XÁC ĐỊNH XEM KIỂM THỬ TỰ ĐỘNG CÓ PHÙ HỢP VỚI ỨNG DỤNG CỦA BẠN HAY KHÔNG

Định nghĩa về kiểm thử tự động

Kiểm thử tự động là quá trình cho phép máy tính thực hiện một chuỗi các bài kiểm thử riêng lẻ trên sản phẩm theo một trình tự logic. Các bài kiểm thử này thu thập dữ liệu thông qua thiết bị đo lường, sau đó truyền các giá trị đo được đến máy tính chạy phần mềm (trình điều khiển kiểm thử), phần mềm này sẽ so sánh kết quả với các giới hạn đã được định trước và xác định xem sản phẩm đã 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 lại nhiều lần, đồng thời giảm thiểu rủi ro do lỗi con người. Kiểm thử tự động hiện được áp dụng trong mọi ngành công nghiệp sử dụng điện tử và số lượng thiết bị kiểm thử tự động đang tăng trưởng đáng kể.

Ví dụ hàng ngày về kiểm thử tự động

Một ví dụ phổ biến về sự chuyển đổi từ kiểm tra thủ công sang kiểm tra tự động có thể thấy tại xưởng sửa chữa ô tô địa phương. Khi ô tô còn đơn giản để sửa chữa, người tiêu dùng sẽ mang xe đến thợ sửa chữa, người này sẽ kiểm tra thủ công các bộ phận như bộ phân phối, bugi và xem liệu nhiên liệu có được cung cấp đến bộ chế hòa khí hay không. Các bước kiểm tra này được thực hiện lần lượt cho đến khi xác định được lỗi và tiến hành sửa chữa. Ngày nay, thợ sửa xe chỉ cần kết nối xe với máy tính, nhấn nút và 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 gọi là kiểm tra tự động, trong đó một chuỗi các bài kiểm tra được thực hiện trên sản phẩm theo thứ tự tuần tự.

Lịch sử của kiểm thử tự động

Các sản phẩm có mức độ phức tạp khác nhau, và cách thức kiểm thử cũng thay đổi tùy theo từng sản phẩm. Thông thường, sản phẩm càng phức tạp thì chi phí sản xuất và kiểm thử càng cao. Thiết bị kiểm tra tự động (ATE) được sử dụng trong suốt vòng đời phát triển sản phẩm, từ giai đoạn phát triển nguyên mẫu ban đầu, qua giai đoạn kiểm tra lô hàng đầu tiên và cuối cùng là sản xuất hàng loạt. Các hệ thống kiểm tra này sau đó thường được sử dụng tại các trạm sửa chữa hoặc tại cơ sở của các nhà sản xuất theo hợp đồng (CM). Bất kể địa điểm sản xuất là ở đâu, thiết bị kiểm tra thường được thiết kế và phát triển gần trung tâm R&D của công ty. Điều này nhằm giúp các kỹ sư chia sẻ những ý tưởng ban đầu về cách kiểm tra sản phẩm tốt nhất và đưa ra giải pháp kiểm tra hiệu quả về chi phí.

