Fünf digitale Threads vereinheitlichen und vereinfachen das Design und die Herstellung elektronischer Systeme

Von Matthew Walsh und Matt Bromley

Die digitale Transformation umfasst die Integration digitaler Technologien und die Neugestaltung von Geschäftsprozessen, um Abläufe zu verbessern, das Kundenerlebnis zu verbessern und Innovationen voranzutreiben. Digitale Threads sind eine Schlüsselkomponente dieser Transformation, da sie den nahtlosen Daten- und Informationsfluss über verschiedene Phasen eines Prozesses, Systems oder einer Organisation hinweg ermöglichen und somit von entscheidender Bedeutung für die Bewältigung der Komplexität und die Wettbewerbsfähigkeit in einer sich ständig verändernden Elektronikbranche sind.

Digitale Threads sammeln, integrieren und verwalten Daten über die verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus hinweg. Diese Threads ermöglichen einen umfassenden Überblick über das Produkt und fördern die Zusammenarbeit, fundierte Entscheidungsfindung und optimierte Designs. Das Ziel besteht darin, diese Daten auf fortschrittlichere und interaktivere Weise zu nutzen, was durch einen digitalen Zwilling erreicht wird. Während der digitale Thread einen strukturierten Datenpfad über den gesamten Lebenszyklus hinweg bereitstellt, nutzt der digitale Zwilling diese Daten, um den realen Zustand, das Verhalten und die Leistung eines bestimmten Produkts dynamisch widerzuspiegeln.

Die Analogie einer U-Bahn-Karte beschreibt treffend die Natur digitaler Fäden. Wenn der digitale Thread im Wesentlichen analog zur U-Bahn-Karte ist, wobei Haltestellen Datenpunkte und U-Bahn-Linien die sie verbindenden Fäden darstellen, dann ist der digitale Zwilling die interaktive Echtzeitsimulation des gesamten U-Bahn-Systems – Züge, Bahnhöfe und alles – Dadurch können Stakeholder Probleme antizipieren, Szenarien durchspielen und Erkenntnisse gewinnen, die mit der Karte allein nicht möglich wären. Diese nahtlose Integration des digitalen Threads mit dem digitalen Zwilling gewährleistet einen 360-Grad-Ansatz für Produktdesign, Betrieb und Wartung im digitalen Zeitalter.

Abb. 1: Digitale Threads überbrücken Silos, um geschlossene, datengesteuerte Verbindungen über Domänen hinweg zu schaffen.

Die Ergebnisse einer Lifecycle Insights 2022-Umfrage („The ROI of Digital Transformation Benchmark Report“) zeigten überwältigend positive Ergebnisse. An der Umfrage nahmen 330 Unternehmen teil, die sich am Anfang ihres digitalen Transformationsprozesses befanden. 10 % dieser Unternehmen stellten fest, dass ihre Projekte ihre Umsatzziele nicht nur erreicht, sondern sogar übertroffen hatten, während 9 % angaben, ihre Gewinnmargen zu übertreffen. Darüber hinaus berichteten beachtliche 20 % dieser Organisationen über eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der erforderlichen Prototypen – eine Bestätigung der positiven Auswirkungen der digitalen Transformation in ihren Design- und Herstellungsprozessen.

Wenn es darum geht, die Komplexität des Entwurfs elektronischer Systeme zu bewältigen, von der Idee bis zur Fertigung, gibt es fünf wesentliche digitale Fäden:

1. Digitaler Thread zur Architektur: Dieser Thread konzentriert sich auf die frühe Architektur eines Systems und schließt die Lücke zwischen hohen Anforderungen und detailliertem Design. Die Aktivierung dieses Threads erleichtert die effektive Zuweisung des Strombudgets, die Rückverfolgbarkeit und die iterative Verfeinerung.
2. Komponenten-Digitalthread: Es ist von entscheidender Bedeutung, das kaputte Paradigma des Komponentendatenaustauschs anzugehen. Standardisierte digitale Modelle von Komponenten durch Initiativen wie den JEP30-Standard von JEDEC sind der Schlüssel zur Steigerung der Effizienz und zur Reduzierung von Fehlern.
3. Entwerfen Sie einen digitalen Datenthread: Dieser Thread stellt ein ausgeklügeltes Framework dar, das darauf abzielt, verschiedene Designdatenelemente innerhalb einer digitalen Landschaft nahtlos zu synchronisieren. Beispielsweise die Koordinierung der Daten für elektronisches computergestütztes Design (ECAD) und mechanisches computergestütztes Design (MCAD), um eine nahtlose Zusammenarbeit und Multi-Domain-Simulationen zu ermöglichen. Dieser Thread erfordert optimierte Datenaustauschformate wie den IDX-Standard, um Designprozesse zu optimieren.
4. Digitaler Verifizierungsthread: Komplexität erfordert eine gründliche Überprüfung. Die Einrichtung eines digitalen Threads, der Anforderungen, Testfälle und Verifizierungsergebnisse nachverfolgt, steigert die Effizienz, verbessert die Rückverfolgbarkeit und erleichtert die kontinuierliche Verifizierung während des gesamten Entwicklungszyklus.
5. Herstellung von digitalem Faden: Die Interaktion zwischen Design und Fertigung ist bidirektional. Ein robuster digitaler Thread für die Fertigung ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung, indem er Erkenntnisse aus der Fertigung erfasst und fundiertere, nachhaltigere Designentscheidungen ermöglicht.

Abb. 2: Das Gefüge digitaler Fäden für die Entwicklung und Herstellung elektronischer Systeme.

Digitale Threads überschreiten Domänen

Das Design elektronischer Systeme passt nicht genau in eine Domäne oder einen Thread. Stattdessen erstreckt es sich oft über mehrere Bereiche. Der transzendente Charakter der digitalen Threads stellt sicher, dass Stakeholder aus verschiedenen Bereichen auf relevante, aktuelle Informationen zugreifen und fundierte Entscheidungen treffen können. Dieser vernetzte Ansatz bricht Silos auf, reduziert Ineffizienzen und fördert eine ganzheitliche Sicht auf den gesamten Produktlebenszyklus vom Konzept bis zum End-of-Life.

Daher ist es wichtig, dass digitale Threads nicht auf eine bestimmte Domäne beschränkt sind. sie überschreiten mehrere Domänen. Tatsächlich besteht das Kernprinzip des Digital Thread darin, einen nahtlosen Daten- und Informationsfluss über verschiedene Produktlebenszyklusphasen, Domänen und Disziplinen hinweg bereitzustellen. Auf diese Weise stellt der digitale Thread sicher, dass Informationen während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts oder Systems konsistent, zugänglich und nachvollziehbar bleiben.

Der Digital Thread ist nicht nur eine konzeptionelle Strategie, sondern ein transformativer Ansatz, der die Art und Weise, wie Elektronik entworfen, hergestellt und genutzt wird, neu definiert. Letztlich ist es das Fundament der Zukunft; die Blaupause einer digital transformierten Elektronikindustrie, in der Präzision, Zusammenarbeit und Innovation synergetisch zusammenlaufen.

Durch die Einführung des Digital-Thread-Modells können Unternehmen enorm profitieren, von erheblichen Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen bis hin zu verbesserter Produktqualität und schnellerer Markteinführung. Doch digitale Threads stellen mehr als nur einen Wettbewerbsvorteil dar, sie sind ein Muss für alle, die die zunehmende Komplexität bei der Entwicklung und Herstellung elektronischer Systeme bewältigen möchten.

Um mehr darüber zu erfahren, wie Ihr Team mithilfe einer Digital-Threads-Methodik in der komplexen Landschaft des Entwurfs und der Herstellung elektronischer Systeme navigieren und erfolgreich sein kann, lesen Sie bitte das Siemens EDA-Papier Beherrschung der Komplexität durch Nutzung digitaler Threads für die Entwicklung und Herstellung elektronischer Systeme.

Matt Bromley ist Vizepräsident für Produktstrategie und Technologie bei Siemens EDA.