Laboratoria badania urządzeń elektronicznych

Badania urządzeń elektronicznych w coraz większym stopniu kojarzą się z zapewnieniem wysokiej jakości produktów, a klienci coraz bardziej zwracają uwagę na dokumenty i certyfikaty potwierdzające zgodność z wymaganiami. Być może jest to trochę spowodowane dużą liczbą nadużyć w procesach oceny zgodności oraz tym, że dla wielu towarów importowanych z Dalekiego Wschodu dokumenty wydają się rozmijać z rzeczywistością. Zapewne powodem jest też chęć ograniczenia ryzyka biznesowego związanego z wycofaniem niezgodnego produktu z rynku i utratą zaufania. Dlatego dokumenty z badań wystawione przez akredytowaną placówkę, będącą tzw. zaufaną stroną, mają obecnie na rynku realną wartość.

Cały czas rośnie świadomość wśród producentów wyrobów elektronicznych i elektrycznych w zakresie konieczności przeprowadzenia badań bezpieczeństwa i badań kompatybilności elektromagnetycznej. Konieczność ta jest uwarunkowana w głównej mierze uregulowaniami prawnymi i aspektami konkurencji rynkowej. Jest to widoczne zwłaszcza na etapie prototypu, gdyż wówczas jest możliwość wprowadzenia korekt konstrukcyjnych bez ponoszenia dużych kosztów. W ostatnich miesiącach rosnące koszty materiałów i długie czasy dostaw sprawiają, że produkcja i testy prototypów stają się coraz droższe, co zmusza do wielu kompromisów. Bez względu na to, badania i kontrole podczas projektowania zyskują na znaczeniu, gdyż tworzenie produktów nie może być oderwane od weryfikacji prototypów. Inaczej osiągnięcie zgodności staje się trudne, kosztowne lub nawet niemożliwe, dlatego wiele większych firm rozbudowuje swój potencjał aparaturowy pod kątem prowadzenia samodzielnego badań kontrolnych, a na pozostałych czeka oferta placówek badawczych. Praktycznie wszystkie z nich umożliwiają prowadzenie badań cząstkowych (inżynierskich, pre-compliance) po to, aby tworzone urządzenie na koniec przeszło przez weryfikację formalną i uzyskało dokumenty w placówce akredytowanej.

Czynniki sprzyjające zlecaniu badań do laboratoriów

 

Na liście czynników, które w największym stopniu sprzyjają zlecaniu badań w placówkach badawczych, wyróżniają się dwie pozycje: wymagania prawne oraz złożoność zagadnień technicznych. Dalsze dwie pozycje to to, że placówki te zatrudniają kompetentnych specjalistów i efekt coraz większej specjalizacji. Konieczna jest wiedza na temat tego, co badać i w jakim zakresie, w jaki sposób mierzyć i jeśli wyniki są złe, to jak można poprawić projekt. To ostatnie zagadnienie staje się coraz istotniejsze, bo elektronika jest coraz bardziej złożona, wymagań prawnych stale przybywa, przepisy nieustannie się zmieniają, a czasu na zgłębianie takich zagadnień jest coraz mniej.

Znaczenie badań inżynierskich zwiększało się wyraźnie w ostatnich latach i dzisiaj osiągnęliśmy stan, w którym taka usługa jest oczywistością. Naturalnie badania przed formalną oceną nie są domeną wyspecjalizowanych placówek badawczych ani też nie są przypisane do tych jednostek, które mogą się wylegitymować akredytacją. Wiele dużych firm ma dzisiaj bardzo często własne laboratoria i proponuje takie usługi. Małe i średnie firmy ze względu na koszt aparatury są zmuszone do korzystania z usług wyspecjalizowanych jednostek przynajmniej w części zagadnień wymagających kontroli.

Liczba wymaganych badań i formalności stale się zwiększa

Z roku na roku przybywa badań składających się na ocenę wyrobu. Jest to efekt wielu procesów, takich jak coraz większa penetracja elektroniki we wszystkich dziedzinach naszego życia, coraz bardziej odpowiedzialne zadania, jakie pełni taki sprzęt, a nawet to, że urządzeń jest coraz więcej, stąd ryzyko pojawienia się zakłóceń się zwiększa. Rośnie skomplikowanie urządzeń elektronicznych, komunikacja bezprzewodowa staje się standardem, maleje pobierana moc, dlatego trzeba kontrolować coraz więcej zagadnień i sprawdzać zgodność z coraz bardziej restrykcyjnymi regulacjami prawnymi.

