Ingeniero de pruebas

Un ingeniero de pruebas es un profesional que determina cómo crear un proceso óptimo para probar un producto específico en la fabricación y disciplinas afines, con el fin de garantizar que cumpla con las especificaciones aplicables . Los ingenieros de pruebas también son responsables de determinar la mejor manera de realizar una prueba para lograr una cobertura adecuada . Con frecuencia, los ingenieros de pruebas también actúan como enlace entre los departamentos de fabricación , ingeniería de diseño , ingeniería de ventas y marketing .

Los ingenieros de pruebas pueden tener diferentes niveles de especialización, que dependen del proceso de prueba con el que estén más familiarizados (aunque muchos ingenieros de pruebas conocen a fondo los procesos a nivel de PCB como ICT , JTAG y AXI ) hasta los procesos a nivel de PCBA y de sistema, como la prueba funcional de la placa ( BFT o FT ), la prueba de envejecimiento y la prueba a nivel de sistema ( ST ). Algunos de los procesos utilizados en la fabricación ^{[ 1 ]} donde se necesita un ingeniero de pruebas son:

• Prueba en circuito (ICT)
• Prueba JTAG independiente
• Inspección automatizada por rayos X (AXI) (también conocida como prueba de rayos X)
• Prueba de inspección óptica automatizada (AOI)
• Prueba del centro de gravedad (CG)
• Prueba de continuidad o de sonda volante
• Prueba de compatibilidad electromagnética o EMI
• Prueba funcional (de placa) (BFT/FT)
• Prueba de rodaje
• Prueba de detección de estrés ambiental (ESS)
• Prueba de vida altamente acelerada (HALT)
• Prueba de detección de estrés altamente acelerada (HASS)
• Prueba de aislamiento
• Prueba de fiabilidad continua (ORT)
• Prueba de regresión
• Prueba del sistema (ST)
• Prueba de vibración
• Prueba del proceso de auditoría de calidad final (FQA)

Idealmente, la participación de un ingeniero de pruebas en un producto comienza en las primeras etapas del proceso de diseño de ingeniería , es decir, en la etapa de ingeniería de requisitos y en la etapa de ingeniería de diseño . Dependiendo de la cultura de la empresa, estas primeras etapas podrían incluir un Documento de Requisitos del Producto (PRD) y un Documento de Requisitos de Marketing (MRD), que son algunos de los primeros trabajos realizados durante la introducción de un nuevo producto (NPI) .

Al colaborar con el grupo NPI o formar parte de él, un ingeniero de pruebas garantiza que un producto esté diseñado para ser probado y fabricado con facilidad. En otras palabras, se asegura de que el producto pueda probarse y ensamblarse sin problemas.

A continuación se presentan algunas reglas generales para garantizar la posibilidad de prueba y fabricación de un producto:

• Asegurarse de que el producto tenga las especificaciones y la ubicación correctas de las etiquetas para que la unidad sea rastreable y programable. Implementar buenas especificaciones de etiquetas garantiza que la información correcta se programe correctamente en la unidad bajo prueba (UUT) (a veces llamada DUT o dispositivo bajo prueba ). Para ello, los ingenieros de pruebas se aseguran de que la ubicación de las etiquetas sea legible y escaneable, eliminando así la necesidad de introducir la información manualmente en la unidad. La colocación automática de códigos de identificación en la pieza durante la prueba y su disponibilidad para verificación en etapas posteriores del procesamiento puede ayudar a minimizar este tipo de errores. La introducción manual de datos puede generar problemas relacionados con la programación de información inexacta debido a errores humanos. Además, sin la participación de los ingenieros de pruebas durante la fase de diseño del PRD, el ingeniero de hardware encargado del diseño de la serigrafía de la PCB podría colocar las etiquetas debajo de alguna placa acoplable, lo que posteriormente las inutilizaría (por ejemplo, en un diseño de placa base/placa secundaria o en una placa con un módulo enchufable, una etiqueta sería visible en la placa principal, pero quedaría oculta por las demás placas que deben integrarse). Esta información suele indicarse tanto en el PRD como en el MRD.
• Es fundamental garantizar que todos los componentes necesarios para probar y depurar la unidad bajo prueba (UUT), incluyendo la consola y el puerto serie, sean accesibles desde el inicio del proceso de fabricación hasta la etapa final, que suele ser la auditoría/control de calidad final ( FQA ). Esto también implica asegurar que dichos componentes estén disponibles incluso después de que los clientes devuelvan las unidades para su reparación o solución de problemas . Siguiendo estas directrices, el equipo evitará abrir innecesariamente la UUT para acceder a estos componentes, lo que podría provocar errores (por ejemplo, desconectar condensadores o resistencias al abrir la tapa, dejar caer la herramienta dentro de la placa de circuito impreso después de abrirla, olvidar conectar otros cables antes de cerrar la unidad para continuar con el proceso de fabricación, etc.).
• Asegurarse de que todos los componentes necesarios para probar la unidad se incluyan en la matriz de costos del producto final. Estos componentes pueden incluir los chips UART/RS232 para la comunicación con la UUT, puertos Ethernet para la actualización del firmware , conectores JTAG , etc.
• Definir qué proceso de prueba de fabricación es necesario en función de la definición del producto.
• Verificar que el equipo de prueba disponible actualmente sea adecuado para probar el diseño propuesto. Si se necesita equipo nuevo, se han considerado las limitaciones presupuestarias y existe suficiente tiempo para su instalación y verificación. Asimismo, el nuevo equipo de prueba podría requerir capacitación para los operadores y supervisores.

