Messtechnik

Dieser Beitrag berichtet über die Entwicklung der

1. Messtechnik in der Produktion
2. Mess- und Prüftechnik im Werk Flensburg

Anhand von Bildern soll chronologisch über die Entwicklung der Prüffelder und das Messwesens berichtet werden.

 

 

1. Entwicklung der Messtechnik in der Produktion

1a. 1967 – 1975 Storno A/S, Kopenhagen

 

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Modul-Montage Test / Prüfung

Diese Bilder zeigten das Prüffeld für die in diesem Zeitraum produzierten Produkte Stornophone 600 und 700.

Nach Gründung des Werkes im Jahr 1967 und der Aufnahme der Serienproduktion von Funksprechanlagen, begann auch das Kapitel „Mess- und Prüftechnik“. Alle Testeinrichtungen und Messgeräte kamen damals aus der Zentrale in Kopenhagen, wo sich eine leistungsfähige Abteilung befand, die Testeinrichtungen entwickelte und diese auch herstellte.

Die ersten in Flensburg produzierten Produktfamilien Stornophone 600 und 700 basieren auf mehreren Hundert Baugruppen (Modulen), die dann später zu fertigen Geräten zusammengebaut wurden.  Aufgrund der von der Funktion her sehr unterschiedlichen Module, wie z.B. HF, Audio, Tonruf oder Zubehör, ergab sich hieraus eine Vielzahl von speziellen Testern, die für bestimmte Testaufgaben fest eingerichtet waren.

Abgleich, Test und Reparatur der Baugruppen erfolgten auf diesen modulspezifischen Testern und die Endprüfung der fertigen Geräte wurde an Labormessplätzen durchgeführt. Diese Messplätze waren mit sehr unterschiedlichen Messgeräten so ausgestattet, dass alle relevanten Messungen durchgeführt und die Spezifikationen überprüft werden konnten.

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Produkt-Abgleich / Optimierung, CQF600 Produkt-Abgleich / Optimierung, CQM700

Ein wesentlich vereinfachter Messaufbau ergab sich ab Mitte der 70er Jahre, als ein spezieller Funkmessplatz eingeführt wurde, in dem alle wichtigen messtechnischen Funktionen integriert waren (Stabilock 4010 von Firma Schlumberger). Das Prinzip, Funkmessplätze dieser Art einzusetzen, wurde bis zum Ende der Produktion im Jahr 2007 beibehalten.

Alle Prüfplätze wurden seinerzeit manuell bedient und die Reparatur sowie der Abgleich und die Justierung sowie die Endprüfung der Produkte wurde von Technikern/innen durchgeführt.

 

1b. 1976 – 1985 General Electric / USA

Ende der 70er Jahre konnte sich die Mess- und Prüftechnik vom der Versorgung durch Kopenhagen abkoppeln und eigene Konzepte entwickeln.

1976 wurde General Electric neuer Eigner des Stornokonzerns und entwickelte gemeinsam mit Storno A/S das Stornophone 5000.

1978 wurde mit dieser Modellreihe erstmals ein neues Produkt in Flensburg in die Produktion eingeführt.

CQM600 und 700 basierten auf vielen und unterschiedlichen Modulen.
Im Gegensatz hierzu bestand das CQM5000 aus nur 2 Platinen. Auf der unteren Seite waren die Sende- und Empfängerschaltkreise und auf der oberen die NF-, Tonruf-, Digital- sowie die Bedien- und Anzeigeelemente untergebracht. Für Abgleich-, Justierung und Prüfung der Sende- und Empfängerplatine wurde ein neues Testsystem (Gemini) entwickelt.

Für den Test der NF-, Tonruf- und Digital-Schaltkreise wurden die HP-Systeme 3060/62 angeschafft. Besonders geeignet waren diese Testsysteme auch, um Bestückungsfehler und fehlerhafte Komponenten zu erkennen. In Ergänzung hierzu, generierte die Software automatisch Fehlermeldungen und Daten für die Qualitätssicherung.

Zu einem späteren Zeitpunkt wurden diese Systeme durch das HP-3065 erweitert und dienten zur Funktionsprüfung und als Incircuit Test von analogen und digitalen Baugruppen für die Produktfamilien Stornophone 5000, 900, 6000, CQF 9000 und der Stornomatic-Versionen 9000 und 6000.

In dem HF-Testsystem (Gemini) waren alle für den Test notwendigen messtechnischen Funktionen integriert, und mittels einer Ablaufsteuerung wurden alle Einstellungen des Messplatzes und des Funkgerätes automatisiert. Abgleich, Justierung und Prüfung konnten daher erstmals komplett von angelernten Mitarbeitern durchgeführt werden.

