Stellen wir uns vor, es gibt eine Testsoftware, die einen Industriestandard „Testsoftware“ darstellt, und die alle grundlegenden Anforderungen an eine entwicklungs- und produktionstaugliche Testsoftware erfüllt und damit den Planern, Anwendern und Anbietern von Testsoftware die Arbeit erleichtert.
Während man bei der Auswahl der Hardware auf verfügbare Instrumente (COTS) zugreift, gibt es bei der Auswahl der Software in jeder Firma, eventuell sogar innerhalb der Firma noch von Abteilung zu Abteilung, individuelle Lösungen. Man geht davon aus, dass die spezifischen Anforderungen einmalig sind und spezielle Lösungsansätze von Testabteilungen nur für die eigenen Probleme passen. Diese Lösungen sind wegen grundlegender, konzeptioneller Unterschiede nicht vergleichbar mit dem im Folgenden beschriebenen Entwurf eines Industriestandards.
Viele Ansätze basieren direkt auf einer Programmiersprache, besitzen keine durchgängige Struktur, benötigen umfangreiche Zusatzentwicklungen und haben ihre einzige Zielsetzung in der Ausführung von Testsequenzen. Der Testprozess insgesamt wird vernachlässigt.
Definition eines Industriestandards „Testsoftware“
Mit der Tecap-Testsoftware existiert bereits eine Plattform mit Eigenschaften, die denen eines sinnvollen Industriestandards „Testsoftware“ bereits sehr nahe kommen. Der Workbench Explorer zeigt beginnend mit dem Testplan die Funktionen, die einen fehlerfreien, schnellen und effektiven Arbeitsablauf unterstützen.
Der Testprozess
Um einen Standard für eine Testsoftware zu schaffen, ist das Augenmerk auch auf die im Herstellungsprozess vorhandenen Prozessparameter zu legen, die ebenfalls standardisiert werden müssen, wenn der Testprozess in sich schlüssig und konsistent sein soll. Einige dieser Elemente sind:
- Testdatenerfassung,
- Ansteuerung der Testhardware,
- Schnittstellen zu Automaten und Handlingsystemen,
- Weiterverarbeiten der Testergebnisse,
- Datenbankanbindung,
- Integration in den Produktionsprozess (MES) z.B. für Losgröße 1 Testprozess sowie
- Operatorinterfaces.
Formalisierte Testdatenerfassung
Um möglichst bereits mit Entwicklungsbeginn die Anforderungen der Prüftechnik berücksichtigen zu können, ist die Art und Weise der Testdateneingabe definiert. Die Spezifikation kann ein Textfile, ein Word- bzw. Excel-File sein oder auf Basis eines Requirements-Management-Tools erstellt werden. Die Testdatenerfassung kann manuell erfolgen oder akzeptiert über die entsprechende Schnittstelle die unterschiedlichen Formate für eine automatische Eingabe.
Ein weiterer wichtiger Schritt ist die Erzeugung des Prüfprogramms aus der Testspezifikation mithilfe eines automatischen Programmgenerators (APG), der anhand der gegebenen Testfallspezifikationen ein Rahmenprogramm erzeugt.
Zusätzlich kann man mit diesen Vorgaben das Prüfsystem definieren und die Programmentwicklung starten. Das Prüfprogramm, weitere Varianten mit geänderten Spezifikationen, werden über dieses Testdatenerfassungs-Tool geplant und verwaltet.
Das Testspezifikations-Eingabetool erfasst die für den Test notwendigen Daten komplett, wie z.B. die Eingabe eines Testparameters mit automatisch zugeordneter Test-ID, Testnummer, Name, Limits oder die Gut-Schlecht-Bewertung. Diese Eingaben können in diverse Formate wie XLS oder als PDF exportiert werden und sind die Basis für den APG sowie für die Ergebnisanzeige, den Ergebnisausdruck und für die Datenablage lokal im System oder dem Data Warehouse.
Variantendefinition und Verwaltung
Um möglichst ohne programmatische Änderungen am vorhandenen Quellcode auszukommen, erfordert die Variantenvielfalt viel Aufwand für die Prüfplanung bei der Umsetzung im Produktionsablauf. Um dies im Griff zu halten, ist das Testprogramm für diese Aufgabe mit entsprechenden Funktionen ausgestattet. Die Variantendefinition erfolgt ohne Änderung des Quellcodes.
Ansteuerung der Testhardware
Instrumente ansteuern klingt einfach und wird auch von den Herstellern der Instrumente so dargestellt. Der Anspruch automatischer Prüfsysteme an die Integrationsfähigkeit der Instrumente ist aber mehr als nur den Steuerbus über die Low-Level-Treiber zu bedienen.
Die Testsoftware erlaubt die Ansteuerung des Instruments auf hohem Bedienniveau über alle Busse, die das Instrument dafür bereitstellt (USB; IEEE, RS232, LXI, PXI,…usw.). Der Vorteil liegt hier in der Einmaligkeit der Integration, mit der die Testsoftware das integrierte Gerät umgehend für alle Nutzer verfügbar und einfach anwendbar macht. Ein Subsystem innerhalb der Testsoftware verwaltet die Instrumente.
Verfügbarkeit der Instrumente
Der Anwender kann sich sein Instrument aus einer Bibliothek (Open Source „Standard Testsoftware Community“) auswählen, in der alle Anwender ihre Erfahrungen mit Kollegen aus anderen Firmen teilen. Wer schon einmal den Versuch unternommen hat, ein Instrument in die eigene Applikation zu integrieren, kann sich vorstellen, welche Zeitersparnis und Qualitätsverbesserung dies bringt. Man vermeidet den Aufwand und nutzt das Instrument auf hohem Level und nicht nur mit rudimentären und z.T. kryptischen Befehlssätzen.
