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Pruebas de hardware en SIBUR

Las expectativas no siempre corresponden a la realidad. Desafortunadamente. Y si otra inconsistencia en la vida puede convertirse en una razón para una sonrisa triste, crear un nuevo memechik o lanzar rápidamente una copia de seguridad, entonces en la esfera industrial todo es un poco diferente.

Si alguna pieza de hierro que hizo y comenzó a usar en la instalación no cumple con las expectativas, las consecuencias pueden ser diferentes. Por ejemplo, un teléfono inteligente, que (según el fabricante) se declara que funciona a -40, se apaga después de un par de minutos en estos mismos -40.

Por lo tanto, el hierro, que es propio, que es del vendedor, debe ser probado exhaustivamente y cuidadosamente. Es más conveniente hacer esto en un laboratorio especial.



Mi nombre es Justina, soy ingeniera en Industry 4.0. Junto con el propietario del producto IIoT, Vasily Yezhov, formamos el equipo de desarrollo de hardware SIBUR. Ya escribimos que a fines de 2017, el proceso de digitalización comenzó en SIBUR, que continúa hasta nuestros días. Nosotros, como muchas otras compañías en el mercado, nos dimos cuenta de que ahora pocos productos prescinden del uso integrado de hardware y software; para un buen resultado, es necesario que ambas partes funcionen de manera eficiente. Aquí, como con los teléfonos inteligentes y las computadoras portátiles, si el eje está en armonía con el hardware, será feliz. Si no, bueno, entiendes el punto.

En nuestro caso, la situación es muy complicada por las condiciones climáticas: casi todos los dispositivos en las instalaciones de producción de SIBUR están ubicados en instalaciones abiertas y deben soportar temperaturas realmente árticas. Por lo tanto, todos los equipos que se utilizan en nuestros proyectos de digitalización deben someterse a pruebas bastante estrictas antes de estar en el campo.

Hemos creado nuestro propio laboratorio en el que probamos nuestros propios desarrollos y productos de proveedores. ¿Por qué decidiste hacer lo tuyo y no alquilar? Porque pagar laboratorios contratados o alquilar locales de centros de investigación es demasiado costoso, ya que la mayoría de las pruebas son bastante largas. Esta no es una historia en la que arroja rápidamente un paquete de módulos para una prueba, se los lleva en media hora, confirma el TTX declarado por el fabricante y se lo devolvemos. Por ejemplo, podemos realizar pruebas climáticas durante varios días seguidos, a veces incluso varias semanas, para asegurarnos de que el equipo pueda resistir la operación en condiciones climáticas severas.

Resultó ser más rentable hacer su propio laboratorio en el centro de investigación PolyLab en Skolkovo, donde SIBUR desarrolla y prueba productos de polímeros. Ya había una sala de laboratorio y cámaras de calor adecuadas para analizar el hierro. Acabamos de comprar el equipo de prueba que faltaba (incluidas las nuevas cámaras de calor, las que no estaban en el clima) y nos pusimos a trabajar.



Qué y cómo probamos


Primero, los desarrollos propios de SIBUR: sensores de temperatura y vibración a prueba de explosión, balizas bluetooth. En general, los sensores a prueba de explosión son nuestro pasatiempo, están garantizados para soportar bajas temperaturas de hasta -56 grados Celsius. En segundo lugar, dispositivos de proveedores. Son los teléfonos inteligentes los que pasan las pruebas climáticas más largas, porque debemos asegurarnos de que el personal pueda caminar con ellos en diferentes condiciones y que no dejen de funcionar en el momento más crucial. Y en tercer lugar, todos los demás sensores de proveedores, con y sin protección contra explosiones.



En nuestro laboratorio, probamos solo las propiedades del consumidor: llevamos a cabo pruebas climáticas, pruebas de resistencia y vibración, y otras pruebas especiales. Anteriormente, también fuimos a los contratistas para probar el banco de pruebas de vibración, pero recientemente instalamos el nuestro en Tobolsk, más cerca de las fábricas. Cuando desarrollamos el dispositivo desde cero (ya sea nosotros mismos o con la ayuda de contratistas), después de pasar todas las pruebas internas, se lo envía a un laboratorio externo para una prueba de protección contra explosiones; nosotros mismos no tenemos derecho a realizar tales pruebas sin un certificado adecuado.