Liczba zagadnień wymagających kontroli rośnie także dlatego, że pewne zagadnienia są wymuszane w ramach polityki organizacji branżowych, krajów lub wspólnot. Przykładem mogą być normy bezpieczeństwa dla sprzętu medycznego lub też wymagania w zakresie sprawności dla zasilaczy, a także konieczność znakowania produktów specjalnymi etykietami, jak na przykład w oświetleniu ledowym.

Podejście do badań krajowych firm

 

Mimo upływu lat ocena podejścia krajowych firm do badań i obowiązków z nimi się wiążących cały czas nie wygląda najlepiej. Owszem, w stosunku do poprzednich naszych badań widoczny jest mały postęp lub przetasowanie na liście pokazanej na wykresie, ale jakościowego przełomu nie ma. Pole, że firmy podchodzą do badań rzetelnie i kompleksowo, miało 3 lata temu 23%, teraz ma 21% itd. 58% pytanych w ankiecie specjalistów było zdania, że firmy badają swoje produkty tylko w ograniczonym zakresie. Spore wskazania dotyczą też tego, że urządzenia nie są badane w ogóle (42%). Taki rezultat to zapewne wynik tego, że do jednego worka wrzucamy zarówno tych "porządnych", jak i wiele firm importowych z Dalekiego Wschodu, które zwykle ślepo ufają w to, co napisał im chiński dostawca.

Badania są także metodą ograniczania ryzyka biznesowego, bo sprzęt niespełniający wymogów wymaga wycofania z rynku i zapłacenia kary. Nawet jeśli to ryzyko jest niewielkie, wiele firm nie lekceważy go, bo konsekwencje drobnej z punktu widzenia firmy oszczędności może po długim czasie przynieść ogromne straty wizerunkowe i finansowe.

Pełne spektrum badań urządzeń elektronicznych to obszerny katalog testów obejmujący badania związane z kompatybilnością elektromagnetyczną, bezpieczeństwem użytkowania, a w dalszej kolejności klimatyczne, mechaniczne i funkcjonalne (m.in. poziomu hałasu).

Najważniejsze cechy, jakie biorą pod uwagę firmy zlecające badania swoich wyrobów

 

Cztery najważniejsze czynniki, które biorą firmy pod uwagę, zlecając do laboratoriów badania swoich wyrobów, to, aby placówka była akredytowana i mogła w stanie zaoferować pełny zakres badań, a zaraz potem to, aby badania były zrobione szybko i tanio. Ponieważ posiadanie akredytacji jest postrzegane przez pryzmat kompetencji, a ponadto wiele pozostałych kryteriów na wykresie też jest powiązanych merytorycznie z wiedzą inżynierską, można powiedzieć, że klienci oczekują, aby było dobrze, szybko i tanio, "zapominając" że z tego zestawu mogą dostać tylko dwie pozycje.

Takie specjalistyczne obszary to także badania odporności na impulsy HPEM (dużej mocy), badania odporności urządzeń na anomalie występujące w sieciach zasilających m.in. zmiany częstotliwości sieci zasilającej, wahania napięcia, zniekształcenia przebiegu napięcia itp., badania zaburzeń od urządzeń PLC pracujących w liniach niskiego napięcia. Jeszcze bardziej specjalistycznie wyglądają badania fotobiologiczne, temperatury barwowej i wskaźnika oddawania barw, a także oddziaływania fal elektromagnetycznych na organizm ludzki.

Częścią oferty usług badawczych są także okresowe badania aparatury pomiarowej. Takie usługi są wymagane w stosunku do mierników wykorzystywanych do wymaganych prawnie kontroli instalacji związanych z BHP, okresową kontrolą instalacji elektrycznych, kontrolą mierników do badań klimatu itd. Aparatura w takich działaniach musi zapewniać bezdyskusyjny poziom jakości metrologicznej co oznacza jej okresową kalibrację. Te usługi bardzo często świadczą producenci aparatury pomiarowej, bo oni i tak muszą mieć kalibratory do celów realizowanej produkcji więc na ich bazie mogą świadczyć usługi, a poza tym są najlepiej przygotowani merytorycznie do takich działań. Kalibracja aparatury pomiarowej jest też częścią usług posprzedażnych, a więc takich jak serwis gwarancyjny i pogwarancyjny dla dystrybutorów aparatury pomiarowej.

