原创 简论实验室自动化之关键

作者：百佳泰/Shawn

自动化是目前各领域着力执行的目标，百佳泰实验室目前致力于把各项Logo的测试转型为自动化，其中包含自动化的仪器量测以及AI大数据分析，透过高效的智能分析，并汇出可视化的完整测试报告，百佳泰将以上技术结合，并开发了一套高质量的自动化流程。不但节省人力成本支出、提高工作效率，更是降低人为操作的错误率。

自动化机器人所指的就是RPA(Robotic Process Automation)这套软件，是以机器人作为虚拟劳动力，依据预先设定的程序与现有用户系统进行交互并完成预期的任务。从目前的技术实践来看，现有的RPA还仅适用于高重复性，逻辑确定并且稳定性要求相对较低的流程，完成一系列原来需要人工完成的工作。在测试流程中，有许多流程往往是仰赖人工在计算机桌面与信息系统之间的重复作业。流程机器人(RPA)是一种新兴的程序软件工具，它会仿真使用者坐在办公桌时经常做的事情，将这些重复且枯燥的计算机桌面作业程序自动化，无需经由特殊的硬设备，能在任何信息系统的环境中发挥良好的表现，这就是流程机器人(RPA)可以做的工作，将重复性高但有逻辑性的作业，以流程机器人(RPA)取代人力的投入。

在自动化中，RPA软件的流程与自动化工具在应用上相对比较简单易用，通常可以通过图形化的界面与录制鼠标和键盘动作的方式来生成脚本的编辑，完成一系列简单的操作，即使是利用相对专业的脚本编辑器，简单看一下教学也能很快的上手，在熟练RPA的软件后，甚至可以帮助我们完成一些更复杂的自动化工作处理。目前流程机器人已经被广泛利用在很多实际应用上，其效率是一般作业人员的好几倍，同时趋近零失误率的作业执行质量，降低人力成本与提高工作效率，因此，我们不仅可以减少测试人员的人力需求，还可以提供不间断地执行增加产出的量。透过流程机器人的执行结果将会更准确，避免数据重复输入和输入错误所衍生一连串的弥补措施，导入这类自动化软件带来最直接的效果，就是要减少高重复性与低效率的事务工作，强化整体效率，并带来成本效益。

图一为RPA的软件(KORAT)，此软件可以透过录制的方法将用户的操作过程纪录下来，之后就可以利用录制结果进行重复地播放，以达到自动化效果，除此之外，此软件还可以输出成代码，如C、C#、Python等语言，因此可以在此代码中加入自己撰写的程序，提升自动化的效果与便利性，图二为一套名为Sikulix的RPA的软件，可以利用影像识别的技术，将鼠标点击所需的位置，利用截图的方式设定目标，再透过影像识别去点击默认好的图形，因此可以透过截图的方式以及搭配的指令，排程自动化的流程，是一套容易上手且执行效率高的一套软件，并且提供免费的环境让使用者使用，目前本实验室也是利用此软件进行开发部分自动化的流程。

图一 KORAT

图二 SikuliX

自动化测试系统常常会结合数台甚至十几台的各种仪器设备，在自动化测试系统中，高稳定度与低错误率是非常重要的，以太网络和USB虽然也可以利用Hub同时串接很多设备，但是Hub作为一个另外增加的设备，所以在测试的过程中也增添了一个不确定因素，GPIB当初设计即是允许并接的方式来连接多个仪器设备，因此只需使用GPIB的线直接连接到所有的设备即可，不需要任何的外接Hub，且GPIB接口是多条交握信号线控制的方式，数据传送的时机与接收的状态，以及数据传送的方向均有严谨的定义，GPIB仍是要导入自动化测试的重要条件之一，图三为HDMI仪器的自动化，将所有测项所需的仪器透过GPIB串接起来，再透过PC端控制各个不同的仪器，依据每种测试项目的测试顺序，排序仪器的操作流程，有了仪器的自动化，就可以结合RPA与Excel文件自动化，完成自动测试到输出完整报告，中间都不需要人力的介入，以减少人力成本的支付。

图三: 仪器自动化

在某些情况下，熟练的Excel VBA开发者甚至也能完成好的RPA工作（许多RPA工具仍然需要Excel VBA来进行协同工作），文件的自动化除了可以运用在测试报告上，就连行政事务性作业也可透过此方法来缩短文件整理的时间，减轻人员的劳动力，提升企业竞争力的方式之一。

1. 替代掉简易又重复性高的动作，如开启档案、复制贴上、存盘、修改格式等等动作，相对于人为操作，VBA完成速度相对更加快速，且几乎不会有任何错误，而人为的操作，容易受到精神上影响与时间的限制，对比于VBA的程序，VBA可以跑上一整天而不间断，除了减少人力成本的开销也增加了整体的总产量。
2. 结合Word与PowerPoint，除了可以读取两种文件类型的内容之外，也可以转换成这两种文件类型，让输出的报告有更多的种类，而不需要人工的方式去修改更换。
3. 利用VBA程序可以将多个档案合并在一份报告中，并且进行资料的分析与绘图，最后可以把完成的报告汇出PDF档或自动打印出来，如果换成人为的方式去操作，可能会花上较长的时间，且在数据的分析上，当数据量较多时，人为的方式较难去作运算或是从中找出关键的数据，且人为的方式错误率也较高。
4. VBA的程序可以结合Outlook信箱自动寄信，因此可以将完成的报告自动寄信到客户端或是发给自己检查报告是否有误。

图四为HDMI测试报告的自动化，利用VBA程序将HDMI的各项测试数据，经分析与整合后汇集成一份报告，透过自动化的方式输出的报告，其速度至少相差五倍以上，根据报告的复杂度，越复杂的报告相差的时间就越大，因此文件的自动化可以省下工程师制作报告的时间，提升整体效率与人力成本支出。

图四 文件自动化

虽然RPA可以模仿人类操纵鼠标键盘的方式，录制人类的操作模式，减少重复性且耗时的工作，但是由于RPA是模仿人类点击方式，所以无法像VBA等程序，执行一些复杂性较高或需要分析数据的工作，且执行速度无法像直接执行VBA程序一样快，但其优点在于可以跨平台不局限在一个程序或软件中，像是要开启一套测试软件且执行该软件上的应用。在RPA的软件中，可以利用鼠标点击方式去完成想要达到的目的，但是如果想透过VBA的程序完成出相同的结果，难度会比较高甚至无法实现，通常需要该软件有提供VBA的程序撰写，所以藉由RPA与VBA的优点去弥补个别的缺点，让自动化的过程更加的完善。

在仪器的自动化中会发现一些问题，像是有些仪器是使用自己的独立软件去做控制，并非可以透过GPIB的信号去做到仪器的操控，因此在这部分可以利用RPA的软件，以鼠标点击的方式去控制该仪器软件的操作，以弥补GPIB不足的地方，让整个仪器的自动化更加的顺利。透过RPA、VBA、GPIB的自动化，可以让一个测试项目如HDMI的测试，从开始检测到报告的输出都不需要人力的支出，只需执行自动化程序与配置好DUT需要检测的接脚，即可把DUT的所有测试项目检测完，并产出完整报告，缩短了产出报告的时间和减少人力支出，并且增加整体工作量以提升公司的竞争力。