Automatisierter Hard- und Softwaretest Testkosten senken: Die Vorteile von Robotic Process Automation (RPA)

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Elektrische und elektronische Produkte müssen während ihres Produktlebenszyklus über aktuelle Hard- und Software verfügen. Damit die Testkosten während der gesamten Entwicklung nicht ausufern, kann die robotergestützte Prozessautomatisierung (RPA) helfen.

Wenn ein neues Bauteil in ein Produkt eingebaut wird, müssen die Hersteller es auf seine technischen Eigenschaften überprüfen. Wird in einer elektronischen Schaltung beispielsweise ein kleines Bauteil durch ein kostengünstigeres oder ein leistungsfähigeres Bauteil ersetzt, so sind erneut Tests notwendig. Das gilt nicht nur für Bauteile, sondern ebenso für Software. Hintergrund ist, dass viele Produkte durch Software gesteuert werden, so dass die Leistung auf der von der Software gemessenen zulässigen Leistung des Entwurfs basiert.

Bei drahtlosen Lösungen kann dies einen zusätzlichen Schritt in der Forschung und Entwicklung bedeuten. Um sicherzustellen, dass die in den Wireless-Normen vorgeschriebenen Grenzwerte nicht überschritten werden, müssen oft viele Tests wiederholt werden.

Zeitaufwendig sind sowohl Design, Tests und Verifizierung. Sie wiederholen sich und sind kostspielig. Die Aufgabe der Validierungsingenieure besteht darin, zu gewährleisten, dass sich die Entwürfe in anspruchsvollen Umgebungen bewähren und gleichzeitig die Herstellungs- und Verifizierungskosten zu senken. Bild 1 zeigt ein Beispiel für die Entwicklung im Produktlebenszyklus. Jeder Schritt erfordert Tests, Fehlersuche und Verifizierung. Bei vielen Anwendungen kann die Effizienz durch Automatisierung gesteigert werden.

Robotic Process Automation (RPA) kann dazu beitragen, sich wiederholende und manuelle Aufgaben beim Testen zu reduzieren, beispielsweise wenn in Softwareanwendungen geklickt werden muss oder Testgeräte ausgetauscht werden müssen. RPA beschleunigt die Hardware-Validierung, da Ingenieure während wiederholter Tests an anderen Projekten oder Aufgaben arbeiten können. Doch bevor beurteilt werden kann, ob RPA den Design-Validierungsingenieuren Zeit spart, müssen zunächst die Tests und die damit verbundenen Kosten betrachtet werden.

Zeitaufwand und Kosten, wenn Hardware verifiziert und getestet wird

Was den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwurfsprüfung betrifft, so gibt es viele sich wiederholende Aufgaben:

• Testen der Hardware unter Bedingungen, die eine reale Umgebung simulieren.

• Verifikation der Hardware, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen, den Anforderungen der Benutzer und den geltenden Umweltbestimmungen entspricht.

• Hardware-Debugging, um sicherzustellen, dass die Hardware unter normalen und außergewöhnlichen Bedingungen erwartungsgemäß funktioniert.

• Sicherstellen, dass geeignete Sicherheitsmaßnahmen vorhanden sind und diese den relevanten Safety- und Securitystandards entsprechen.

Der Zeitaufwand und die Kosten für die verschiedenen Tests variieren in Abhängigkeit von dem Projekt oder der Aufgabe. Beispiel: Ein Test dauert drei Stunden. Mit den genannten sich wiederholenden Aufgaben würde das für die vier Tests eine Gesamtarbeitszeit von zwölf Stunden pro Testingenieur ergeben.

Bei der Schätzung wird davon ausgegangen, dass die Testingenieure alle Schritte korrekt ausgeführt haben, dass alle Messergebnisse wie erwartet ausgefallen sind und dass bei den Änderungen und Anpassungen der Instrumentierung keine Fehler aufgetreten sind. Wenn dies nicht der Fall ist, kann sich die Zeit für eine Prüfung von drei Stunden auf vier oder fünf Stunden verlängern. Die Automatisierung von sich wiederholenden Prozessen kann dem Ingenieur viel Zeit sparen.

Auwand Test: Messgeräte tauschen und Prüfköpfe sowie Hardware wechseln

Die Validierungsingenieure führen jede Messung in einer genau konfigurierten Umgebung durch. Nach einer kurzen Unterbrechung zur Vorbereitung der nächsten Testumgebung erfolgen dieselben Tests erneut. Das wird so lange wiederholt, bis jedes Szenario getestet wurde.

Bild 2 zeigt ein Beispiel für den Arbeitsablauf bei der Verifizierung der Hardware eines Test­objekts. Während des gesamten Prozesses müssen die Ingenieure Messgeräte austauschen, Prüfköpfe und Hardware wechseln und Einstellungen anpassen. Nicht bei jedem Test werden die gleichen Messgeräte oder die gleiche Software verwendet, und der Wechsel dieser Komponenten verzögert die Tests.