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Schlumberger Gemini

An das Testjig (Nadeladapter) wurden aufgrund der zahlreichen Messpunkte und in Verbindung mit Sendeleistungen von bis zu 40 Watt, hohe Anforderungen bezüglich der Messgenauigkeit und elektrischen Stabilität gestellt.

Auch die Endprüfung der fertigen Geräte erfolgte erstmals voll automatisch. Hierzu wurde ein programmgesteuerter Messplatz der Firma Schlumberger (4930) verwendet. Das Programm wurde auf einer handelsüblichen Kassette gespeichert, die in einen Fernschreiber eingelegt wurde. Von hier gingen Signale an ein Steuergerät, das entsprechende Messgeräteeinstellungen bewirkte. Der Fernschreiber wurde 1979 gegen einen der ersten Rechner ausgetauscht, der für diese Zwecke auf dem Markt kam (HP-9825).

Das CQM5000 war seinerzeit eines der erfolgreichsten Funkgeräte am Markt. Allein im Werk Flensburg wurden bis 1989 200.000 Geräte produziert.

 

1980-82

In diesem Zeitraum setzte sich der Hewlett Packard Interface Bus (HP-IB bzw. IEEE-Bus 488 oder IEC-Bus 625) als internationaler Standard für den Anschluss eines oder mehrerer Geräte an einen Rechner durch.

Auch wurden immer mehr entsprechend ausgestattete Messgeräte und Rechner angeboten. In Zusammenwirken mit der Programmiersprache HP-BASIC konnten daher jetzt relativ einfach rechnergestützte Testsysteme entwickelt werden.

Beispiele hierfür waren folgende messtechnische Projekte:

  1. Entwicklung und Einführung universell einsetzbarer rechnergestützter Prüfsysteme für den Abgleich und Test von Hochfrequenz-Baugruppen. (Schwerpunkt waren die HF-Module für Stornophone 900, CQF 9000 und Stornomatic 9000)
  2. sowie Systeme für die Endprüfung von Funkgeräten und den Systemtest von Mobiltelefonen für NMT und öbLC. Getestet wurden Stornophone 5000 und 900, CQF 9000 sowie Stornomatic 9000.
  3. Zentrale Messgeräte dieser Systeme waren der Rohde & Schwarz Funkmessplatz SMFP-2, HP 8903 (Audio) und  R&S SCUD, einem universellem softwaregesteuertem Generator/Analyzer für Signalisierungen und Datenfunktelegramme.
  4. Entwicklung und Einführung eines Langzeit-Testsystems (RUN-IN) für ca. 180 Geräte.

Um Frühausfälle zu minimieren, wurden in einem abgeschirmten Raum die Funkanlagen vor dem Endtest einem Dauerstress ausgesetzt. Dieses System wurde nach einigen Jahren abgeschafft, da der Test aufgrund von Qualitätsverbesserungen überflüssig wurde.

 

1983

In diesem Jahr wurde für die Prüffelder und die Qualitätskontrolle ein lokales Netzwerk eingeführt, das in seiner Endausbaustufe aus 2 Servern und ca. 120 Clients bestand. Mittels des sogenannten SRM-Systems (Shared Resource Management) wurden alle Testsysteme und die Rechner für die Erstellung der Testsoftware vernetzt. Die Testprogramme und -daten wurden zentral gespeichert und standen für Analysen und die Qualitätsarbeit zur Verfügung. Drucker, Plotter und Datenspeicher konnten gemeinsam genutzt werden. Anfang der 90er Jahre wurde die Vernetzung der Prüffelder durch das Ethernet (IEEE802.3) ersetzt.


1c. 1986-1991 Motorola / USA (konventionelle Produkte)

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Test SAM-produkt Prüfplatz FQA

1986 übernahm Motorola den Stornokonzern.

Zunächst änderte dies wenig. Neu eingeführt wurde das Stornophone 6000, das in den letzten Jahren gemeinsam noch mit Storno/General Electric entwickelt wurde. Hierfür wurden die Testsysteme für Modul-, End- und Systemprüfung durch den Einsatz neuer Messgerätetypen weiterentwickelt. Wesentliche Änderungen waren der Tausch von R&S SMFP-2 gegen Schlumberger 4040 und R&S SCUD gegen Schlumberger 4922.