Główne czynniki oddziałujące negatywnie na rozwój rynku usług badawczych

 

Od lat na liście najważniejszych czynników negatywnie oddziałujących na rozwój rynku usług badawczych na górnej pozycji znajduje się wysoki koszt aparatury pomiarowej. Zaawansowane i dokładne przyrządy pomiarowe są kosztowne, to samo dotyczy pokrewnego sprzętu, takiego jak komory, anteny, gdyż są to urządzenia specjalistyczne, precyzyjne i wytwarzane przez nielicznych producentów. Co więcej, aparatura musi być okresowo kontrolowana i kalibrowana, a wyniki badań są porównywane z innymi placówkami, co też wymaga pieniędzy. Prowadzenie badań zaawansowanego sprzętu wymaga posiadania urządzeń z górnej półki zaawansowania, co naturalnie widać też na rachunku. Na dodatek sprzętu pomiarowego trzeba mieć dużo, bo klienci chcą kompleksowości w badaniach, a jest ich wiele. Stąd na pełne wyposażenie stać głównie bogate placówki naukowe i rządowe.

Specjalizacja laboratoriów jest już faktem

Tak samo jak nie da się znać na wszystkim w pracy zawodowej i trzeba się specjalizować w jakiejś dziedzinie, tak samo w zakresie badań trudno zapewnić pełną kompleksowość. Konieczna jest specjalizacja, a więc ukierunkowanie oferty na pewien zakres zagadnień metrologicznych.

Pogłębiająca się specjalizacja to także splot wielu procesów. Pierwszy i chyba najważniejszy to duży koszt niezbędnej aparatury pomiarowej do prowadzenia badań. Im większa złożoność elektroniki, im wyższe częstotliwości pracy, bardziej złożone modulacje itd., tym aparatura musi być lepsza.

Główne czynniki oddziałujące pozytywnie na rozwój rynku usług badawczych

 

Główne pozytywne czynniki sprzyjające rozwojowi rynku usług badawczych w zakresie urządzeń elektronicznych od wielu lat są w zasadzie tylko trzy: większa świadomość rynku co do konieczności badań urządzeń, rosnące wymagania klientów oraz coraz więcej wymagań prawnych wynikających z pojawiających się nowych norm. Podobnie jak w poprzednich naszych badaniach zagrożenie karą i koniecznością wycofania produktu z rynku została oceniona najsłabiej, a więc jako najmniej istotna.

Aby kontrolować jakiś parametr, posiadany przyrząd musi mieć odpowiednią klasę dokładności, np. o rząd wielkości lepszą rozdzielczość, stabilność długo- i krótkoterminową i podobne własności. To w praktyce oznacza koszty, bo aparatura z górnej półki, a na dodatek produkowana w relatywnie małych seriach, jest bardzo droga. Taką aparaturę trzeba utrzymywać w jakości metrologicznej, czyli kalibrować i wzorcować, co w praktyce wymaga kupienia usługi, opłacenia transportu. Im więcej aparatury, tym większe koszty, stąd w praktyce trzeba znaleźć jakiś kompromis między szerokością oferty a ceną usług.

Poza kosztem kupna i utrzymania w ruchu aparatury pomiarowej, który w przypadku wielu badań związanych z np. radiokomunikacją już i tak bywa ogromny, laboratorium musi jeszcze znaleźć środki na opłacenie pracy kompetentnego personelu. Same przyrządy nie tworzą wartości metrologicznej, bo trzeba wiedzieć, co mierzyć, jak mierzyć i jak interpretować wyniki oraz umieć odnieść rezultaty do wymagań normatywnych. Do kosztów pracy należy do dopisać jeszcze opłaty za pogłębianie wiedzy, gdyż co chwila wychodzą jakieś nowe normy lub pojawiają się rewizje starszych regulacji i trzeba się w tym wszystkim orientować, tak samo jak w nowościach technicznych pojawiających się na rynku. Bo jeśli na rynek wchodzi nowy standard komunikacji bezprzewodowej, to zespół musi mieć rozeznanie, jak badać takie produkty.

Które branże/grupy firm zlecają najczęściej badania do placówek?

 

Zestawienie głównych branż i sektorów rynku otwiera jak zwykle sektor automatyki przemysłowej, a więc najbardziej wartościowy w skali kraju obszar, gdzie jednocześnie liczy się jakość, pewność i możliwość bezproblemowego działania urządzeń w trudnych warunkach środowiskowych i obok innego sprzętu. Drugi obszar tworzy aparatura pomiarowa, która często wymaga okresowej kalibracji i sprawdzenia, i tym samym przejścia przez ścieżkę oceny w laboratorium. Trzecia pozycja objęła wojsko, lotnictwo i branże profesjonalne, a więc takie obszary, w których nakładane są dodatkowe wymagania branżowe lub specjalne rygory, które trzeba spełnić.

