功能测试在MES中的应用与控制 - 文章

功能测试在MES中的应用与控制

作者：UGS中国技术支持顾问陈强强

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摘要：MES(Manufacture Execution System)用于对生产物料、操作流程、测试、不良品维修等等控制与管理，以期望生产过程的实时化、透明化和电子化。功能测试是用于检验成品或半成品，在功能上是否满足设计的规范和要求。所以功能测试在生产中是一道关键的工序。MES如何的设计与实施才能保证对功能测试进行有效的管理和控制？笔者通过对UGS的MES产品使用和实施过程中，总结出对于功能测试MES应该覆盖到的功能与应用情况。希望能够对于MES在功能测试的设计与实施方面提供一些指导和帮助。
关键词：PCB，MES，电子制造，制造过程管理，功能测试，工艺路线，测试步骤，夹具。

一、引言

MES是近年来紧随ERP、PDM之后，另一个对于生产制造起着关键作用的系统，相对于ERP和PDM而言，MES更加贴近生产线，对于生产线的管理和指导作用更加明显。然而正是因为MES更加贴近生产线，以及各个生产商由于产品类型、生产流程和管理上的不同差异，导致对于MES的需求各不相同。功能测试作为每个生产商比较核心的一块，其对MES的需求笔者认为较为接近。

当前功能测试基本过程就是当测试的产品到达指定的测试工位后，用特殊的测试程序进行功能测试。如果测试通过，该产品将流入到下一道工序；如果测试失败，那么将进行一定次数的重测，如果依旧失败，则将被送到维修工位进行故障分析。

同时测试完毕以后有些功能测试是会生成测试数据文件，有些不能产生。如果产生了测试数据文件，其测试数据文件一种方式是直接存入到数据库，另一种方式是先存放到本地，然后将文件上传到指定的服务器。所以作为功能测试，其比较重要的特征就是有一个内容丰富的测试数据，该测试数据不但记录了测试的状态，还记录了各个测试项目的结果以及这些测试项目存在问题。有些产品的功能测试过程包括多个测试步骤，这些测试步骤之间有些存在严格的先后次序，有些则没有严格的先后次序。

所以在电子行业里面，功能测试的流程是相对复杂的。MES作为工厂流程控制、数据采集、信息反馈以及信息追踪的系统，如何对功能测试流程进行系统的管理和控制，其难度是不言而喻的。

二、MES能够对功能测试做什么？

● 测试流程的控制

每一步功能测试，对于产品的生产都是不可缺少的，这对于保证产品的性能非常重要。笔者通过对各个工厂的功能测试的分析，笔者认为在测试流程的控制上，MES必须要保证下面两个要求。

1）能够定义测试工艺路线

工艺路线的定义主要有两个目的：确定该工艺路线需要的测试步骤，测试工艺路线因为产品的不同而不同，所以MES必须有效的将工艺路线和产品进行自动关联起来；确定各个测试步骤之的关系，有些工艺步骤之间必须遵循一定的先后顺序，有些测试工艺步骤可以并行测试。

能否根据产品自身流程在MES定义对应的工艺路线，是决定MES能否具有有效“防呆”管理功能。工艺路线是由单个的测试工艺步骤组成，每个工艺步骤又和操作工位、维修工位存在联系。MES需要能够记录功能测试的每次操作，例如哪个测试步骤、哪个测试工位、如果失败应该送到哪里维修、哪个员工在什么时候测试的。

图1是UGS公司的MES产品提供的测试工艺路线定义模型，该工艺路线模型包含了所有的测试步骤、测试步骤之间的关系以及测试步骤和维修之间的关系。所以生产执行时，MES将能根据该工艺路线进行测试的“防呆”管理。但是该“防呆”动作只有触发了MES操作，才能进行。模板本身还是能够进行功能测试的，由于每步功能测试的时间较长，如何能够在测试开始之前，即使没有进行MES操作，也能进行有效的“防呆”管理？所以MES必须具备接下面将谈到的要求。

图1 UGS的MES工艺路线模型

2）能够在进行测试之前，能够进行测试步骤的检验

如果要实现这个要求，必须要使得MES和功能测试程序能够有机的结合起来。因为MES包含了产品能否从事该测试步骤的信息，而功能测试程序控制了测试的开始和结束，只有将两者的功能结合起来，才能达到完美的“防呆”效果。

那么两者如何能够有机的结合起来？笔者认为MES必须能够提供开放的API接口函数Route Check，同时生产商可以将这个API函数嵌入到自身的测试程序里面。那么在测试开始之前，测试程序就会调用该API,进行Route Check工作，确定产品是否能够进行该项测试步骤。

● 测试数据的自动采集和不良的自动录入

如果测试数据一旦存到本地或者数据库，MES就有机会能够对测试数据进行自动分析和采集。一般情况下测试数据包含测试序列号、测试工位、测试时间、测试人、测试结果、测试项目和测试值等等。

所以MES必须具有某个模块能够时刻监听测试机器或者数据库是否产生了一笔新的测试结果，一旦测试结果产生了，就必须将其测试数据进行解析，存储在MES相应的表中。这里必须注意到一点的是，有些测试程序是边测试边产生测试结果。MES对其分析必须设定一段时间的延迟，否则解析出的数据不是完整的。

由于生产商在没有实施MES之前，其测试数据里面一般不包含测试步骤这个信息。例如图1所示的“TESTA”。而MES是需要这个关键的测试步骤信息，所以要实现完全自动数据采集，生产商必须在测试数据里面加入这个信息。否则需要在MES的客户端设定当前的测试步骤，如果当前客户端对应的测试步骤因产品而不同，则需要测试人员因产品而手动修改。

