خمسة خيوط رقمية تعمل على توحيد وتبسيط تصميم وتصنيع الأنظمة الإلكترونية

بقلم ماثيو والش ومات بروملي

يتضمن التحول الرقمي دمج التقنيات الرقمية وإعادة تصور العمليات التجارية لتعزيز العمليات وتحسين تجارب العملاء ودفع الابتكار. تعد الخيوط الرقمية عنصرًا رئيسيًا في هذا التحول، لأنها تتيح التدفق السلس للبيانات والمعلومات عبر مراحل مختلفة من العملية أو النظام أو المؤسسة، وبالتالي فهي محورية لإدارة التعقيد والحفاظ على القدرة التنافسية في صناعة الإلكترونيات المتغيرة باستمرار.

تقوم الخيوط الرقمية بجمع البيانات ودمجها وإدارتها عبر المراحل المختلفة من دورة حياة المنتج. تتيح هذه المواضيع رؤية شاملة للمنتج، وتعزيز التعاون، واتخاذ القرارات المستنيرة، والتصميمات المحسنة. والهدف هو تسخير تلك البيانات بطرق أكثر تقدمًا وتفاعلية، وهو ما يتم تحقيقه من خلال التوأم الرقمي. بينما يوفر الخيط الرقمي مسارًا منظمًا للبيانات عبر دورة الحياة، يستخدم التوأم الرقمي هذه البيانات ليعكس بشكل ديناميكي الحالة والسلوك والأداء لمنتج معين في العالم الحقيقي.

إن تشبيه خريطة مترو الأنفاق يصف بشكل مناسب طبيعة الخيوط الرقمية. بشكل أساسي، إذا كان الخيط الرقمي مشابهًا لخريطة مترو الأنفاق، حيث تمثل نقاط التوقف نقاط البيانات وخطوط مترو الأنفاق التي تربط الخيوط بينها، فإن التوأم الرقمي هو المحاكاة التفاعلية في الوقت الفعلي لنظام مترو الأنفاق بأكمله - القطارات والمحطات وكل شيء – السماح لأصحاب المصلحة بتوقع المشكلات وتشغيل السيناريوهات واكتساب رؤى لن تكون ممكنة باستخدام الخريطة وحدها. يضمن هذا التكامل السلس للخيط الرقمي مع التوأم الرقمي اتباع نهج 360 درجة لتصميم المنتج وتشغيله وصيانته في العصر الرقمي.

الشكل 1: تعمل الخيوط الرقمية على سد الصوامع لإنشاء روابط مغلقة تعتمد على البيانات عبر المجالات.

كشفت نتائج استطلاع Lifecycle Insights 2022 ("تقرير قياس عائد الاستثمار للتحول الرقمي") عن نتائج إيجابية للغاية. شمل الاستطلاع 330 شركة في الواجهة الأمامية لعملية التحول الرقمي الخاصة بها. ووجدت 10% من هذه الشركات أن مشاريعها لم تحقق أهداف إيراداتها فحسب، بل تجاوزتها، في حين أفادت 9% أنها تجاوزت هوامش أرباحها. علاوة على ذلك، أبلغت 20% من هذه المؤسسات عن انخفاض كبير في عدد النماذج الأولية المطلوبة – مما يؤكد التأثير الإيجابي لتبني التحول الرقمي في عمليات التصميم والتصنيع الخاصة بها.

عندما يتعلق الأمر بإدارة تعقيد تصميم الأنظمة الإلكترونية، بدءًا من التفكير وحتى التصنيع، فهناك خمسة مواضيع رقمية أساسية:

