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Selbstbau oder Kauf?

Prüfgeräte für die Prüfung von elektronischen Flachbaugruppen
Selbstbau oder Kauf?

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Nachdem elektronische Flachbaugruppen nicht fehlerfrei gefertigt werden können, muss leider ein hundertprozentiger Test erfolgen. Die Ursachen liegen in der Fehlerrate, die zwischen 3 und 40 % liegt, je nach der verwendeten Technologie, der Komplexität der Flachbaugruppe und der Erfahrung des Entwicklers bzw. Layouters. Fast jedes Unternehmen hat aufgrund dieser Problemstellung darüber nachgedacht, Eigenlösungen für die Prüfung der elektronischen Flachbaugruppen für den Eigenbedarf zu bauen.

Peter Reinhardt, Geschäftsführer/Inhaber, REINHARDT System- und Messelectronic GmbH

Da viele sehr kreative Ingenieure in diesem Bereich tätig sind, ist natürlich einiges an Lösungen entstanden, die jedoch in über 90 % der Fälle für ein momentan aktuelles Problem entwickelt wurden – bei einem allgemein sehr breiten Spektrum in unserer Fertigung mit leider begrenzten Stückzahlen. Die Ablaufsteuerung mit den Stimulierungs- und Messmöglichkeiten wurde entweder über Handweiterschaltung und die Verwendung externer Stimulierungs- und Messgeräte oder eines PCs verwirklicht. Damit werden die wesentlichsten Parameter, welche momentan zu erdenken waren, geprüft. Die Prüfschärfe solcher Lösungen liegt jedoch selten über 50 bis 70 % und lässt natürlich eine große Anzahl möglicher Fehler unberücksichtigt.
Heute steht marktüblich von der allgemeinen Messtechnik und Software eine große Reihe von Modulen für die entsprechenden Stimulierungs- und Messaufgaben zur Verfügung. Sie werden mit der entsprechenden PC-Technik verbunden in der Hoffnung, dass mit der mitgelieferten Software dann eine Prüflösung entsteht, die den Aufgaben möglichst gerecht wird.
Reinhardt arbeitet seit über 28 Jahren im Bereich automatisches Prüfen für elektronische Flachbaugruppen. Die Firma hat Software für die derzeit übliche, aber auch kommende Technologie, in die mehr als 25 Mann-Jahre eingebracht wurden, um den Problemstellungen der heutigen Zeit gerecht zu werden. Es ist daher vermessen und ein Unding, ohne jahrelange Erfahrungen im automatischen Prüfen von Flachbaugruppen Software zu erstellen, die eine Aufgabe wie die des automatischen Tests von elektronischen Flachbaugruppen auch nur annähernd lösen kann.
Selbst das beste Funktionstestsystem, das heute marktüblich erworben werden kann, wird bestenfalls 90 % der vorhandenen Fehler abdecken. Der Grund dafür liegt einfach darin, dass sich derjenige, der das Prüfprogramm erstellt, leider nur eine begrenzte Anzahl von Fehlern vorstellen kann, für die er dann den entsprechenden Prüfschritt entwickeln kann. Bei Testlösungen auf PC-Basis mit marktüblichen Stimulierungs- und Messkarten wird sich dann der Softwareaufwand um das 20– bis 50-fache erhöhen, nur um einige wenige Prozent Prüfschärfe zu erreichen.
Um die Prüfschärfe bei relativ überschaubarem Aufwand trotzdem weiter zu erhöhen und besonders bei Fertigungsfehlern auch die Fehlerortung zu vereinfachen, ist ein Incircuittest von absoluter Notwendigkeit.
Der Incircuittest
Der Incircuittest hat die Aufgabe Kurzschlüsse, aber auch Unterbrechungen von Leiterbahnen, zu erkennen, sie möglichst vollgrafisch auf dem Bildschirm darzustellen, um eine Fehlerbeseitigung möglichst einfach und schnell zu realisieren und die bestückten Bauteile in ihrer Position, ihrem Wert und ihrer Polarisierungsrichtung sicher zu überprüfen.
