết bị kiểm tra để sử dụng. Với các sản phẩm phức tạp và có giá trị cao hơn, khả năng thực hiện nhiều kiểm tra chuyên sâu trở nên quan trọng hơn; do đó, thiết bị kiểm tra có xu hướng tinh vi hơn và có khả năng chi phí cao hơn .

Tự động hóa có đáng để đầu tư không?

Một trong những quyết định quan trọng nhất mà các nhà lãnh đạo doanh nghiệp cần đưa ra khi bắt đầu giới thiệu một sản phẩm mới là liệu có nên đầu tư vào hệ thống kiểm thử tự động hay không. Chi phí thiết lập một hệ thống kiểm thử tự động, mặc dù đã giảm trong những năm gần đây, vẫn là một khoản đầu tư đáng kể. Tuy nhiên, sau khi đầu tư ban đầu, có những cách để biến nó thành một nền tảng tiết kiệm chi phí. Bằng cách thiết kế và triển khai các trạm kiểm thử với một lõi chung, chúng có thể dễ dàng được tái sử dụng và tái chế trong suốt quá trình sản xuất. Chìa khóa của một lõi chung hoặc trạm kiểm thử đa năng là nhóm tất cả các thiết bị đo lường đắt tiền vào một đơn vị cơ bản. Từ đó, việc thiết kế các thiết bị linh hoạt xung quanh chúng để phù hợp với các sản phẩm khác nhau và các giai đoạn khác nhau của vòng đời sản phẩm bằng cách thay thế chúng khi cần thiết trở nên đơn giản hơn. 

Sự phản đối việc đưa thiết bị kiểm tra tự động vào cũng có thể xuất phát từ bên trong tổ chức vì một số nhân viên hiện tại có thể cảm thấy công việc của họ bị đe dọa khi đưa công nghệ mới vào. Mối đe dọa được nhận thức này thường được đảo ngược khi họ nhận ra rằng những phần tầm thường trong công việc của họ sẽ được thay thế bằng những vai trò thú vị hơn, nơi họ có thể tạo ra nhiều giá trị hơn cho doanh nghiệp. Nếu được xử lý đúng cách, tình huống này có thể trở thành trải nghiệm tích cực cho tất cả những người liên quan.

Những khác biệt chính giữa kiểm tra thủ công, bán tự động và tự động đã được giải quyết, nhưng câu hỏi vẫn còn là làm thế nào để quyết định .

Để xác định chiến lược nào phù hợp nhất cho từng tình huống cụ thể, cần phải trả lời một số câu hỏi:

• Sản phẩm có giá thành thấp hay giá trị cao?
• Liệu nó có được sản xuất với số lượng lớn không?
• Việc kiểm tra có phức tạp hay tương đối đơn giản?
• Liệu nó có thực sự quan trọng đối với khách hàng cuối không?
• Có cần phải kiểm tra 100% các sản phẩm hay chỉ cần kiểm tra mẫu trong lô sản phẩm là đủ?

Việc trả lời những câu hỏi này giúp đưa ra quyết định tốt hơn về việc liệu kiểm thử tự động có phải là chiến lược nên áp dụng hay không. Đối với các công ty sản xuất sản phẩm điện tử đơn giản và giá rẻ, kiểm thử tự động là rất cần thiết để giảm chi phí sản xuất và kiểm thử. Trong những trường hợp này, việc thuê người vận hành kiểm thử thủ công từng sản phẩm là quá tốn kém. Đối với sản phẩm phức tạp hoặc có giá trị cao, việc tự động hóa kiểm thử thường mang lại hiệu quả kinh tế cao do chi phí nhân công kỹ thuật viên chuyên môn cần thiết để kiểm thử độ phức tạp của sản phẩm rất lớn. Các sản phẩm có giá trị cao thường có khách hàng mong đợi mức độ kiểm thử cao và quy trình được ghi chép đầy đủ để đảm bảo chất lượng nhất quán. Đối với các sản phẩm quan trọng, chất lượng cao và kiểm thử lặp lại là rất cần thiết trong tất cả các giai đoạn sản xuất. Việc kiểm thử nên được thực hiện ở mọi cấp độ lắp ráp , từ kiểm thử từng bo mạch in (PCB) , đến kiểm thử hệ thống con, và cuối cùng là kiểm thử nghiệm thu chức năng. Chi phí do lỗi trong quá trình sử dụng đối với các loại sản phẩm này (tức là chi phí do chất lượng kém) sẽ cao hơn nhiều so với việc kiểm thử toàn diện.

Để hiểu rõ hơn và do đó lí giải cho sự khác biệt trong các quy trình kiểm tra đã thảo luận, sẽ hữu ích khi áp dụng một ví dụ về một kịch bản thử nghiệm điển hình. Trong kịch bản ví dụ được mô tả ở trên, một sản phẩm cần được kiểm tra được chia nhỏ theo chi phí tiềm năng cho mỗi lần kiểm tra đối với mỗi một trong ba quy trình đo kiểm. Các tính toán quan trọng liên quan đến việc quyết định chiến lược tốt nhất là thời gian kiểm tra, chi phí vận hành, chi phí thiết bị và phát triển kỹ thuật (tức là thiết kế phần mềm) cần thiết. Ví dụ giả định rằng một dòng sản phẩm xây dựng 10.000 đơn vị mỗi năm theo ước tính chi phí cố định, chi phí phát triển và thời gian kiểm tra. Thông tin này được sử dụng để tính toán chi phí kiểm tra cho mỗi đơn vị. Chi phí quan trọng trong ví dụ này là thời gian kiểm tra. Khi nó giảm, chi phí cho mỗi lần kiểm tra giảm đáng kể.

Với kiểm tra thủ công, chi phí vận hành cao hơn vì trình độ năng lực cần phải cao hơn. Cần có một kỹ thuật viên đo kiểm được đào tạo để thực hiện kiểm tra. Trường hợp này không xảy ra với các tình huống kiểm tra bán tự động hoặc hoàn toàn tự động, trong đó có thể sử dụng một người vận hành ít kỹ năng hơn. (Trong những trường hợp này, người vận hành có khả năng làm việc với nhiều máy kiểm tra cùng một lúc, nhưng giả định ghép kênh này không được sử dụng trong các phép tính.) Ví dụ được trình bày trong bảng trên cung cấp hướng dẫn để tính toán các tình huống kiểm tra khác nhau. Trong trường hợp này, do khối lượng đơn vị (10.000 mỗi năm), nên việc chuyển từ kiểm tra thủ công sang bán tự động là hợp lý nhưng không chuyển sang kiểm tra hoàn toàn tự động. Đó là vì khối lượng đủ lớn để hợp lý hóa một số hình thức tự động hóa nhằm giảm đáng kể chi phí lao động, nhưng khối lượng không đủ lớn để hợp lý hóa chi phí đắt đỏ hơn của tự động hóa hoàn toàn.

Kiểm tra sản phẩm thành công là rất quan trọng đối với chất lượng, nhưng có một chi phí . Quyết định xem kiểm tra sản phẩm nên được thực hiện thủ công hay tự động phải được cân nhắc cẩn thận, sử dụng tất cả các cân nhắc trên. Lập kế hoạch tốt sẽ dẫn đến kết quả hiệu quả và đẩy nhanh quá trình sản xuất trong khi cải thiện kết quả chung.

Tìm hiểu thêm về:

Lắp ráp căn chỉnh chủ động - Chuyên môn kỹ thuật kiểm thử - Thiết bị kiểm thử RF - Quản lý dữ liệu thông minh