由于因客户和产品的不同，其测试数据的格式与规范会大不相同，MES如何帮助不同的客户实现这共同的目的？MES必须具有统一的自动数据搜集平台，并且提供测试文件解析器开发工具给用户，用户能够根据自身测试文件格式规范的不同，开发出符合自身需要的解析器。实际运用时，通过解析器分析数据，然后将数据传递给数据收集平台，数据收集平台最终将数据传递给MES。同时解析器开发工具必须简单而且易于上手。

如果客户希望对测试数据中的关键测试项目进行SPC分析,那么对于关键测试项目和测试值，MES必须要能够单独将其单独存储。这样在今后做SPC分析时，数据的提取就非常容易。
如果测试数据显示该测试失败，并显示失败的项目，那么MES必须也能够把相应的信息录入到数据库中，并显示当前的状态是失败的。大多数生产商不会把测试项目当作不良名称，因为可能多个测试项目不良对应同一个不良名称，便于数据统计。

所以用户可以在MES建立测试项目不良对应的不良名称列表，这样在产品测试不良送修时，维修人员首先看到的是不良名称，进一步查看时才显示哪个测试项目失败。

● 重测的控制

大多数生产商的功能测试都允许重测，即第一次测试失败以后，可以进行重测，当重测成功以后产品可以进入下一步测试流程，当重测失败以后还可以进行再一次的重测。只有当重测达到一定的次数以后，就不允许继续测试了，必须送去维修。笔者曾经发现某个PCBA板被几个操作员重测达20多次，实际企业规定重测的次数不能超过3次。如何控制重测次数，对于提高生产效率是很重要的。

MES包含了产品每次测试信息，而功能测试程序控制了测试的过程。所以要达到控制重测的目的，功能测试程序需要从MES得到该产品已经连续在本测试步骤做了多次，如果超过指标，弹出警告信息并停止测试。所以需要MES能够提供这样计算测试重测次数API函数，并嵌入到功能测试程序中去。

● 测试维修的管理和返测的控制

对于功能测试的维修，大多生产商分为测试诊断和测试维修两块。测试诊断负责根据提示的错误信息和自身的经验，分析出产品出现问题的根源，是某个芯片有问题，还是某个线路短路，并提出相应的维修策略，例如更换某个元件；测试维修负责根据诊断提出的维修策略进行实际的维修动作，维修完毕以后，要再进行一次测试，如果测试通过，表示产品维修完成，返还给生产线。如果依旧存在有问题，说明前次诊断是误判，必须送给诊断人员进行再一次的分析，直到产品最终维修好。

维修的过程信息对于生产商非常重要，所以MES必须记录诊断人员每次诊断过程，维修人员的维修时间，如果有换料的维修动作，还必须记录物料的信息以便今后的追溯。一旦MES实现这样的功能，从MES数据库中就能很快了解每个诊断工程师的技能，那些工程师误判的次数最少。

同时对于每种不良现象的最终原因可以在MES进行知识库的累积，下次同样的问题出现时，可以在MES很快的知道，对于以前的同样问题，以前的维修记录是什么样的，哪个零件出现问题的概率最大，这样很方便指导分析维修过程，摒弃经验的习惯，提高维修的效率。

产品维修成功后，需要重新返还给生产线进行测试，如果该产品包含有多个测试步骤的情况下，例如产品包含测试步骤为T1、T2和T3。如果在测试步骤T2出现了问题，并维修完毕后，那么该产品是送到生产线的测试步骤T2开始测试，还是从测试步骤T1开始？这个问题取决于生产商和产品的不同而不同，有些产商认为只要做过维修就必须从新开始测试，有些则认为只有维修更换过元件才需要重新开始测试。所以MES必须能够针对维修的动作定义不同的返回路径。

● 测试夹具的管理

对于功能测试，基本上都会用到测试夹具。而测试夹具有一定的使用限制，当测试夹具使用到一定的次数或者时间以后，必须进行检查和校准，保证测试的准确性。MES首先能够必须具有这些夹具的管理功能，该功能包含了该夹具当前的状态，以及剩余的时间和使用次数。MES也能够提供对应的API函数，让测试程序判断当前的夹具是否可以使用，同时每测试一次，测试程序也能够API函数，修改MES中夹具使用的次数和时间。一旦夹具不能再使用了，就必须进行校准，并修改其在MES的状态。

三、对企业功能测试实施MES的建议

从上面所述中，我们可以看出，要想使MES能够完美的控制和管理功能测试，需要两者能够相互紧密的配合，概括如下：
□ MES必须有设计工艺路线的功能，MES的工艺路线又不同于ERP的工艺路线，ERP工艺路线是相当粗的，而MES的工艺路线必须细致到某个测试步骤。同时对于High Mixed类型的企业来说，定义多过的工艺路线会对于工艺路线的管理产生一定的麻烦。所以需要从实施开始就必须对工艺路线、测试步骤做出规划。例如有些产品的两个测试步骤是否可以归结为同一个测试步骤等等。

□ MES与测试程序紧密配合，MES必须能够提供开放的接口，提供测试程序所需要的API函数。同时功能测试程序能够根据MES的需要进行相应的调整，对于那些功能测试程序无法修改的生产商来说，需要其它的办法来与MES进行配合。图2就是MES能够帮助功能测试的一个总概括图。

图2 MES与功能测试结合图

总之，一旦能够做到MES与功能测试的紧密配合，对于提高功能测试品质和效率，以及功能测试的透明化、系统化，起到至关重要的作用。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/22/2007)


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