1. موضوع الهندسة المعمارية الرقمية: يركز هذا الموضوع على البنية المبكرة للنظام، وسد الفجوة بين المتطلبات عالية المستوى والتصميم التفصيلي. يؤدي تمكين هذا الخيط إلى تسهيل تخصيص ميزانية الطاقة بشكل فعال وإمكانية التتبع والتحسين التكراري.
2. موضوع رقمي المكون: معالجة نموذج تبادل بيانات المكونات المعطلة أمر حيوي. تعد النماذج الرقمية الموحدة للمكونات من خلال مبادرات مثل معيار JEDEC's JEP30 أمرًا أساسيًا لتعزيز الكفاءة وتقليل الأخطاء.
3. تصميم البيانات الرقمية الموضوع: يمثل هذا الموضوع إطارًا متطورًا يهدف إلى مزامنة عناصر بيانات التصميم المتنوعة بسلاسة داخل المشهد الرقمي. على سبيل المثال، تنسيق بيانات التصميم الإلكتروني بمساعدة الكمبيوتر (ECAD) وبيانات التصميم الميكانيكي بمساعدة الكمبيوتر (MCAD) لتمكين التعاون السلس والمحاكاة متعددة المجالات. يتطلب هذا الموضوع تنسيقات تبادل بيانات محسنة، مثل معيار IDX، لتحسين عمليات التصميم.
4. التحقق من الموضوع الرقمي: التعقيد يدفع الحاجة إلى التحقق الشامل. إن إنشاء خيط رقمي يتتبع المتطلبات وحالات الاختبار ونتائج التحقق يعزز الكفاءة ويعزز إمكانية التتبع ويسهل التحقق المستمر طوال دورة التطوير.
5. تصنيع الخيط الرقمي: التفاعل بين التصميم والتصنيع ثنائي الاتجاه. يسمح الخيط الرقمي القوي للتصنيع بالتحسين المستمر من خلال التقاط رؤى التصنيع وتمكين قرارات تصميم أكثر استنارة واستدامة.

الشكل 2: نسيج الخيوط الرقمية لتصميم وتصنيع الأنظمة الإلكترونية.

المواضيع الرقمية تتجاوز المجالات

لا يتناسب تصميم الأنظمة الإلكترونية بشكل جيد مع مجال أو موضوع واحد. بدلا من ذلك، فإنه غالبا ما يمتد إلى مناطق متعددة. تضمن الطبيعة المتسامية للخيوط الرقمية أن يتمكن أصحاب المصلحة عبر مختلف المجالات من الوصول إلى المعلومات ذات الصلة والحديثة واتخاذ قرارات مستنيرة. يعمل هذا النهج المترابط على كسر الصوامع، وتقليل أوجه القصور، وتعزيز الرؤية الشاملة لدورة حياة المنتج بأكملها بدءًا من المفهوم وحتى نهاية العمر الافتراضي.

لذلك، من الضروري ألا يتم عزل الخيوط الرقمية في مجال معين؛ أنها تتجاوز مجالات متعددة. في الواقع، المبدأ الأساسي للخيط الرقمي هو توفير تدفق سلس للبيانات والمعلومات عبر مختلف مراحل دورة حياة المنتج والمجالات والتخصصات. ومن خلال القيام بذلك، يضمن الخيط الرقمي أن تظل المعلومات متسقة، ويمكن الوصول إليها، وقابلة للتتبع طوال دورة حياة المنتج أو النظام بأكملها.

إن الخيط الرقمي ليس مجرد استراتيجية مفاهيمية ولكنه نهج تحويلي يعيد تعريف كيفية تصميم الإلكترونيات وتصنيعها واستخدامها. وفي نهاية المطاف، هو أساس المستقبل؛ مخطط صناعة الإلكترونيات المتحولة رقميًا، حيث تتلاقى الدقة والتعاون والابتكار بشكل تآزري.

من خلال تبني نموذج الخيط الرقمي، ستستفيد الشركات بشكل كبير، من التوفير الكبير في التكاليف ومكاسب الكفاءة إلى تحسين جودة المنتج ووقت أسرع للتسويق. ومع ذلك، تمثل الخيوط الرقمية أكثر من مجرد ميزة تنافسية، فهي ضرورية لأولئك الذين يسعون جاهدين لإدارة التعقيد المتسارع في تصميم وتصنيع الأنظمة الإلكترونية.

لمعرفة المزيد حول كيف يمكن لفريقك التنقل والازدهار وسط المشهد المعقد لتصميم الأنظمة الإلكترونية وتصنيعها عبر منهجية الخيوط الرقمية، يرجى قراءة ورقة Siemens EDA إتقان التعقيد والاستفادة من الخيوط الرقمية لتصميم وتصنيع أنظمة الإلكترونيات.

مات بروملي هو نائب الرئيس لاستراتيجية المنتجات والتكنولوجيا في شركة Siemens EDA.