Ostatnią kwestią w tym temacie jest akredytacja laboratorium. Uzyskanie takiego statusu potwierdzającego kompetencje aparaturowe i merytoryczne nie jest ani proste, ani darmowe. Poza tym akredytacja nie dotyczy całej oferty laboratorium, tylko jakiegoś zakresu badań i nie jest dana na zawsze. Wymaga uaktualniania, a więc przechodzenia przez audyty weryfikujące jakość usług, parametry mierników itp. W jakimś sensie akredytacja staje się więc tożsama ze specjalizacją.

Wiele typów placówek badawczych

Placówki badawcze zaliczają się w większości do jednej z trzech grup profilowych. Pierwszą tworzą jednostki przynależne do uczelni lub instytutu badawczego. Laboratoria takie są znakomicie wyposażone w aparaturę, mają kompetentną kadrę techniczną i w coraz większym stopniu otwierają się na współpracę z przemysłem.

Uczelnie i instytuty naukowe aparaturę do badań sprzętu elektronicznego kupują jako narzędzia do prowadzenia prac naukowych oraz do kształcenia studentów w ramach grantów badawczych lub też korzystają z programów akademickich producentów aparatury i oprogramowania. Pozwalają one zgromadzić niezłe zaplecze pomiarowe, a dodatkowo kadra naukowa jest w stanie zapewnić wysoki poziom kompetencji badawczych. Takich placówek jest najwięcej, bo poza kilkoma politechnikami (m.in. Wrocławska, Łódzka, Gdańska, Rzeszowska, WAT) mamy jeszcze instytuty wchodzące w skład sieci Łukasiewicz oraz ośrodki badawczo- rozwojowe.

Typ przedsiębiorstw najczęściej zlecających badania

 

Głównym klientem dla placówek badawczych w Polsce są średnie przedsiębiorstwa krajowe a w dalszej kolejności firmy duże. Działają one w takiej skali biznesu, że muszą dbać o długofalowe relacje z rynkiem i klientami i rozwój produktowy. Często takie firmy są powiązane z branżami profesjonalnymi (jak przemysł) i zagadnienia jakościowe są dla nich bardzo istotne.

Specjalizacja w dużych placówkach badawczych wynika najczęściej z profilu jednostki macierzystej, np. pomiarami urządzeń radiokomunikacyjnych może się zajmować laboratorium Instytutu Łączności, badaniami sprzętu medycznego, górniczego i systemów wojskowych także powiązane tematycznie instytuty, jak ITAM, WZŁ, WITU, Emag, Komag itp.

Ocena wiedzy firm na temat badań, norm i wymagań

 

Ocena wiedzy firm na tematy związane z badaniami urządzeń elektronicznych przedstawiona na wykresie wskazuje, że z jednej strony nie jest z tym najlepiej, ale z drugiej strony tematyka i zapotrzebowanie na wiedzę jest coraz większe. Tylko co dziesiąte wskazanie padło na to, że firmy dobrze znają zagadnienia badawcze oraz że nie są zainteresowanie takimi informacjami. Te dwie skrajne oceny nie zmieniają wymowy całości skazującej na to, że wiedza na temat badań, wymagań, norm i wynikających z nich obowiązków dla firm jest wartością poszukiwaną.

Drugą grupę tworzą działy badawcze istniejące przy producentach elektroniki, których laboratoria są częścią działalności badawczo-rozwojowej, zapewnienia jakości i kontroli produkcji. Takich działów w kraju mamy wiele, ale tylko część firm jest otwarta na klientów z zewnątrz. Ich oferta badań zwykle jest pochodną działalności produkcyjnej i dotyczy badań bezpieczeństwa, klimatycznych, wzorcowania i kalibracji aparatury pomiarowej i podobnych, np. firma Sonel.

Trzecią grupę tworzą dostawcy produktów związanych z kompatybilnością EMC, dystrybutorzy, którzy mają kompetencje, kontakty oraz wiedzę w tym zakresie oraz będące w zdecydowanej mniejszości laboratoria niezależne. Z reguły są to placówki bez akredytacji, skupiające się na wsparciu dla projektantów.