Mit diesem Verfahren ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Prüfling zu über 95 % funktionsfähig ist, gegeben. Durch einen nachfolgenden Funktionstest kann der derzeit höchstmögliche Grad an Funktionssicherheit erreicht werden. Leider bieten die Firmen, die Stimulierungs- und Messmodule anbieten, noch kein entsprechend qualifiziertes Incircuittestmodul an, welches den Incircuittest so sicher wie möglich verwirklicht.
Die Fehlerortung
Die Fehlerortung ist bekannterweise im Funktionstest fast gar nicht oder nur sehr erschwert möglich, da zwischen dem Eingangskontakt und dem Ausgangskontakt der Steckerleiste durchaus mehr als 50 Bauteile liegen können, die alle für die Nicht-Funktion verantwortlich sein können. In diesem Fall sind die Leistungsfähigkeiten des Incircuittests absolut unverzichtbar, weil so der Fehlerort, ob Lötkurzschluss oder Bauteildefekt, vollgrafisch dargestellt wird und dann z.B. auch mit dezentralen Reparaturstationen von angelerntem, zuverlässigem Personal beseitigt werden kann.
Gerade bei der Entwicklung und Erstellung von automatischen Prüfsystemen wird in der Industrie täglich das Rad neu erfunden. Dafür werden hoch qualifizierte, engagierte Entwickler und Ingenieure eingesetzt, die die Aufgabenstellung fast immer unterschätzen. Zwar sind 70 – 75 % der gesetzten Prüfsystemziele in relativ kurzer Zeit entwickelt, aber die restlichen 25 – 30 % werden nie oder nach sehr langer Weiterentwicklungszeit umgesetzt, ohne jemals auch nur im Entferntesten an die Leistungsfähigkeiten eines professionellen Testsystems heranzureichen. Dabei kann die Software nur sehr eingeschränkt sein und mit sehr hohem Aufwand an Wissen und an Zeit erstellt werden, wobei darüber oftmals mehrere Wochen oder Monate ins Land gehen. Die Entwicklungskapazität der Mitarbeiter steht dann für den eigentlichen Prüf- und Fertigungsbetrieb nicht zur Verfügung.
Das Gangbarmachen der markterhältlichen Stimulierungs- und Messmodule basiert auf den Unterlagen, dem Fachwissen und dem Support der Herstellerfirma. Ein Support vom Hersteller ist allgemein nicht üblich und wenn, nur eingeschränkt.
Die Instandhaltung solcher Prüfeinrichtungen wird am Entwickler dieser Prüfeinrichtung hängen bleiben, der somit für weitere profitable Entwicklungsaufgaben nicht mehr zur Verfügung steht. Sollte diese Person dank ihrer sehr guten Leistung befördert werden, krank werden oder die Firma verlassen, ist die Investition als verloren zu betrachten, da eine Dokumentation in allgemein verständlichem Format wohl nicht vorhanden sein dürfte. Auch der Begriff Jobsicherung muss in diesem Zusammenhang genannt werden, denn auch solche Überlegungen von Angestellten blockieren immer wieder diese wichtigen Investitionen. Die Kalibrierung und der Einsatz dieser Selbstbauten nach den üblichen ISO9000-Vorschriften ist leider nicht gegeben und so können diese Prüflösungen auch nicht für ein allgemeines Qualitätssystem eingesetzt werden. Die Schulung und das weitere Ausbilden für Programmieraufgaben mit dieser Einrichtung dürfte bei dieser kostbaren Person wohl so teuer sein, dass das nur einmalig vorhandene Fachwissen leider nicht weitergegeben werden kann.