Thông thường, các kỹ sư phát triển hệ thống kiểm tra sẽ lắp đặt thiết bị và đào tạo nhân viên vận hành tại địa phương về cách sử dụng thiết bị để đạt được hiệu suất tối đa. Quyết định về việc sử dụng thiết bị kiểm tra nào thường phụ thuộc vào loại sản phẩm đang được sản xuất. Trước đây, các hệ thống ATE thường rất đắt đỏ và khó lập trình. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm có tính chất then chốt. Thiết bị kiểm tra thế hệ đầu tiên được gọi thân mật là “Rack and Stack”, và như tên gọi, đây là hệ thống kiểm tra dựa trên giá đỡ (rack) được xếp chồng đầy các thiết bị riêng lẻ. Chúng thường được kết nối với nhau thông qua Bus Giao diện Mục đích Chung (GPIB), được phát minh vào những năm 1960 bởi Hewlett-Packard. GPIB là một bus song song 8-bit có ưu điểm là cho phép nhà phát triển phần mềm định địa chỉ từng thiết bị riêng lẻ thông qua một hệ thống định địa chỉ độc đáo và trực quan. Nhờ đó, nhà phát triển phần mềm có thể quyết định thiết bị nào cần điều khiển, theo thứ tự nào và khi nào trả về kết quả kiểm tra. 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 tra đã có những bước tiến nhảy vọt trong ba thập kỷ qua với các giao diện nhanh hơn như PCI, PCI Express, PXI, Ethernet, USB và nhiều tiêu chuẩn khác. Các tiêu chuẩn mới này cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều giữa các thiết bị đo lường và máy tính. Kết quả là, chi phí của thiết bị kiểm tra tự động (ATE) đã giảm đáng kể trong khi hiệu suất lại 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 thập niên 1980 và trước đó. Với giá cả giảm và những cải tiến công nghệ, việc áp dụng ATE đã trở nên phổ biến rộng rãi tại các doanh nghiệp trên toàn thế giới. Từng chỉ được sử dụng để kiểm tra các sản phẩm quan trọng, các hệ thống ATE hiện nay đã trở nên phổ biến tại hầu hết các công ty sản xuất công nghệ cao, sản xuất nhiều loại sản phẩm từ giá rẻ đến cao cấp.

Lựa chọn giữa kiểm thử thủ công và kiểm thử tự động

Bằng cách phân tích tổng thể về trường hợp sử dụng của sản phẩm, cùng với khối lượng sản xuất, hướng đi đúng đắn thường trở nên rõ ràng. Thông thường, các sản phẩm quan trọng đối với nhiệm vụ sẽ được kiểm thử 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 trong hoạt động có thể gây ra thảm họa, chẳng hạn như trong các ngành công nghiệp giao thông 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 tử vong và tàn phá trên quy mô lớn, đó là lý do tại sao các công ty này đầu tư mạnh mẽ vào thiết bị kiểm thử tự động. Một ví dụ khác là nhà sản xuất thiết bị y tế cấy ghép, chất lượng sản phẩm của họ có thể quyết định sự sống còn của người dùng. Các công ty như vậy là những đơn vị tiên phong trong việc áp dụng công nghệ kiểm tra tự động vì cả lý do an toàn lẫn tính kinh tế. Kiểm thử tự động không bao giờ mệt mỏi hay có ngày làm việc kém hiệu quả. Khi người vận hành thực hiện các tác vụ cần thiết, đã có bằng chứng cho thấy kết quả có thể thay đổi từ trước giờ ăn trưa đến sau đó. Ngoài ra, yếu tố chủ quan bắt đầu tác động. Điều phù hợp với người này có thể không phù hợp với người khác. Các sản phẩm không nên được đưa ra thị trường lại đã đến tay người tiêu dùng, trong khi những sản phẩm bị từ chối lại được chứng minh là hoàn toàn đạt tiêu chuẩn. Những sai lầm này gây ra chi phí đáng kể về việc thu hồi sản phẩm, sửa chữa và tổn hại danh tiếng 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 quy trình kiểm thử đơn giản và chi phí nhân công thấp. Kiểm thử thủ công cũng thường được áp dụng trong các bộ phận nghiên cứu và phát triển, nơi tính linh hoạt là yếu tố quan trọng khi kiểm thử sản phẩm mới đang được phát triển. Khả năng điều chỉnh quy trình kiểm thử và thử nghiệm nhiều phương án khác nhau là ưu điểm của kiểm thử thủ công. Các công ty đôi khi cảm thấy khó khăn khi 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 thử tự động hiện nay được sử dụng rộng rãi để kiểm thử mọi loại sản phẩm điện tử do chi phí thiết bị kiểm thử và công cụ phần mềm giảm dần theo Định luật Moore. Khi giá thiết bị kiểm thử giảm xuống, việc triển khai thiết bị kiểm thử tự động trở nên phổ biến hơn. Một yếu tố khác góp phần vào sự phổ biến của kiểm thử tự động là chi phí lao động đang tăng trên toàn cầu, khiến kiểm thử thủ công trở nên đắt đỏ hơn. Trong các ngành công nghiệp chuyên biệt yêu cầu kỹ năng chuyên môn, việc tìm kiếm và đào tạo nhân sự phù hợp có thể tốn kém và thách thức không kém. Kiểm thử tự động được áp dụng cho mọi loại sản phẩm, dù là sản phẩm sản xuất hàng loạt với chi phí thấp hay sản phẩm sản xuất số lượng ít nhưng giá trị cao. Các yếu tố quyết định việc lựa chọn thiết bị kiểm thử phụ thuộc vào loại sản phẩm đang được sản xuất. Với các sản phẩm sản xuất với số lượng lớn và giá thành thấp, thời gian kiểm tra thường là yếu tố then chốt; do đó, việc tiết kiệm được vài giây khi kiểm tra một sản phẩm là yếu tố quyết định quan trọng khi lựa chọn loại thiết bị kiểm tra. Ngược lại, với các sản phẩm phức tạp và có giá trị cao, khả năng thực hiện nhiều bài kiểm tra chi tiết lại quan trọng hơn; do đó, thiết bị kiểm tra thường có tính năng phức tạp hơn và có thể có chi phí cao hơn.