Siguiendo las reglas generales mencionadas anteriormente, los ingenieros de pruebas minimizan las sorpresas futuras (como la adición de componentes adicionales, el rediseño de las placas, etc.), lo que aumenta los costos y los retrasos en el desarrollo del producto final.

Con frecuencia, se recurre a atajos para poder entregar los productos finales. Estos atajos complican la fabricación y la comprobación del producto (dificultades para leer y escribir información, desviaciones del proceso, etc.), lo que repercute en la complejidad de la fabricación. Esta complejidad genera cuellos de botella en la producción y retrasos en los plazos de entrega.

Teniendo esto en cuenta, los ingenieros de pruebas siempre participan también en las siguientes revisiones:

• Revisión de esquemas: para asegurar que todos los componentes y las rutas de datos/eléctricas sean accesibles y comprobables.
• Revisión del diseño de la placa: para asegurar que todas las etiquetas y componentes sean accesibles. Ningún componente debe estar cerca de los bordes, cubiertas, partes móviles, etc., ya que esto aumentaría la probabilidad de que un componente se desprenda de la placa.
• Revisión de las especificaciones eléctricas: para asegurarnos de que podemos suministrar la energía necesaria a la placa con cualquier accesorio necesario en cualquiera de los procesos (el accesorio ICT debe asegurarse de que pueda suministrar la energía adecuada a la placa sin fuentes de alimentación externas, la cámara Burn-In y ESS puede proporcionar el voltaje y la corriente requeridos a varios accesorios y al mismo tiempo sin modificar las especificaciones de las cámaras para que se puedan mezclar con otros productos).
• Revisión de las especificaciones de diagnóstico: para garantizar que se respeten los formatos de salida de los comandos y así simplificar el desarrollo de las herramientas de automatización de pruebas . Asimismo, para asegurar que los comandos estén disponibles para probar todos los componentes.

El rendimiento de los productos juega un papel muy importante durante su vida útil. ^{[ 2 ]} Por lo general, hay tres etapas para un producto: ingeniería , producción inicial (PI) y producción completa (PC).

• En las primeras etapas de ingeniería, el rendimiento de producción fluctúa considerablemente. El proceso de fabricación se encuentra en fase de depuración y optimización. Los ingenieros de fundición suelen colaborar con las fábricas para impulsar el rendimiento del producto. La mayoría de las empresas establecen objetivos de rendimiento específicos para cada proceso con el fin de alcanzar los resultados esperados.
• Una vez que el rendimiento del producto se estabiliza, generalmente en un 80%, el ingeniero de pruebas es responsable de que el producto avance desde la fase de ingeniería hasta la fase inicial de producción. Durante este periodo, el ingeniero de pruebas supervisará el rendimiento de producción durante un tiempo, modificará los límites del programa de pruebas e incluso colaborará con el ingeniero de fundición para optimizar aún más el rendimiento.
• Una vez que el rendimiento de producción supere el 90%, el ingeniero de pruebas podrá iniciar la producción a gran escala de este producto y continuará supervisando y mejorando dicho rendimiento.

Además, los resultados mostrarán si es necesario introducir otro proceso (por ejemplo, porque los procesos ya utilizados no pueden detectar ciertos errores de prueba). Los resultados también pueden determinar si un proceso de prueba existente se puede optimizar (por etapas o en cuanto al tiempo) o incluso eliminar. Por ejemplo, si los errores ESS se pueden detectar durante la tercera hora, el tiempo de prueba se puede reducir de las 24 horas habituales a quizás 4. O si un proceso ofrece un rendimiento constante del 100 % durante un período de 15 meses, los equipos pueden reunirse y decidir eliminar ese proceso por completo.

La automatización de pruebas se refiere a la automatización del proceso de prueba de un producto mediante el uso de máquinas. Dependiendo del producto, las máquinas a las que nos referimos pueden ser una combinación de equipo de prueba automático (ATE) , manipulador, placa de interfaz y programa de prueba que controla el ATE, como en el caso de las pruebas de chips IC .

La automatización de pruebas es una parte fundamental del trabajo de un ingeniero de pruebas.

La finalidad de automatizar la prueba es la siguiente:

• Exigir que los pasos de la prueba se sigan de acuerdo con las especificaciones y los plazos correctos.
• Eliminar la introducción manual de comandos y datos.
• Automatice la recopilación de datos.
• Garantizar el flujo del proceso de pruebas.

En general, esto impulsa la confiabilidad de la fabricación ^{[ 3 ]} y la calidad al final de la línea, asegurando que todas las unidades enviadas a los clientes estén bien probadas, sometidas a estrés, libres de errores y configuradas correctamente. ^{[ 4 ]}

A continuación se presentan algunos de los documentos que los ingenieros de pruebas mantienen o definen:

• Método de prueba
• Especificación de diseño de diagnóstico
• Especificación de diseño de requisitos de prueba de fabricación
• Diseño para la comprobabilidad (DFT)
• Diseño para la fabricación (DFM)
• Plan de pruebas
• Procedimiento de prueba de aceptación

Un fabricante por contrato ( CM ) también proporciona un ingeniero de pruebas a sus clientes. La función de estos ingenieros de pruebas varía según el nivel de soporte que ofrecen: desde soporte interactivo de primer nivel hasta soluciones parciales o desde cero.

• Metrología
• Ingeniería de confiabilidad
• Ingeniero de diseño

• Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Pruebas - Asociación profesional
• Ingeniería de evaluación - Revista especializada
• Conferencia Internacional de Pruebas (ITC)