Pero las pruebas en general ya son, en general, la etapa final. Primero, vamos a la producción a nuestro cliente interno, vemos dónde se utilizará el equipo, en qué condiciones, qué requisitos debe cumplir. Luego decidimos sobre el proveedor: si lo haremos nosotros mismos, escribiremos una declaración de trabajo y se la daremos a los contratistas, o pediremos el producto terminado a los vendedores.

Además, los procesos son ligeramente diferentes, pero independientemente del proveedor seleccionado, cambiamos todos los requisitos que se determinaron en la primera etapa al programa de prueba y al método de prueba, mediante el cual probamos el hierro terminado. Para cada tipo de dispositivo, tenemos un programa separado, del cual generalmente dependen la duración y los parámetros de la prueba.

Pedido de vendedores


Cada programa y procedimiento de prueba que elaboramos para los equipos de los proveedores se les envía para su aprobación. El proveedor debe confirmar que nos permite ejecutar la muestra proporcionada de acuerdo con nuestra metodología. Si el vendedor está de acuerdo, entonces comienzan las pruebas. Si el vendedor declara, digamos, la resistencia a las heladas del teléfono inteligente, pero se opone a ser probado en el frío, esta es una ocasión para llegar a una conclusión bastante inequívoca.

A veces compramos algunos sensores semi-domésticos, que generalmente se fabrican para vivienda y servicios comunales o, por ejemplo, para la agricultura. El ciclo de prueba más largo fue con teléfonos inteligentes. Después de todo, con sensores ya preparados como: si queremos probarlos, en el mercado, por regla general, solo hay 2-3 modelos de un sensor específico. Pero los teléfonos inteligentes tienen que verificar durante mucho tiempo. Para cada nueva iteración de las pruebas (con la aplicación de carga a -40, con el objetivo a -40, a -20, a +40), cada uno de los teléfonos inteligentes probados debe recargarse hasta el 100% nuevamente. A menudo, alguien más viene corriendo y trae varios dispositivos más después de probar el paquete principal, y tenemos que probarlos.



Los ejecutamos con diferentes softwares. Esto incluye al menos el software de destino con el que se usará el teléfono (para teléfonos inteligentes: una aplicación patentada MTOiR, mantenimiento y reparación móvil), además de aplicaciones especiales de carga que prueban varios nodos del teléfono inteligente. Con todo este kit, enviamos el dispositivo a la cámara de calor y observamos cómo pasa dicha carga a bajas temperaturas.

Una iteración lleva un promedio de 6 días. Luego preparamos un informe de prueba y se lo enviamos al cliente. Lleva otro día, y luego el tiempo total de prueba total es de 7 días hábiles. Si tenemos en cuenta el tiempo de preparación para las pruebas (instalación de software, redacción del programa y métodos de prueba, coordinación con el cliente), el resultado es de aproximadamente tres semanas. Con los sensores, el proceso es más rápido, ya que no es necesario esperar una descarga completa, como es el caso de los teléfonos inteligentes: la batería del sensor está diseñada en promedio para 5 años de funcionamiento. Si también prueba este parámetro, las pruebas pueden tardar un poco más.

En nuestra práctica, hay casos en los que el proveedor afirma que los teléfonos inteligentes o los sensores soportan temperaturas de hasta -40 ° C y se apagan a -20 ° C. Algunos modelos con el mismo -40 trabajan menos de una hora. Aunque no necesitamos que funcione a -40 durante todo el turno, como una persona no estará a esa temperatura en la calle durante tanto tiempo, pero se debe mantener al menos 1 hora para completar las tareas necesarias.

Existen discrepancias similares con los teléfonos inteligentes y los sensores domésticos. La razón suele ser general: los desarrolladores declaran las características de todo el dispositivo por los componentes que se utilizaron en su fabricación: chips, diodos, condensadores y el resto. Observan las hojas de datos, ven que los componentes soportan temperaturas de hasta -40 y escriben que el sensor en su conjunto funcionará a estas temperaturas. Pero olvidan que a bajas temperaturas las características de los elementos constituyentes cambian significativamente y pueden comenzar problemas con la conectividad de estos elementos entre sí.

