定义自动测试
自动测试是让计算机按照逻辑顺序对产品进行一系列单独测试的过程。这些测试使用仪器硬件进行测量，并将测量值传输到装有 软件（测试执行器）的计算机， 该软件可将结果与预定义的限制进行比较，并确定产品是否合格。利用自动化，测试程序可以非常快速、可靠和重复地运行，而且人为出错的风险有限。目前，自动测试已广泛应用于使用电子产品的各个行业，自动测试机的数量也在大幅增长。
自动化测试的日常实例
从手动测试到自动测试的 一个常见例子可以在当地的汽车修理厂找到。在汽车修理比较简单的时候，消费者会将汽车送到机械师那里，机械师会手动检查诸如分电器、火花塞以及化油器是否通油等项目。这些检查会一项一项地进行，直到诊断出故障并进行维修。如今，机械师将汽车插入计算机，按下按钮，然后分析计算机进行更全面测量后生成的测试结果。例如，在测试发动机控制单元（ECU）时，机械师甚至不需要知道具体发生了什么，就能完成许多测试。这一过程被定义为自动测试，即按顺序对产品进行一系列测试。
自动化测试的历史
产品的复杂程度各不相同，测试的方式也不尽相同。通常，产品越复杂，制造和测试成本就越高。自动测试设备(ATE) 用于整个产品开发生命周期，从最初的原型开发，到首批测试，最后到全面生产。同样的测试系统还经常用于维修站或合同制造商（CM）的现场。无论生产地点在哪里，测试设备一般都是在公司研发中心附近设计和开发的。这样做的目的是让工程师们能够就如何最好地测试产品交流初步想法，并提出具有成本效益的测试解决方案。
通常情况下，测试开发工程师负责安装设备，并培训当地操作人员如何使用设备以获得最佳性能。决定使用何种测试设备通常取决于制造产品的类型。从历史上看，ATE 价格昂贵且难以编程。它主要用于任务关键型产品。早期的测试设备被亲切地称为 "机架和堆栈"，顾名思义，它是一个堆满单个仪器的机架式测试系统。这些仪器通常通过通用接口总线（GPIB）连接在一起，通用接口总线由惠普公司于 20 世纪 60 年代发明。GPIB 是一种 8 位并行总线，其优势在于软件开发人员可以通过独特而直观的寻址系统对每台仪器进行寻址。因此，软件开发人员可以决定控制哪些仪器、控制顺序以及何时返回测试结果。GPIB 为测试系统设计带来了一场革命，至今仍在广泛使用。
过去三十年来，测试设备的发展突飞猛进，PCI、PCI Express、PXI、以太网、USB 等总线的速度越来越快。这些更新的标准使测试设备仪器和计算机之间的数据传输更快。因此，自动测试设备的成本大幅降低，性能大幅提高。目前，全功能 ATE 的成本仅为几千美元，而在 20 世纪 80 年代或更早的时候则需要数十万美元。随着价格的下降和技术的改进，各地的公司纷纷采用 ATE。ATE 系统曾经只用于测试关键任务产品，现在已在大多数高科技制造公司中普及，生产从低成本到高价值的各种产品。
自动测试类型
自动测试系统形形色色，利用各个领域的专业知识。在不同测试项目的不同阶段，都需要光学、射频、机械、电气、软件和其他方面的专家。
测试类型的一些示例包括
在线测试 (ICT)
在线测试已有多年历史。它最初用于测试电子产品中的单个电路板。电探头测试填充好的印刷电路板（PCB），检查短路、开路、电阻、电容和其他基本要素，以显示组件是否正确制造。测试可以使用 "钉床 "测试夹具和专用测试设备，也可以使用无夹具在线测试装置。钉床测试仪是一种传统的电子夹具，包含许多插入玻璃布层压板孔中的插针。这些插针通过工具插针对齐，与印刷电路板上的测试点接触，然后通过电线和电缆连接到测量单元。每个弹簧式小插针都与被测设备（DUT）电路中的一个节点接触。通过将被测设备压在钉床上，可以快速同时与被测设备电路中的数百甚至数千个单个测试点进行可靠接触。压制力可以通过手动或真空方式提供，从而将被测件向下拉到钉床上。ICT 系统通常包括内置测试数据记录，并根据制造商的设计提供专有的输出报告。许多 ICT 系统至今仍在使用，尽管它们正逐渐被下文所述的边界扫描系统所取代。ICT 有许多优点，包括测试速度快，能同时测试印刷电路板的许多部分，而且是现成的。在组装成子组件之前，它们通常用于测试已填充的单个印刷电路板。
边界扫描
