De la production allégée à l’industrie 4.0
La définition d’une stratégie de test est l’un des aspects les plus vastes et les plus complexes de la production électronique. Sa gestion est principalement déterminée par la combinaison de deux aspects : le premier est lié aux questions techniques/de production, le second est le coût. L’évolution rapide et continue du marché a d’abord conduit au développement du concept de « Lean Production » et, plus récemment, à la philosophie de l’Industrie 4.0. Lean Production, est un ensemble de techniques de suivi des entreprises, visant à améliorer les processus d’entreprise, à réduire les coûts de main-d’œuvre et, surtout, les déchets. Industrie 4.0, présenté pour la première fois lors de l’exposition de Hanovre en 2011, enrichit le concept de Lean production pour inclure le développement de processus automatisés et numérisés, permettant de collecter, canaliser, traiter et exploiter toutes les données et informations que les machines sont capables de fournir. Industrie 4.0 s’appuie sur les fondements de la Lean Production, tout en améliorant l’efficacité et la coordination d’une production dynamique, efficace et autogérée.
L’industrie 4.0, qui n’inclut pas le concept de « Lean », risque de devenir une technologie avancée qui numérise les inefficacités. Aborder le thème de la « production allégée » en même temps que le paradigme de l’Industrie 4.0 signifie repenser le développement de l’entreprise par des investissements dans la connectivité et la numérisation. Les solutions numériques connectées aident à maximiser les profits en réduisant les coûts de mise en place des chaînes de production, en tirant parti de systèmes faciles à adapter à l’évolution continue de l’électronique.
Test distribué
Compte tenu de la grande variété d’approches pour tester les produits électroniques aux différents stades du cycle de test de production, le choix du bon équipement de test automatique nécessite une bonne compréhension de ses caractéristiques et de ses capacités. Le choix des technologies pour les tests de production repose principalement sur deux types de systèmes : les testeurs sur lit de clous ou les sondes mobiles.
Généralement, lorsque les spécifications du produit exigent l’exécution de différents types de tests, on suppose que la meilleure solution est de s’appuyer sur un seul testeur « polyvalent », qui dispose d’un ensemble de ressources matérielles et logicielles capables d’exécuter un programme de test complet. Cependant, ce choix signifie généralement une complexité globale accrue du système et un degré de spécialisation plus élevé, ce qui peut pénaliser son efficacité : les opérations de test sont sérialisées, de sorte que pendant qu’une ressource exécute un test, les autres doivent attendre qu’il soit terminé pour passer au test suivant.
Le concept de mise en œuvre d’une solution de test distribuée est basé sur l’intégration de systèmes distincts et modulaires, chacun d’eux étant dédié à l’exécution d’une partie de l’application déterminée par les spécifications du produit. Cette approche modulaire facilite la spécialisation de chaque système en fonction des exigences du client, ce qui ne nécessite qu’un investissement limité, voire aucun, lorsque le produit sortant de la chaîne de production change. Dans une solution de test distribuée, toutes les ressources travaillent en parallèle, accomplissant leur tâche spécifique, tout comme une chaîne de montage.
Une étude de cas
Dans notre étude de cas, le défi consistait à définir une solution intelligente spécialisée pour tester les systèmes de vision intérieure des automobiles, mais conçue et mise au point pour être flexible et capable de tester tout type de panneau ou de planche.
- L’analyse de rentabilité en question a conduit à la définition d’objectifs, qui sont résumés en trois points essentiels.
- Assurer une couverture maximale des tests tout en respectant le temps de prise défini en fonction des volumes.
- Possibilité de tester différents produits simultanément et indépendamment.
- Minimiser les temps d’arrêt des machines en cas d’opérations de maintenance corrective.
Le résultat final est une ligne très efficace, avec un encombrement au sol compact et optimisé et une conception symétrique, conçue à la fois pour des opérations autonomes et une production automatique, intégrée et connectée à une chaîne de fabrication automatisée de caméras (par exemple des caméras gestuelles). La solution combine des technologies de pointe en matière de test à sondes mobiles et de test sur banc à lit de clous : deux systèmes de test à sondes mobiles sont dédiés au test sélectif des TIC, et deux testeurs à lit de clous sont dédiés à la programmation interne du système (ISP). L’ensemble de la solution est connecté à une plate-forme d’automatisation, conforme aux normes HERMES, CFX et SMEMA, pour le transport et la gestion des cartes. Les systèmes de test sont interconnectés par trois modules de convoyage de liaison et deux modules de basculement, ce qui permet une intégration simplifiée dans la même ligne de systèmes de test avec des architectures horizontales et verticales. Tous les modules d’automatisation sont dotés d’une option de réglage automatique, qui permet d’ajuster automatiquement la largeur et la hauteur des rails et des bandes transporteuses, éliminant ainsi la nécessité d’une intervention de l’opérateur lorsque des planches de différentes tailles passent par la ligne de production. Les déchargeurs de la ligne séparent automatiquement les planches BONNES et NON BONNES.
Le choix d’intégrer le test à sondes mobiles dans une solution de production à haut volume a été déterminé comme étant la meilleure façon d’assurer une flexibilité maximale pour tester tout type de carte tout en minimisant les coûts (et le temps) de mise en place lorsque le produit fabriqué change. Pour le produit spécifique en question, afin d’atteindre une couverture de test maximale, il était essentiel d’avoir la capacité de palper les deux côtés de la carte testée. Le palpeur volant choisi offre huit sondes pour un test complet, double face, ainsi que de nombreuses autres caractéristiques qui assurent la flexibilité de tester tout type de carte : électronique de mesure embarquée haute résolution, précision mécanique et précision de positionnement pour palper les cartes à haute densité et les composants de taille micro, sondes de puissance et suite logicielle de test fonctionnel et ressources de test mobiles supplémentaires capables d’appliquer de multiples techniques de test, y compris le test des LED.
Les deux systèmes de lit de clous en ligne entièrement automatisés inclus dans la solution effectuent la tâche de programmation des planches dans le système et constituent la meilleure solution pour assurer le temps de prise de la ligne. Dans ce cas, les planches sont disposées sous forme de panneaux et les systèmes à lit de clous sont en mesure d’effectuer la programmation parallèle sur toutes les planches du panneau grâce aux programmateurs universels intégrés, qui sont capables de communiquer avec les dispositifs cibles en utilisant différents protocoles de communication (par exemple, SPI, CAN, JTAG, SWD, UART, UPDI, SWIM USB, RS232) et sont équipés de dispositifs de mémoire dédiés pour stocker les fichiers image du micrologiciel destiné à la puce à programmer.
L’architecture mise en œuvre dans cette étude de cas comprend un superviseur/serveur, et tous les modules de la ligne sont connectés à un réseau LAN pour communiquer avec le serveur/contrôleur du site de production et le Manufacturing Execution System (MES). Le serveur du superviseur est équipé d’une interface de gestion centralisée qui contrôle l’automatisation et la communication à distance entre les systèmes de test et le serveur/contrôleur du site ; chaque système reçoit du superviseur les informations relatives à la carte entrante, et sélectionne automatiquement le programme de test spécifique pour cette version du produit ou commande un passage si la carte n’est pas destinée à ce système.