Incluso encontramos este problema en nuestros propios desarrollos: la forma en que los componentes funcionan a 0 grados o heladas ligeras es muy diferente del trabajo de los mismos componentes a -40 o menos. Este punto debe tenerse en cuenta al desarrollar circuitos, al escribir firmware y al depurar un dispositivo.

Desarrollo propio y contratistas


No importa si hacemos el dispositivo dentro de SIBUR o si transferimos la tarea a los contratistas, el proceso de desarrollo es aproximadamente el mismo: desarrollo del cliente, redacción de especificaciones técnicas, selección de un equipo de desarrollo (a través de licitaciones o selección interna). Y luego, junto con los desarrolladores, trabajamos en el producto. De nuestro lado, definimos el concepto del dispositivo: sus características, componentes, materiales, apariencia. Y el desarrollador ya está haciendo circuitos, escribiendo el firmware y participando con nosotros en las pruebas de aceptación. A quién le importa, sobre la necesidad de custdev de alta calidad, Vasily escribió aquí .

Muy a menudo, las pruebas de aceptación se llevan a cabo en nuestro laboratorio. A veces, si no tenemos ningún equipo específico, todavía pagamos y vamos a laboratorios de terceros. Pero lentamente, todo se está moviendo hacia el cierre completo del ciclo en sí mismo: hay más y más pedidos de desarrollo, por lo que la necesidad de equipos más especializados está aumentando y estamos comprándolo.

Cuando el circuito ha pasado nuestras pruebas internas y nos damos cuenta de que cumple con los puntos del programa y el procedimiento de prueba, lo enviamos para la certificación de protección contra explosiones. Para hacer esto, envíe un conjunto completo de documentación de diseño. Si hace lo contrario, primero envíe una prueba de protección contra explosiones y luego realice pruebas internas, es probable que el circuito no pase nuestra prueba y deba cambiarse y luego volver a certificarse.

Después de la etapa de certificación, organizamos nuevamente las pruebas de aceptación, pero esta vez también invitamos a un cliente funcional de producción. Y si la prueba es exitosa, el equipo pasa a producción.

No llegamos inmediatamente a un esquema de trabajo tan simplificado. Cuando hicieron su primer sensor a prueba de explosiones, un equipo de desarrollo y una delegación de metrólogos de la fábrica fueron invitados a la primera prueba interna en el laboratorio alquilado.

Por supuesto, el primer panqueque resultó estar lleno de bultos: todos los observadores que convocamos cuidadosamente presenciaron un poco de vergüenza: el trozo de hierro no pasó la prueba. Pero esta historia nos ayudó a mejorar los procesos, porque a quién le gustaría una vez más ponerse de pie y sonrojarse ante tal delegación.

Planes futuros


Cada vez hay más pedidos para el desarrollo de hardware. Esto se debe a la misma digitalización en producción: todo se está moviendo hacia diagnósticos predictivos, optimización de procesos basada en datos. El mismo enfoque basado en datos del que todos hablan. Muchas personas necesitan tipos específicos de sensores, que simplemente no existen en el mercado, tienen que inventarlos ellos mismos.

Había una necesidad de sensores de vibración. Incluso no tanto internos en SIBUR como externos, muchas empresas, incluidas las metalúrgicas, nos están contactando. También hay muchas solicitudes de analizadores de gas espectral. Ahora estamos evaluando qué tan eficiente es desde un punto de vista económico, y si los costos de desarrollo y producción están justificados, organizaremos un laboratorio adicional específicamente para probar analizadores de gases. Bajo estos proyectos, probablemente expandiremos no solo el laboratorio, sino también el personal ( aquí hay una vacante para el desarrollador frontend IoT ).

Y un poco sobre las personas. No dividimos a los ingenieros en aquellos que escriben TK y aquellos que luego realizan pruebas. Muy a menudo, las empresas tienen dos (en el mejor de los casos) personas diferentes, una recopila información, la otra escribe TK, la tercera prueba. Tenemos todo el proceso de desarrollo de principio a fin supervisa a una persona. Se comunica con los futuros usuarios, descubre sus necesidades, en base a ellos, elabora una tarea técnica y luego la prueba. Esta integridad del proceso le permite obtener un resultado conectado y de alta calidad.

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