边界扫描是近年来非常流行的一种自动测试形式。边界扫描通常被称为 JTAG（联合测试行动组）或其 IEEE 标准（IEEE 1149.1），与更传统的测试形式相比，边界扫描具有许多显著优势，因此已成为当今自动化测试中使用的主要工具之一。最初开发边界扫描测试的主要原因是为了克服无法进入电路板和集成电路进行测试的问题。随着产品变得越来越小，可用的空间变得越来越难找，这意味着传统的测试方法不适合或不可能进行测试。边界扫描通过在电路板上安装大型集成电路中的特定边界扫描寄存器来克服这一问题。当电路板设置为边界扫描模式时，集成电路中的串行数据寄存器就会收到数据。通过串行数据链的响应和数据传递，测试仪能以相对较快的速度检测出任何故障。由于边界扫描能够测试电路板，甚至是物理测试访问非常有限的集成电路，它已被广泛使用，而且使用量还在继续增长。
自动光学检测 (AOI)
自动光学检测在许多制造环境中都很常见。它基本上是一种视觉检测，但通过摄像头、计算机和软件自动实现。由于检测的自动化性质，与传统的人工检测相比，它具有更高的可重复性和速度。当 AOI 位于焊接 PCB 生产线的末端时尤其有用，它可以快速定位任何生产问题，包括焊接缺陷，并确定是否安装了正确的元件以及元件的方向是否正确。这种类型的检测传统上是由操作员进行的，他们要花费数小时查看同类电路板。人工目视检查的最大问题之一是操作员疲劳。在一个班次即将结束时，人工检测的准确性往往会降低，从而导致坏产品合格或好产品不合格。自动光学检测成功地解决了这些问题。由于 AOI 系统成本高昂，通常只用于大批量生产线。
自动 X 射线检测 (AXI)
AXI 与 AOI 有许多相似之处。然而，随着球栅阵列（BGA）封装的出现，有必要创建一种检测形式，以便能够查看光学上无法看到的项目。AXI 系统可以透过集成电路 (IC) 封装来准确评估焊点，就像医生通过 X 光检查骨骼是否有骨折一样。
功能自动测试设备
功能测试，顾名思义，就是测试设备的功能。这是在制造过程中更进一步的测试，通常是产品包装和运送给客户之前的最后测试。一旦产品进入这一测试阶段，如果发现有缺陷，维修费用通常是最昂贵的。越早测试和发现问题或设计问题，解决问题的成本就越低。由于公司产品的大多数功能都是独一无二的，因此大多数功能测试仪都必须是定制的。当设计和制造一种新产品时，它往往具有以前从未有过的功能，这意味着从未有人为这些功能制造过测试仪。
组合测试
从已经讨论过的测试类型可以看出，没有任何一种测试方法能够提供完整的解决方案。为了克服这一问题，许多 ATE 系统在一台测试仪中集成了多种测试方法。通过组合测试功能，测试覆盖率大大提高。组合测试仪还能进行各种不同类型的测试，而无需将电路板从一台测试仪实际移动到另一台测试仪。这套测试可包括ICT测试、功能测试和JTAG边界扫描测试。所述的每种自动测试类型都有其优势；因此，有必要为所需的测试选择正确的测试方法类型。通过结合使用所有不同的测试技术，可以充分利用所建立的 ATE。这样既能迅速执行测试，又能为所有类型产品的成功测试提供高水平的覆盖面。
选择人工测试还是自动测试
通过对产品的使用情况以及制造量进行全面分析，正确的道路一般都很清晰。任务关键型产品通常要经过多次测试，以确保正确运行。此类产品的例子包括那些用于保护人身安全的产品，或者那些功能缺陷可能造成灾难性后果的产品，如运输、航空航天、医疗和国防工业中的产品。例如，生产飞机部件的公司知道，其产品的任何故障都可能导致大规模的死亡和破坏，因此这些公司在自动化测试设备上投入了大量资金。另一个例子是植入式医疗设备制造商，其产品质量可能意味着用户的生死存亡。出于安全和经济性的考虑，这些公司很早就采用了自动测试技术。自动测试永远不会疲惫，也不会有倒霉的一天。当操作员执行必要的任务时，结果可能会从午餐时间前到午餐时间后有所不同。此外，主观性也开始发挥作用。对一个人来说合适的东西，对另一个人来说可能不合适。本不应该进入市场的产品却进入了公众的视野，而被拒之门外的产品却被证明完全没有问题。这些错误在召回、维修和品牌声誉方面都造成了相当大的损失。在客观限制下工作，结果总是可靠和可重复的。
应用是否适合自动化？
传统上，当测试过程简单、人工成本较低时，就会使用人工测试。手动测试也经常用于研发部门，因为在测试研发中的新产品时，灵活性是一个重要因素。改变测试流程和尝试多种不同方案的能力适合手动测试。公司有时会发现很难从手动测试流程转向自动测试流程，因为软件开发的成本似乎很高。