Tự động hóa có xứng đáng với khoản đầu tư tài chính 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 kiểm tra tự động hay không. Mặc dù chi phí thiết lập hệ thống kiểm tra tự động đã giảm trong những năm gần đây, đây vẫn là một khoản đầu tư đáng kể. Tuy nhiên, sau khi thực hiện khoản đầu tư ban đầu, vẫn có cách biến nó thành một nền tảng tiết kiệm chi phí. Bằng cách thiết kế và triển khai các trạm kiểm tra có lõi chung, chúng có thể dễ dàng được tái sử dụng và tái chế trong suốt quá trình sản xuất. Chìa khóa để tạo ra một lõi chung hoặc trạm kiểm thử chung là tập hợp tất cả các thiết bị đo đạc đắt tiền vào một đơn vị cơ sở. Từ đó, việc thiết kế các giá đỡ linh hoạt xung quanh chúng để phù hợp với các sản phẩm khác nhau và các giai đoạn khác nhau trong vòng đời sản phẩm trở nên đơn giản bằng cách thay thế chúng vào hoặc ra theo yêu cầu.

Sự phản đối việc đưa thiết bị kiểm tra tự động vào sử dụng 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 bởi việc áp dụng công nghệ mới. Mối lo ngại này thường được hóa giải khi họ nhận ra rằng những phần công việc lặp đi lặp lại sẽ được thay thế bằng những vai trò thú vị hơn, nơi họ có thể đóng góp nhiều giá trị hơn cho doanh nghiệp. Nếu được xử lý đúng cách, tình huống này có thể trở thành một trải nghiệm tích cực cho tất cả các bên liên quan.

Các điểm khác biệt chính giữa kiểm thử thủ công, bán tự động và tự động đã được đề cập, nhưng câu hỏi đặt ra là làm thế nào để đưa ra quyết định.

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

• Sản phẩm có chi phí thấp hay giá trị cao?
• Sản phẩm có được sản xuất với số lượng lớn không?
• Việc kiểm thử sản phẩm có phức tạp hay tương đối đơn giản?
• Sản phẩm có phải là yếu tố then chốt đối với khách hàng cuối không?
• Có cần phải kiểm tra 100% số lượng sản phẩm hay chỉ cần kiểm tra theo lô là đủ?