Sollten aus irgendwelchen Gründen die marktüblichen Stimulierungs- und Messmodule mit Lebenszeiten von typisch 1 bis max. 3 Jahren durch Defekte zum Ausfall kommen, kann, wenn überhaupt, nur der Hersteller dieser Baugruppe sie noch instandsetzen. Man kann jedoch davon ausgehen, dass nach 3 Jahren eine Instandsetzung nicht mehr möglich ist. es wird dann eine neue Stimulierungs- bzw. Messkarte angeboten, die in Software und Hardware nicht mehr der alten Karte entsprechen wird und so eine Softwareumstellung des Selbstbausystems zwingend erfordert mit Kosten von vielen Wochen und Monaten.
Adaptionen
Da der Test von elektronischen Flachbaugruppen ohne Kontaktierung nicht möglich ist, muss zur Lösung des Prüfproblems ein Adaptionssystem gewählt werden, das bei Umrüstung auf andere Prüflinge ausgetauscht und variiert werden kann. In diesem Fall wäre es gut, wenn auf eine Universaleinmalschnittstelle zurückgegriffen werden könnte, welche die Rüstzeit in einer Minute ermöglicht. Bei Selbstbausystemen ist das leider nicht möglich und so werden sehr teuere Adaptionssysteme und Rüstzeiten notwendig.
Bei marktüblichen Prüfsystemen wie sie Reinhardt liefert, z.B. ATS-KMFT 670, werden neben dem eigentlichen Tester, der ein extrem breites Lösungsspektrum für alle Aufgaben bietet, auch noch Adaptionssysteme geliefert, die in typisch einer Minute auf die neu zu prüfende Flachbaugruppe umrüsten lassen.
Bei marktüblichen Testsystemen kann die Programmerstellung von Facharbeitern erfolgen und benötigt für den Incircuittest typisch 3 bis 5 Stunden und für den Funktionstest typisch 1 Tag. Bei Selbstbaugeräten ist der Incircuittest nicht möglich und der Funktionstest wird viele Wochen und Monate beanspruchen, jedoch von wesentlich höher qualifiziertem Personal.
Time-to-Market
Es ist kein Geheimnis, dass die Zeit zum Erstellen einer Prüflösung heute immer knapper wird, da man gezwungen ist, Produkte entsprechend schnell in den Markt zu bringen. Die Entwicklung, die Produktion und die Prüfung der Baugruppe muss daher angepasst werden. Beim ATS-KMFT 670 liegt die Adaptererstellung und Incircuit-Testprogrammerstellung bei typisch einem Arbeitstag und weitere Funktionsprogrammerstellung bei einem weiteren Arbeitstag, während bei Selbstbaulösungen von wesentlich höher qualifiziertem Personal Wochen und Monate ins Land gehen, bis Lösungen erstellt sind und bei Änderungen, die absolut sicher anstehen, weitere Wochen benötigt werden.
Beim ATS-KMFT 670 kann zu jedem Zeitpunkt, auch noch nach 20 Jahren, eine Schulung für die Programmierung und den Betrieb des o. g. Testsystems erfolgen, falls gewünscht auch vor Ort beim Kunden. Bei Eigenbauten kann das nur der Entwickler tun, was aber durch die komplexere und weniger transparente Software einen wesentlich höheren Aufwand bedeutet. Es kann jederzeit auf den werkseigenen Service zurückgegriffen und mit Hilfe des Telefonservice, aber auch des Vor-Ort-Service innerhalb von 24 Stunden die Instandsetzung ausgeführt werden. Bei selbstgebauten Testsystemen liegt der Service zunächst in der Hand des Entwicklers, ob er noch existent ist oder zur Verfügung steht und mit gleicher Priorität beim Hersteller der Baugruppen.
Beim ATS-KMFT 670 gibt es ein Kalibrierpaket, bestehend aus Hardware und Software.Damit kann jederzeit ein Selbsttest aller Funktionen und die Kalibrierung nach ISO9000 in wenigen Minuten ausgeführt werden. Bei Selbstbauten ist das überhaupt nicht möglich. Über die kostenlose Hotline können Testprobleme mit den Entwicklern besprochen werden
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