Mehr Tests erhöhen die Projektzeit und treiben die Kosten

Keine Testumgebung gleicht der anderen und es befinden sich immer mehrere Messgeräte auf einem Prüfstand. Wenn die Software oder die Instrumentierung während des Tests nicht unterstützt werden, kann das zu Problemen führen, und in solchen Fällen kann der Zeitaufwand pro Aufgabe erhöht werden, da Geräte ausgetauscht werden müssen oder Zeit verloren geht, wenn neue kompatible Geräte bestellt werden müssen, was wiederum Kosten verursacht.

Die Ausweitung auf zehn oder 20 Aufgaben pro Konfiguration kann ein Projekt verzögern und seine Kosten in die Höhe treiben. Die tatsächlichen Kosten für Entwicklungs- und Verifikationstests in Forschung und Entwicklung werden sichtbar, wenn die einzelnen Aufgaben genauer betrachtet werden. Bei jedem Test gibt es jedoch immer das gleiche Problem, das Kosten verursacht: die Arbeitszeit.

Hindernisse bei der Testoptimierung

Jedem Unternehmer ist klar, dass ein Projekt oder eine Aufgabe, die viel Zeit kostet, auch teurer ist. Eine übereilte oder ungenügende Materialprüfung kann schwerwiegende Folgen haben. Daher ist der beste Weg, den Zeitaufwand pro Aufgabe zu reduzieren. Großvolumige Testumgebungen verlangen nach Effizienz. Die einzelnen Messschritte müssen schneller ausgeführt werden.

Um die Tests zu optimieren, müssen die Entwickler alles kontrollieren können. Die Testingenieure kennen einige Hindernisse bei der Testoptimierung:

• Messtechnische Lösungen können von unterschiedlichen Herstellern stammen.

• Vorkonfigurierte Analyseroutinen sind oft langsam und unflexibel.

• Testsoftware-Anwendungen nehmen mehr Messungen vor als notwendig.

• Der Einsatz von Prüfgeräten für parallele Analysen kann komplex und ineffizient sein.

Bei jedem Prüfschritt besteht die Gefahr des menschlichen Fehlers. Innerhalb der Grenzen der Optimierung besteht die Gefahr von Fehlern, wenn die Ausrüstung gewechselt wird oder wenn zwischen den Messungen falsche Eingaben gemacht werden. Viele langwierige, sich wiederholende Aufgaben können dazu führen, dass Ingenieure kleine Eingriffe in den Prozess übersehen.

Diese scheinbar unbedeutenden Dinge können zu erheblichen Fehlern bei Verifizierungstests führen und das Risiko menschlichen Fehlverhaltens erhöhen. Treten solche Fehler auf, benötigen Ingenieure mehr Zeit, um die Tests zu wiederholen. Das erhöht die Entwicklungskosten und den Zeitbedarf für F&E. RPA kann helfen, das Debugging und die Validierung zu beschleunigen und gleichzeitig das Risiko von menschlichen Fehlern zu verringern. Durch die Automatisierung wird das Risiko minimiert, dass minimale Anpassungen übersehen werden, da jeder noch so langwierige Schritt ausgeführt wird.

Anforderungen an die verwendete Software zur Automatisierung

Wie kann RPA in der Welt der Test-Instrumentierung angewendet werden? Mit RPA müssen komplexe Testabläufe durch Parametrisierung konfiguriert und erstellt werden. Eine Automatisierung ist ineffizient, wenn die Mitarbeiter selbst Änderungen vornehmen müssen. Wenn kein Testingenieur vor Ort ist, muss die Software-Automatisierung einen Remote-Zugriff erlauben, damit jemand den Teststatus überprüfen und Parameteränderungen vornehmen kann.

Der Einsatz von Messgeräten verschiedener Hersteller ist eine weitere Schwierigkeit bei der Automatisierung und ein Hemmnis für die weitere Optimierung. Letztendlich sind alle Anforderungen an sich schon eine anspruchsvolle Aufgabe, aber wenn ein Ingenieur den gesamten Code zur Ausführung des Prozesses selbst schreiben muss, führt das zu zusätzlichen Kosten, Zeitaufwand und ist außerdem ineffizient. Daher sollte die Automatisierungs-Software die Aufzeichnung, Wiedergabe und parallele Nutzung des Automatisierungstests ermöglichen. Der Software-Code sollte nicht manuell erstellt werden müssen.

Halbierte Testzeiten und fertige Projekte

Die Ingenieure benötigen viele Stunden, um während eines Tests verschiedene Messungen vorzunehmen. RPA kann sie bei der Ausführung wiederholter Tests unterstützen – sowohl durch die Änderung der Messparameter der Instrumentierung als auch durch den Wechsel zwischen Softwareanwendungen, um verschiedene Messungen durchzuführen. Das erhöht die Leistung und Effizienz und ermöglicht es den Prüfingenieuren, sich auf ihr nächstes Projekt zu konzentrieren.

Aus zwölf Stunden für vier Aufgaben können zwölf Stunden für acht Aufgaben werden, wodurch sich die Testzeiten halbieren und Projekte rechtzeitig oder sogar früher abgeschlossen werden können.

* Andrew Herrera Produktmanager ist für HF-Komponenten bei Keysight Technologies zuständig.

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