Vijf digitale draden verenigen en vereenvoudigen het ontwerp en de productie van elektronische systemen

Door Matthew Walsh en Matt Bromley

Digitale transformatie omvat de integratie van digitale technologieën en het opnieuw vormgeven van bedrijfsprocessen om de activiteiten te verbeteren, de klantervaringen te verbeteren en innovatie te stimuleren. Digitale threads zijn een belangrijk onderdeel van deze transformatie, omdat ze de naadloze stroom van gegevens en informatie door verschillende stadia van een proces, systeem of organisatie mogelijk maken, en dus cruciaal zijn voor het beheersen van de complexiteit en het concurrerend blijven in een steeds veranderende elektronica-industrie.

Digitale threads verzamelen, integreren en beheren gegevens in de verschillende fasen van de levenscyclus van een product. Deze threads maken een uitgebreid beeld van het product mogelijk, waardoor samenwerking, geïnformeerde besluitvorming en geoptimaliseerde ontwerpen worden bevorderd. Het doel is om die gegevens op meer geavanceerde en interactieve manieren te benutten, wat wordt bereikt via een digitale tweeling. Terwijl de digitale draad een gestructureerd gegevenspad gedurende de levenscyclus biedt, gebruikt de digitale tweeling deze gegevens om op dynamische wijze de werkelijke toestand, het gedrag en de prestaties van een bepaald product te weerspiegelen.

De analogie van een metrokaart beschrijft treffend de aard van digitale draden. Als de digitale draad analoog is aan de metrokaart, waarbij haltes datapunten vertegenwoordigen en metrolijnen de draden die ze verbinden, dan is de digitale tweeling de realtime, interactieve simulatie van het hele metrosysteem: treinen, stations en dergelijke. – belanghebbenden in staat stellen op problemen te anticiperen, scenario's uit te voeren en inzichten te verwerven die met alleen de kaart alleen niet mogelijk zouden zijn. Deze naadloze integratie van de digitale draad met de digital twin zorgt voor een 360-gradenbenadering van productontwerp, bediening en onderhoud in het digitale tijdperk.

Fig. 1: Digitale threads overbruggen silo's om gesloten, datagestuurde koppelingen tussen domeinen te creëren.

De resultaten van een Lifecycle Insights 2022-enquête (“The ROI of Digital Transformation Benchmark Report”) lieten overweldigend positieve resultaten zien. Bij het onderzoek waren 330 bedrijven betrokken die aan de voorkant van hun digitale transformatieproces stonden. 10% van deze bedrijven ontdekte dat hun projecten hun omzetdoelstellingen niet alleen hadden gehaald, maar zelfs overtroffen, terwijl 9% rapporteerde dat ze hun winstmarges hadden overtroffen. Bovendien rapporteerde een opmerkelijke 20% van deze organisaties een substantiële vermindering van het aantal benodigde prototypes – een bevestiging van de positieve impact van het omarmen van digitale transformatie in hun ontwerp- en productieprocessen.

Als het gaat om het beheersen van de complexiteit van het ontwerp van elektronische systemen, van ideevorming tot productie, zijn er vijf essentiële digitale draden:

1. Architectuur digitale draad: Deze draad richt zich op de vroege architectuur van een systeem en overbrugt de kloof tussen vereisten op hoog niveau en gedetailleerd ontwerp. Het inschakelen van deze thread vergemakkelijkt de effectieve toewijzing van energiebudgetten, traceerbaarheid en iteratieve verfijning.
2. Component digitale draad: Het aanpakken van het paradigma voor de uitwisseling van kapotte componentgegevens is van cruciaal belang. Gestandaardiseerde digitale modellen van componenten via initiatieven zoals JEDEC's JEP30-standaard zijn van cruciaal belang voor het verbeteren van de efficiëntie en het verminderen van fouten.
3. Ontwerpgegevens digitale draad: Deze thread vertegenwoordigt een geavanceerd raamwerk dat tot doel heeft gevarieerde ontwerpgegevenselementen naadloos te synchroniseren binnen een digitaal landschap. Bijvoorbeeld het coördineren van gegevens over elektronisch computerondersteund ontwerp (ECAD) en mechanisch computerondersteund ontwerp (MCAD) om naadloze samenwerking en multi-domeinsimulaties mogelijk te maken. Deze draad vereist geoptimaliseerde formaten voor gegevensuitwisseling, zoals de IDX-standaard, om ontwerpprocessen te optimaliseren.
4. Verificatie digitale draad: Complexiteit drijft de behoefte aan grondige verificatie. Het opzetten van een digitale draad die vereisten, testgevallen en verificatieresultaten traceert, bevordert de efficiëntie, verbetert de traceerbaarheid en vergemakkelijkt continue verificatie gedurende de gehele ontwikkelingscyclus.
5. Productie van digitale draad: De interactie tussen ontwerp en productie is bidirectioneel. Een robuuste digitale productiedraad maakt voortdurende verbetering mogelijk door productie-inzichten vast te leggen en beter geïnformeerde, duurzame ontwerpbeslissingen mogelijk te maken.

Fig. 2: Het weefsel van digitale draden voor het ontwerp en de productie van elektronische systemen.

Digitale threads overstijgen domeinen

Het ontwerp van elektronische systemen past niet netjes binnen één domein of draad. In plaats daarvan bestrijkt het vaak meerdere gebieden. Het transcendente karakter van de digitale draden zorgt ervoor dat belanghebbenden in verschillende domeinen toegang hebben tot relevante, actuele informatie en weloverwogen beslissingen kunnen nemen. Deze onderling verbonden aanpak doorbreekt silo's, vermindert inefficiënties en bevordert een holistisch beeld van de gehele productlevenscyclus, van concept tot en met het einde van de levensduur.

Daarom is het essentieel dat digitale threads niet beperkt zijn tot een bepaald domein; ze overstijgen meerdere domeinen. Het kernprincipe van de digitale draad is het bieden van een naadloze stroom van gegevens en informatie over verschillende fasen, domeinen en disciplines van de productlevenscyclus. Door dit te doen zorgt de digitale draad ervoor dat informatie consistent, toegankelijk en traceerbaar blijft gedurende de gehele levenscyclus van een product of systeem.

De digitale draad is niet louter een conceptuele strategie, maar een transformatieve benadering, die een nieuwe definitie geeft van de manier waarop elektronica wordt ontworpen, vervaardigd en gebruikt. Uiteindelijk is het de basis van de toekomst; de blauwdruk van een digitaal getransformeerde elektronica-industrie, waar precisie, samenwerking en innovatie synergetisch samenkomen.

Door het digitale draadmodel te omarmen, zullen bedrijven enorm profiteren, van aanzienlijke kostenbesparingen en efficiëntiewinsten tot verbeterde productkwaliteit en snellere time-to-market. Toch vertegenwoordigen digitale threads meer dan een concurrentievoordeel; ze zijn een noodzaak voor degenen die ernaar streven de toenemende complexiteit in het ontwerp en de productie van elektronische systemen te beheersen.

Voor meer informatie over hoe uw team kan navigeren en gedijen in het ingewikkelde landschap van ontwerp en productie van elektronische systemen via een digitale threads-methodologie, kunt u het Siemens EDA-paper lezen. Het beheersen van complexiteit door gebruik te maken van digitale threads voor het ontwerp en de productie van elektronische systemen.

Matt Bromley is vice-president productstrategie en technologie bij Siemens EDA.