Các câu trả lời cho những câu hỏi này giúp đưa ra quyết định tốt hơn về việc liệu thử nghiệm tự động có phải là chiến lược nên được áp dụng hay không. Đối với các công ty sản xuất các sản phẩm điện tử đơn giản và giá rẻ, thử nghiệm tự động là điều cần thiết để giữ chi phí sản xuất và thử nghiệm ở mức thấp. Trong những trường hợp này, việc để nhân viên vận hành kiểm tra từng sản phẩm bằng tay sẽ tốn kém quá mức. Đối với các sản phẩm phức tạp hoặc có giá trị cao, việc tự động hóa kiểm thử thường là lựa chọn hợp lý do chi phí lao động của kỹ thuật viên chuyên môn để kiểm thử độ phức tạp của sản phẩm rất cao. Các sản phẩm có giá trị cao thường có khách hàng yêu cầu 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 đối với hoạt động kinh doanh, chất lượng cao và việc kiểm thử lặp lại là yếu tố then chốt trong tất cả các giai đoạn sản xuất. Việc kiểm tra nên được thực hiện ở mọi cấp độ lắp ráp, từ kiểm tra từng PCB riêng lẻ, qua kiểm tra hệ thống con, và cuối cùng là kiểm tra chấp nhận chức năng. Sự cố tại hiện trường đối với các loại sản phẩm này (tức là chi phí do chất lượng kém) sẽ tốn kém hơn nhiều so với việc kiểm tra toàn diện.

Để hiểu rõ hơn và từ đó biện minh cho sự khác biệt trong các quy trình kiểm tra đã được đề cập, việc áp dụng một ví dụ về kịch bản kiểm tra điển hình sẽ rất hữu ích. Trong kịch bản ví dụ được mô tả ở trên, một sản phẩm cần được kiểm tra được phân tích theo chi phí tiềm năng cho mỗi lần kiểm tra đối với từng quy trình kiểm tra trong ba quy trình. Các tính toán quan trọng liên quan đến việc quyết định chiến lược tối ưu bao gồm thời gian kiểm tra, chi phí nhân công, chi phí thiết bị và phát triển kỹ thuật (tức là thiết kế phần mềm) cần thiết. Ví dụ này giả định rằng một dòng sản phẩm sản xuất 10.000 đơn vị mỗi năm dựa trên các chi phí cố định ước tính, chi phí phát triển và thời gian kiểm thử. Thông tin này được sử dụng để tính toán chi phí kiểm thử trên mỗi đơn vị. Chi phí quan trọng nhất trong ví dụ này là thời gian kiểm thử. Khi thời gian này giảm, chi phí trên mỗi lần kiểm thử cũng giảm đáng kể.

Với thử nghiệm thủ công, chi phí nhân công cao hơn do yêu cầu trình độ chuyên môn cao hơn. Cần có kỹ thuật viên kiểm thử được đào tạo để thực hiện kiểm thử. Điều này không áp dụng cho các kịch bản kiểm thử bán tự động hoặc tự động hoàn toàn, nơi có thể sử dụng nhân viên có trình độ kỹ năng thấp hơn. (Trong các trường hợp này, nhân viên có thể tiềm năng làm việc với nhiều máy kiểm thử cùng lúc, nhưng giả định về khả năng đa nhiệm này không được sử dụng trong các tính toán.)Ví dụ được trình bày trong bảng trên cung cấp hướng dẫn để tính toán các kịch bản thử nghiệm khác nhau. Trong trường hợp này, do khối lượng đơn vị (10.000 đơn vị mỗi năm), việc chuyển từ thử nghiệm thủ công sang thử nghiệm bán tự động là hợp lý, nhưng chưa đủ cơ sở để chuyển sang thử nghiệm tự động hoàn toàn. Điều này là do khối lượng đủ lớn để có thể áp dụng một hình thức tự động hóa nhằm giảm đáng kể chi phí nhân công, nhưng lại không đủ lớn để bù đắp chi phí đắt đỏ hơn của việc tự động hóa hoàn toàn.

Việc kiểm thử sản phẩm thành công là yếu tố then chốt đối với chất lượng, nhưng đi kèm với đó là chi phí. Việc quyết định liệu kiểm thử sản phẩm nên thực hiện thủ công hay tự động phải được cân nhắc kỹ lưỡng, dựa trên tất cả các yếu tố nêu trên. Kế hoạch tốt sẽ mang lại kết quả hiệu quả, đẩy nhanh quá trình sản xuất đồng thời cải thiện kết quả tổng thể.

Tìm hiểu thêm về:

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