Πέντε ψηφιακά νήματα ενοποιούν και απλοποιούν το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικών συστημάτων

Του Matthew Walsh και Matt Bromley

Ο ψηφιακός μετασχηματισμός περιλαμβάνει την ενοποίηση ψηφιακών τεχνολογιών και τον επανασχεδιασμό των επιχειρηματικών διαδικασιών για τη βελτίωση των λειτουργιών, τη βελτίωση των εμπειριών των πελατών και την προώθηση της καινοτομίας. Τα ψηφιακά νήματα αποτελούν βασικό συστατικό αυτού του μετασχηματισμού, καθώς επιτρέπουν την απρόσκοπτη ροή δεδομένων και πληροφοριών σε διάφορα στάδια μιας διαδικασίας, συστήματος ή οργανισμού, και επομένως είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση της πολυπλοκότητας και τη διατήρηση της ανταγωνιστικότητας σε μια συνεχώς μεταβαλλόμενη βιομηχανία ηλεκτρονικών.

Τα ψηφιακά νήματα συλλέγουν, ενσωματώνουν και διαχειρίζονται δεδομένα στα διάφορα στάδια του κύκλου ζωής ενός προϊόντος. Αυτά τα νήματα επιτρέπουν μια ολοκληρωμένη προβολή του προϊόντος, ενισχύοντας τη συνεργασία, τη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων και τα βελτιστοποιημένα σχέδια. Ο στόχος είναι να αξιοποιηθούν αυτά τα δεδομένα με πιο προηγμένους και διαδραστικούς τρόπους, κάτι που επιτυγχάνεται μέσω ενός ψηφιακού δίδυμου. Ενώ το ψηφιακό νήμα παρέχει μια δομημένη διαδρομή δεδομένων σε όλο τον κύκλο ζωής, το ψηφιακό δίδυμο χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να αντικατοπτρίζει δυναμικά την πραγματική κατάσταση, τη συμπεριφορά και την απόδοση ενός συγκεκριμένου προϊόντος.

Η αναλογία ενός χάρτη του μετρό περιγράφει εύστοχα τη φύση των ψηφιακών νημάτων. Ουσιαστικά, εάν το ψηφιακό νήμα είναι ανάλογο με τον χάρτη του μετρό, με στάσεις που αντιπροσωπεύουν σημεία δεδομένων και γραμμές μετρό τα νήματα που τα συνδέουν, τότε το ψηφιακό δίδυμο είναι η διαδραστική προσομοίωση ολόκληρου του συστήματος του μετρό σε πραγματικό χρόνο - τρένα, σταθμοί και όλα. –επιτρέποντας στους ενδιαφερόμενους να προβλέπουν ζητήματα, να εκτελούν σενάρια και να αποκτήσουν πληροφορίες που δεν θα ήταν δυνατές μόνο με τον χάρτη. Αυτή η απρόσκοπτη ενσωμάτωση του ψηφιακού νήματος με το ψηφιακό δίδυμο εξασφαλίζει μια προσέγγιση 360 μοιρών στο σχεδιασμό, τη λειτουργία και τη συντήρηση του προϊόντος στην ψηφιακή εποχή.

Εικ. 1: Τα ψηφιακά νήματα γεφυρώνουν τα σιλό για να δημιουργήσουν συνδέσεις κλειστού βρόχου, που βασίζονται σε δεδομένα μεταξύ των τομέων.

Τα αποτελέσματα από μια έρευνα Lifecycle Insights 2022 ("The ROI of Digital Transformation Benchmark Report") αποκάλυψαν συντριπτικά θετικά αποτελέσματα. Στην έρευνα συμμετείχαν 330 εταιρείες στο frontend της διαδικασίας ψηφιακού μετασχηματισμού τους. Το 10% αυτών των εταιρειών διαπίστωσε ότι τα έργα τους όχι μόνο είχαν πετύχει αλλά και ξεπέρασαν τους στόχους εσόδων τους, ενώ το 9% ανέφερε ότι ξεπέρασε τα περιθώρια κέρδους τους. Επιπλέον, ένα αξιοσημείωτο 20% αυτών των οργανισμών ανέφερε σημαντική μείωση στον αριθμό των απαιτούμενων πρωτοτύπων – επιβεβαίωση του θετικού αντίκτυπου της υιοθέτησης του ψηφιακού μετασχηματισμού στις διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής τους.

Όσον αφορά τη διαχείριση της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού ηλεκτρονικών συστημάτων, από τον ιδεασμό έως την κατασκευή, υπάρχουν πέντε βασικά ψηφιακά νήματα:

1. Ψηφιακό νήμα αρχιτεκτονικής: Αυτό το νήμα εστιάζει στην πρώιμη αρχιτεκτονική ενός συστήματος, γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ των απαιτήσεων υψηλού επιπέδου και του λεπτομερούς σχεδιασμού. Η ενεργοποίηση αυτού του νήματος διευκολύνει την αποτελεσματική κατανομή του προϋπολογισμού ενέργειας, την ιχνηλασιμότητα και την επαναληπτική βελτίωση.
2. Συστατικό ψηφιακό νήμα: Η αντιμετώπιση του παραδείγματος ανταλλαγής δεδομένων σπασμένων στοιχείων είναι ζωτικής σημασίας. Τα τυποποιημένα ψηφιακά μοντέλα εξαρτημάτων μέσω πρωτοβουλιών όπως το πρότυπο JEP30 της JEDEC είναι το κλειδί για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και τη μείωση των σφαλμάτων.
3. Σχεδιάστε ψηφιακό νήμα δεδομένων: Αυτό το νήμα αντιπροσωπεύει ένα εξελιγμένο πλαίσιο που στοχεύει στον απρόσκοπτο συγχρονισμό ποικίλων στοιχείων σχεδιασμού σε ένα ψηφιακό τοπίο. Για παράδειγμα, ο συντονισμός δεδομένων ηλεκτρονικής σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (ECAD) και μηχανικής σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (MCAD) για την απρόσκοπτη συνεργασία και τις προσομοιώσεις πολλών τομέων. Αυτό το νήμα απαιτεί βελτιστοποιημένες μορφές ανταλλαγής δεδομένων, όπως το πρότυπο IDX, για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών σχεδιασμού.
4. Ψηφιακό νήμα επαλήθευσης: Η πολυπλοκότητα οδηγεί την ανάγκη για ενδελεχή επαλήθευση. Η δημιουργία ενός ψηφιακού νήματος που ανιχνεύει τις απαιτήσεις, τις περιπτώσεις δοκιμών και τα αποτελέσματα επαλήθευσης ενισχύει την αποτελεσματικότητα, ενισχύει την ιχνηλασιμότητα και διευκολύνει τη συνεχή επαλήθευση σε όλο τον κύκλο ανάπτυξης.
5. Κατασκευή ψηφιακού νήματος: Η αλληλεπίδραση μεταξύ σχεδιασμού και κατασκευής είναι αμφίδρομη. Ένα ισχυρό ψηφιακό νήμα κατασκευής επιτρέπει τη συνεχή βελτίωση, συλλαμβάνοντας γνώσεις κατασκευής και επιτρέποντας πιο ενημερωμένες, βιώσιμες αποφάσεις σχεδιασμού.

Εικ. 2: Το ύφασμα των ψηφιακών νημάτων για το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικών συστημάτων.

Τα ψηφιακά νήματα υπερβαίνουν τους τομείς

Ο σχεδιασμός των ηλεκτρονικών συστημάτων δεν ταιριάζει απόλυτα σε έναν τομέα ή νήμα. Αντίθετα, συχνά εκτείνεται σε πολλές περιοχές. Η υπερβατική φύση των ψηφιακών νημάτων διασφαλίζει ότι οι ενδιαφερόμενοι σε διαφορετικούς τομείς μπορούν να έχουν πρόσβαση σε σχετικές, ενημερωμένες πληροφορίες και να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις. Αυτή η διασυνδεδεμένη προσέγγιση καταρρίπτει τα σιλό, μειώνει την αναποτελεσματικότητα και προωθεί μια ολιστική άποψη ολόκληρου του κύκλου ζωής του προϊόντος από τη σύλληψη έως το τέλος του κύκλου ζωής του προϊόντος.

Επομένως, είναι σημαντικό τα ψηφιακά νήματα να μην είναι απομονωμένα σε έναν συγκεκριμένο τομέα. υπερβαίνουν πολλαπλούς τομείς. Πράγματι, η βασική αρχή του ψηφιακού νήματος είναι να παρέχει μια απρόσκοπτη ροή δεδομένων και πληροφοριών σε διάφορα στάδια του κύκλου ζωής του προϊόντος, τομείς και κλάδους. Με αυτόν τον τρόπο, το ψηφιακό νήμα διασφαλίζει ότι οι πληροφορίες παραμένουν συνεπείς, προσβάσιμες και ανιχνεύσιμες σε όλο τον κύκλο ζωής ενός προϊόντος ή συστήματος.

Το ψηφιακό νήμα δεν είναι απλώς μια εννοιολογική στρατηγική, αλλά μια μετασχηματιστική προσέγγιση, που επαναπροσδιορίζει τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και χρησιμοποιούνται τα ηλεκτρονικά. Τελικά, είναι το θεμέλιο του μέλλοντος. το σχέδιο μιας ψηφιακά μετασχηματισμένης βιομηχανίας ηλεκτρονικών, όπου η ακρίβεια, η συνεργασία και η καινοτομία συγκλίνουν συνεργιστικά.

Αγκαλιάζοντας το μοντέλο ψηφιακού νήματος, οι επιχειρήσεις θα επωφεληθούν τρομερά, από σημαντική εξοικονόμηση κόστους και κέρδη αποδοτικότητας έως βελτιωμένη ποιότητα προϊόντων και ταχύτερο χρόνο κυκλοφορίας στην αγορά. Ωστόσο, τα ψηφιακά νήματα αντιπροσωπεύουν κάτι περισσότερο από ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα, είναι επιτακτική ανάγκη για όσους προσπαθούν να διαχειριστούν την επιταχυνόμενη πολυπλοκότητα στο σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικών συστημάτων.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το πώς η ομάδα σας μπορεί να πλοηγηθεί και να ευδοκιμήσει μέσα στο περίπλοκο τοπίο του σχεδιασμού και της κατασκευής ηλεκτρονικών συστημάτων μέσω μιας μεθοδολογίας ψηφιακών νημάτων, διαβάστε το έγγραφο της Siemens EDA Κατακτήστε την πολυπλοκότητα αξιοποιώντας τα ψηφιακά νήματα για το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικών συστημάτων.

Ο Matt Bromley είναι αντιπρόεδρος, στρατηγική προϊόντων και τεχνολογία, στη Siemens EDA.