Diese Testsysteme wurden besonders für das Stornophone 6000 Produkt eingesetzt, das das Stornophone 900 ablöste. Es wurde als Funkgerät und auch als „Stornomatic“ in verschiedenen Versionen als Autotelefon für das skandinavische NMT- und das deutsche öbLC- System produziert und war sehr erfolgreich am Markt.

1989 fiel die Entscheidung, dass im Werk Flensburg nur noch Funktelefone für die boomenden analogen zellularen Funksysteme NMT und öbLC produziert werden sollten. Hierfür waren die Prüffelder aufgrund der geschilderten Aktivitäten technisch bestens ausgerüstet, selbst als später einige Motorola-Neuentwicklungen in die Produktion gegeben wurden.

 

1d. 1991-2007 Motorola (GSM-/UMTS-Handyproduktion)

1991 war ein Jahr des Umbruchs.

Im Laufe der nächsten 3 Jahre wurden alle analogen Produkte und Prüffelder an andere Motorola-Fabriken übergeben und im Werk Flensburg begann die Produktion von GSM-Geräten. Neben eine Reihe anderer organisatorischer Veränderungen, wurde auch eine IT-Abteilung gegründet, die die Fabrik neu vernetzte. (Ethernet)

Für die Prüffelder und andere Funktionen wurde ein „Factory Control System“ (FCS) aufgebaut. Die Testsoftware und –resultate wurden zentral gespeichert und konnten z.B. für Analysen genutzt werden.

Für die Steuerung der Testsysteme wurde jetzt PC’s eingesetzt (statt HP-Workstations) und die Testprogramme wurden in einer für PC’s geeigneten HP-Basic-Version geschrieben.

Ab 2001 kam die Testsoftware zentral aus USA, erstellt in der Programmiersprache C++.

 

1e. GSM-/UMTS-Testsysteme

Das wichtigste neue Messgerät in den GSM-Testsystemen war zunächst der Hewlett Packard Messplatz 8922G. Bei der Entwicklung des 8922 gab es eine Zusammenarbeit zwischen den Flensburger Testingenieuren und der HP-Entwicklungsabteilung in Spokane / USA. Die ersten von HP gelieferten Geräte gingen daher folgerichtig nach Flensburg. Dieser Messplatz enthielt alle Messgeräte, die für den Test der Hochfrequenzteile und die Systemprüfung von GSM-Funkgeräten notwendig waren. Ab 1995 wurde der HP-8922G durch das R&S CMD ergänzt.m9_hp8922In beide Messplätze flossen im Laufe der Jahre mittels Hard- und Software-Updates ständig Verbesserungen und Erweiterungen der Messmöglichkeiten ein. Dies wurde z.B. dadurch notwendig, weil GSM-900 zunächst um den 1800 MHz- und später um den 1900 MHz-Bereich erweitert wurde.

Ende der 90er Jahre wurden diese Messplätze durch den Rhode & Schwarz Messplatz CMU-200 abgelöst, da dieser bereits UMTS-fähig war und auch andere messtechnische Vorteile hatte.

Etwa ab 2000 wurde dann das Prüffeld um den Hewlett Packard Messplatz 8960 ergänzt, der gleiche Eigenschaften wie der CMU besaß.

Alle Messplätze wurden mit einem hochgenauen 10 MHz-Signal synchronisiert, was für die zeitabhängigen GSM-Produkte von besonderer Wichtigkeit ist.

Um die Anforderungen einer Massenproduktion zu erfüllen, wurden die Testsysteme immer mehr in die Fertigungsstraßen integriert. Manuelle Abgleich- und Justierarbeiten entfielen, da die Produkte so konstruiert waren, dass ein Abgleich rechnergestützt per Software erfolgen konnte. (Phasing)

 

Testfixtures

Die Adaption der Prüflinge an die Messgeräte war immer kritisch, wenn keine definierte Schnittstelle vorhanden war. Dies galt vor allem für HF-Pegel und –Leistungsmessungen, die aus bestimmten Gründen gerade für GSM-Geräte besonders wichtig sind. Aus diesem Grund wurden sowohl die Testfixtures als auch die Messplätze in Bezug auf diese Messungen im Laufe der Jahre ständig verbessert.

Ferner wurden auch eine Minimierung der Rüstzeiten und eine automatische Adaption der Produkte an die Test-systeme angestrebt. Dies wurde 1992 mit der Entwicklung und Einführung des „Inline Test“ erreicht. Die zu testenden Baugruppen wurden nach der Bestückung durch ein SPS-gesteuertes System adaptiert, dann einer Funktionsprüfung unterzogen  und automatisch entweder zur Montage der Endprodukte oder an einem Reparaturplatz weitergeleitet.