Neben den Messinstrumenten gehören auch die Steuerungen der Automaten und Handlingsysteme in diese Bibliothek. Selbst in der testintensiven Halbleiterindustrie ist es nicht selbstverständlich, dass Handlingsysteme mit standardisierten Schnittstellen ausgestattet sind. In der Elektronikproduktion sind diese Anlagen ausschließlich projektorientiert und oft sehr schwierig zu integrieren. Auch wenn es hier keine Standardisierung gibt, bietet die Software die notwendigen Eingabemasken für ein optimales Zusammenwirken von Software und Handlingsystemen.
Datenbankanbindung und Datenverarbeitung
Die Software setzt auf einer lokalen Datenbank auf. Eine Anbindung an ein MES oder an ein Data Warehouse ist ohne Aufwand möglich. Für die weitere Verarbeitung der Daten für Prozesslenkung oder im Rahmen eines Traceability Systems lässt sich die Datenstruktur anpassen. Ist das Prüfsystem in ein Manufacturing Execution System (MES) integriert, werden die zentral verwalteten prüfspezifischen Daten von der Software automatisch übernommen. Bei einem „Losgröße 1“ Testablauf holt sich das Testprogramm, ausgelöst durch die Identifikation des Prüflings z.B. durch Barcode, die Testdaten zur weiteren Verarbeitung aus der zentralen Datenhaltung (Data Warehouse).
Infrastrukturelle Anforderungen
Neben den externen Einflussgrößen führt die Testsoftware alle Funktionen, die innerhalb des Testprozesses auftreten, aus, ohne dass es einer Zusatzprogrammierung bedarf. Diese infrastrukturellen Anforderungen umfassen die gesamte Vernetzung aller Softwaremodule, deren sinnvolles Zusammenwirken mit möglichst einfacher Bedienung und die fehlerfreie Eingabe von Daten und Befehlen. Dies beginnt mit dem Einrichten und dem Organisieren des Testprojekts, wie z.B. Speicherpfade definieren und Versionen verwalten.
Anwendungsoptimierte Operator-Interfaces
Zur Erstellung von Operator Interfaces stehen vorgefertigte grafische Oberflächen zur Verfügung oder können einfach erstellt werden. Offene Schnittstellen, Bibliotheken für grafische Komponenten sowie Einbindung von optischen Geräten zur Befehlseingabe (Barcode, 2D-Code) sind vorhanden und lassen sich beliebig einsetzen.
System-Setup
Um bei den eingesetzten Prüfplätzen einen hohen Auslastungsgrad zu erreichen, müssen Testprogramme auf mehreren Systemen lauffähig sein. Den unterschiedlichen Hardwarevarianten der Prüfanlagen können auch noch Prüflingsvarianten zugeordnet sein. Dies wird ebenfalls über die Testsoftware verwaltet.
System- und Programmdefinitionen sind den jeweiligen Varianten zugeordnet und beinhalten beispielsweise Informationen über die Anzahl der parallel kontaktierten Prüflinge. Im Datalogging-Setup wird entschieden, wie Daten abgelegt werden, ob als Log-Eintrag in der Datenbank oder Report auf einem Datenserver. Neben der Spezifikation ist im Setup auch die Auswahl der Systeminstrumente abgelegt. Besonders die Information der virtuellen Instrumente ist für die flexible Auswahl der unterschiedlichen Systemkonfigurationen notwendig.
Sinnvoll für die Programmentwicklung
Dazu gehören die Simulation und komfortable Möglichkeiten, das Testprojekt auch ohne Testsystem, also offline, erzeugen und debuggen zu können. Offene Schnittstellen in Verbindung mit dem Software Development Kit (SDK) sowie ein Produktionsfreigabeprozess mit integrierter Plausibilitätsprüfung stellen weitere Hilfen dar.
Sinnvoll für den Produktionstest
Vorgegebene Prozeduren der Testprogrammablaufsteuerung für den Einzelplatztest sind ebenso sinnvoll wie für den Paralleltest. Hier zählen parallel-sequenzielle Konzeote, wie z. B. Rundtakt, und die lokale Datenauswertung mit Online-Statistik, Prüfmittel- und Prozessfähigkeitsanalyse, Trendanalyse.
Der Workbench Explorer
Tecap ist konsequent entsprechend Separation-of-Concerns entwickelt und strukturiert worden. So gibt es für jede spezifische Einzelaufgabe konkrete Arbeitsbereiche, die auf den Workflow optimierte Ein-Ausgabefenster anbieten. Damit sich der Applikateur problemlos durch alle für das Projekt aktiven Funktionen der Software navigieren kann, stellt der Tecap Workbench Explorer alle Projekt- und Programmkomponenten übersichtlich dar. Der Bildschirmausschnitt zeigt die Struktur der zur Bearbeitung geöffneten Fenster.
Schlussbetrachtung
In der Branche sind mit großer Wahrscheinlichkeit die meisten Anforderungen an die Qualitätssicherung von Firma zu Firma identisch. In Anbetracht dieser Tatsache ist eine übergreifende Standardisierung möglich, ja sogar sinnvoll. Diese Standardisierung hätte nicht nur für die interne Prüftechnik, sondern auch für Lieferanten von schlüsselfertigen Systemen große Vorteile. Besonders bei projektbezogenen Lösungen könnte man mithilfe einer einfach zu bedienenden Standardsoftware den erheblichen Kostendruck vermeiden.
Softwaremodule oder Teilprogramme werden nicht mehr über Copy & Paste multipliziert und Quick & Dirty zu einer Softwarelösung zusammengefügt. Die immense Vielfalt von unterschiedlichen und inkompatiblen Lösungen, die es zu betreuen und zu pflegen gilt, wird vermieden.
Martin Zapf
(hb)