由于测试设备和软件工具的成本随着摩尔定律而降低，自动测试现已广泛用于测试各种电子产品。随着测试设备成本的降低，自动测试设备的应用也越来越广泛。导致自动化测试普及的另一个因素是，全球劳动力成本不断上升，导致人工测试成本上升。在需要专业技能的细分行业，寻找和培训合适的人员同样昂贵且具有挑战性。无论是高产量/低成本产品，还是低产量/高价值产品，所有类型的产品都在使用自动测试。决定使用哪种测试设备的因素取决于生产的产品类型。对于高产量/低成本产品，测试时间往往至关重要，因此节省几秒钟的测试时间是选择使用哪种测试设备的关键驱动因素。对于更复杂和高价值的产品，进行多次深度测试的能力更为重要；因此，测试设备往往更为复杂，成本也可能更高。
自动化值得投资吗？
企业领导者在开始引进新产品时需要做出的最大决定之一就是是否投资自动化测试。虽然近年来建立自动测试系统的成本有所下降，但仍是一笔不小的投资。尽管如此，一旦初始投资到位，还是有办法将其转化为节约成本的平台。通过设计和实施具有通用核心的测试站，可以在整个生产过程中轻松实现重复使用和循环利用。通用核心或通用测试站的关键在于将所有昂贵的仪器组合到一个基本单元中。在此基础上，围绕它们设计灵活的夹具就很简单了，只需根据需要将它们调入或调出，就能适应不同的产品和产品生命周期的不同阶段。
反对引进自动化测试设备的声音也可能来自企业内部，因为一些现有人员可能会认为引进新技术会威胁到他们的工作。当他们意识到他们工作中的平凡部分将被更令人兴奋的角色所取代，他们可以为企业创造更多价值时，这种感受到的威胁往往会得到扭转。如果处理得当，这种情况对所有相关人员来说都会变成一种积极的体验。
手动测试、半自动测试和自动测试之间的主要区别已经得到解决，但如何做出决定的问题依然存在。
要确定哪种策略最适合任何特定情况，需要回答一系列问题：
- 产品是低成本还是高价值？
- 会大量生产吗？
- 测试复杂还是相对简单？
- 它对最终客户的任务是否至关重要？
- 是否需要对 100%的设备进行测试，还是批量测试就足够了？
有了这些问题的答案，就能更好地决定是否应引入自动测试策略。对于生产低成本和简单电子产品的公司来说，自动化测试对于降低生产和测试成本至关重要。在这种情况下，让操作员手工测试每件产品的成本太高。在产品复杂或价值较高的情况下，由于测试产品复杂性所需的专业技术人员劳动力成本较高，自动化测试往往是有意义的。高价值产品的客户通常要求高水平的测试和记录流程，以确保质量的一致性。对于任务关键型产品，高质量和重复测试在生产的各个阶段都至关重要。从单个印刷电路板的测试，到子系统测试，最后到功能验收测试，每一级装配都应进行测试。这类产品的现场故障（即劣质成本）远比全面测试昂贵得多。
为了更好地理解并证明已讨论过的测试流程的差异，我们不妨举一个典型测试场景的例子。在上述示例中，需要测试的产品按三种测试流程中每种流程每次测试的潜在成本细分。决定最佳策略的关键计算是测试时间、操作员成本、设备成本和所需的工程开发（即软件设计）。示例假定，根据估算的固定成本、开发成本和测试时间，一条生产线每年生产 10,000 台产品。这些信息用于计算每单位的测试成本。本例中的关键成本是测试时间。随着时间的减少，每次测试的成本也会大幅降低。
人工测试需要更高的能力水平，因此操作员的成本也更高。需要训练有素的测试技术人员来执行测试。而半自动或全自动测试则不同，可以使用技能较低的操作员。(在这些情况下，操作员有可能同时与多台测试仪一起工作，但计算中没有使用这种多路复用假设。)上表中的示例为计算不同测试类型的情况提供了指导。在本例中，由于单位数量（每年 10,000 个），有理由从手动测试转为半自动测试，但不转为全自动测试。这是因为测试量足以证明某种形式的自动化是合理的，可以显著降低人工成本，但测试量还不足以证明全自动测试的昂贵成本是合理的。
成功的产品测试对质量至关重要，但也要付出代价。在决定产品测试应采用人工还是自动化时，必须根据上述所有考虑因素仔细权衡。良好的规划将带来有效的结果，并在改善整体结果的同时加快生产速度。
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