Dieses System wurde später konstruktiv weiterentwickelt.

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Produktionslinie, Test Automatisch Adaption

Um auch die automatische Adaption von fertig montierten Handys zu erreichen und eine Standardisierung und Kostenverbesserung bei der Entwicklung und Fertigung der Testfixtures zu erreichen, übernahm ein Motorola-Werk in England (MMS) Mitte der 90er Jahre zentral diese Aufgaben.

Die Handys wurden hierzu in Paletten mit produktspezifischer Adaption eingelegt. Die Palette hatte eine standardisierte Schnittstelle und konnte so automatisch mit dem Testsystem verbunden werden.

2004 wurden die GSM- und 2007 die UMTS-Produkte und –Prüffelder an das Motorola-Werk in Tianjin (China) übergeben.

 

2. Entwicklung der Mess- und Prüftechnik im Werk Flensburg

1967 fand Messtechnik nach Gründung des Werkes zunächst nur in der Produktion, an den Reparaturplätzen und in einer Abteilung statt, die für die Reparatur und Genauigkeit der Messgeräte, Modultester und Testfixtures verantwortlich war. (Instrumentenabteilung)

Anfang der 70er Jahre wurde die Systemabteilung gegründet, die basierend auf Standardprodukten, kundenspezifische Anwendungen entwickelte. Diese Abteilung wurde sowohl für die Entwicklung als auch für die Produktion ihrer Produkte messtechnisch entsprechend ausgerüstet. Die Abteilung wurde dann Ende der 80er Jahre aufgelöst.

Ab 1976 entwickelte sich aus der Instrumentenabteilung ein Bereich, der neben der Instandhaltung auch für die Einführung neuer Produkte und der damit verbundenen Testausrüstung verantwortlich war. Ferner wurden elektrische Rationalisierungen durchgeführt.

Ende der 70er Jahre wurde die Wareneingangskontrolle zunehmend mit Testsystemen und Messinstrumenten zur Prüfung von Komponenten und Bauteilen ausgerüstet. Die Abteilung wurde aufgelöst, als sich Qualitätssysteme wie ISO-9000 durchsetzten.

Anfang der 80er Jahre konnte ein messtechnisches Labor eingerichtet werden, um bei Produktproblemen die Produktion zu unterstützen und Rückmeldungen an die Entwicklungslabors zu geben. Dies betraf die damals neuen Produkte Stornophone 5000 und 900, CQF 9000 und Stornomatic 9000. Später kam das Stornophone 6000 und Stornomatic 6000 hinzu.

Etwa ab Mitte der 80er Jahre wurde die Einführung neuer Produkte/Testausrüstungen in die Hauptabteilung „Arbeitsvorbereitung“ (TOP) verlegt und der Bereich Instandhaltung, Prüfmittelverwaltung und Kalibrierung blieb in der Qualitätsabteilung.

1988 erfolgte die Entwicklung der ersten rechnergestützten Kalibriersysteme zur Sicherstellung der Messgenauigkeit und Einsatzbereitschaft aller Prüfmittel und Testsysteme.

1991 wurde Flensburg „Handyfabrik“ und in diesem Zusammenhang kamen im Laufe der Jahre völlig neue messtechnische Abteilungen hinzu:

  • HighTechCenter (HTC), ein Reparaturzentrum für Kundenhandys mit höchster Qualifikation (Level 4)
  • Maintenance on Line (MOL), eine Abteilung, die den störungsfreien Betrieb der Produktionslinien sicherte
  • Quality Labs:
    –          Accelerated Life Testing (ALT), hier wurden neue Produkte unter besonderen Stressbedingungen getestet, z.B.Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, Stoß/Fall
    –          Current ALT und Stichproben, Produkte aus der laufenden Produktion wurden speziell getestet und analysiert.
  • Außenstelle der Entwicklungsabteilung, diese Ingenieursabteilung analysierte Produktprobleme, die in der Fertigung auftraten und gab Rückmeldungen an die Produktentwickler in USA. Eine ähnliche Gruppe analysierte Produktprobleme, die bei ausgelieferten Produkten auftraten
  • ADR / Full Type Approval (FTA), ein Labor, das akkreditiert war, Typenfreigaben im Bereich Mobilfunk durchzuführen
  • EMV-Labor, Prüfung von elektromagnetischer Verträglichkeit an technischen Geräten
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Reparatur Keyboard Test