Optimale Testabdeckung bei Low-volume/High-mix-Fertigung Warum Turck für In-Circuit- Funktions- und Boundary-Scan-Test den CT300 Meteor einsetzt

Interface-Lösungen zum Trennen und Umformen, sowie Verarbeiten, Wandeln und Anpassen binärer und analoger Signale, modulare Remote-I/O-Systeme, Feldbuskomponenten für Prozessautomation und Ex-Bereich fertigt die Turck Gruppe in Halver im Sauerland. Für die Prüfmittelentwicklung und Produktion nutzt Turck In-Circuit-, Funktions- und Boundary-Scan-Tests mit dem CT300 Meteor von Dr. Eschke Elektronik und verbucht Kostenvorteile und Qualitätsverbesserungen.

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Analytisch haben Klaus Heil, Leiter Prüfmittelentwicklung bei der Turck Unternehmensgruppe und seine Kollegen die Testtiefe und Testabdeckung ihrer bisherigen Ex-Geräte in der Produktion untersucht. „Flying Probe Tester lassen sich nur gezielt in der Produktion nutzen, sind aber gut geeignet für Prototypen oder Kleinserien. Unsere bisher eigenen Funktionstest-Lösungen erreichten zwar eine akzeptable Testtiefe und Testabdeckung, dennoch sind wir, bezogen auf die Anforderungen bei Ex-Geräten, nicht bei einer 100%-igen Abdeckung angekommen. Deshalb haben wir uns für höhere Produktionsstückzahlen nach internen Versuchen und ausführlichen Benchmarks für die Testsysteme der Dr. Eschke Elektronik entschieden“, schildert Klaus Heil die Situation.

Hohe Flexibilität und schnelle Testabläufe gefordert

An die 6.000 unterschiedliche Produkte laufen von den Fertigungslinien am Standort Halver. Die eigentliche Herausforderung liegt in der Typenvielfalt mit ihren stets wechselnden Auflagen. Das wirkt sich besonders auch auf das kostensensitive Testen aus. Eine hohe Flexibilität wird damit zur Pflicht. Für den Bediener bedeutet das möglichst kurze Rüstzeiten mit wenigen Handgriffen und eine einfach strukturierte Bedienoberfläche des Testers. Für die Prüfmittelentwicklung stehen schnelle und sichere Testabläufe mit zuverlässigen und aussagekräftigen Ergebnissen im Vordergrund.

„Für uns war das Testsystem bisher wichtigsten Verbesserungen der letzten Zeit. Wir konnten damit nicht nur die Fertigungsqualität überprüfbar machen, sondern sind auch unserem Anspruch auf absolut zuverlässige Spitzenqualität unserer Produkte wieder ein Stück näher gekommen. Die Fehleranalytik wurde deutlich verbessert und hilft uns sehr, unsere Rolle als global führendes Unternehmen mit hoher Produktqualität und gleichzeitigen Kostenvorteilen abzusichern.“ betont Klaus Heil. Turck setzt in der Entwicklung und der Fertigung das Testsystem CT300 Meteor ein.

Hohe Variantenvielfalt der gefertigten Baugruppen

Bei den Fertigungsaufträgen bei Turck stehen die typischen Produktions-Inline-Tests mit Lotpastenkontrolle und AOI zur Verfügung. Nach der SMD-Strecke werden die Produkte je nach Komplexität und Montagebedarf auf unterschiedliche Wege geschickt. Neben Laserabgleichen und Funktionstests werden auch die In-Circuit-Tests durchgeführt und die Bediener müssen auf die erforderlichen Adapter im Adapterlager zurückgreifen. Bei der sehr hohen Anzahl der Turck-Artikel werden hier am Standort Halver etwa 6.000 gefertigt, wobei aufgrund der Varianten ca. 2.800 mechanische Adapter benötigt werden.

Setzet man die Kosten eines Adapters mit Erstellung und Debuggen auf 4.000 bis 5.000 € an, so werden im Lager erhebliche Werte bevorratet. Ebenfalls ist bei durchschnittlich 20 neuen Prototypen bzw. Produktänderungen je Woche das Einhalten von Designregeln sehr wichtig. Andererseits muss ein Teil der Adapter schnell angepasst oder auch komplett neu aufgebaut werden. Neben dem Zeitfaktor ist dies ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor.

Doch das hat die Prüfmitteltechnik um Thomas Gorka fest im Griff. Änderungen an vorhandenen Adaptern werden sorgfältig auf mögliche Modifikationen und deren Kostenauswirkungen geprüft. Mitunter ist es besser, einen Adapter zu verwerfen, wenn die Änderungen in keinem vernünftigen Kostenverhältnis ste-hen. Werden Leiterplatten komplett geändert oder neu konzipiert, ist in der Regel ein neuer Aufbau erforderlich.

Bereits in der Entwicklung wird der Test fixiert

Ein maßgeblicher Anteil am zügigen und kostengünstigen Entstehen der Prüfanwendung fällt der Entwicklung zu. Im frühestmöglichen Stadium der Schaltungsentwicklung wird über den Test und damit auch den Adapterbau entschieden. Schon in der Designphase lassen sich durch Einhaltung der DFT Design for Testability Regeln die optimalen Testverfahren für eine Baugruppe vorbereiten. Es ist mitunter auch sinnvoll, eine Leiterplatte einer Nachentwicklung zu unterziehen, um die Test- und Kontaktierfähigkeit zu optimieren.

Mit einem Testverfahren allein lassen sich nicht alle möglichen Fehler auf einer Baugruppe prüfen. Dazu sind verschiedenste Testverfahren erforderlich, die bereits während des Entwicklungsprozesses in die Teststrategie einfließen. Letzten Endes müssen sich Wirtschaftlichkeit und Fehlerabdeckraten optimal ergänzen.

Die Crux dabei: Jedes Testverfahren erfordert andere DFT Regeln. Nur so lassen sich Entwicklung und Testbarkeit unter einen Hut bringen. An dieser Stelle ist die Entwicklung besonders gefordert; denn sie muss letztlich sicherstellen, dass in der Produktion mit ihren Vorgaben wirtschaftlich getestet werden kann. Das setzt wiederum frühzeitiges interdisziplinäres Handeln voraus.

Der Projektleiter aktiviert die Besprechungen so frühzeitig, dass zu dem Zeitpunkt weder Kosten für „fehlende, prozessbedingte“ Entwicklungsarbeiten, Testsysteme und/oder Adapterlösungen und Prüfprogramme angefallen sind. Dazu gibt es zu den verschiedensten Projektphasen die Meilensteingespräche, in denen die technischen Rahmenbedingen kommuniziert werden.

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