Pięć cyfrowych wątków ujednolica i upraszcza projektowanie i produkcję systemów elektronicznych

Autorzy: Matthew Walsh i Matt Bromley

Transformacja cyfrowa obejmuje integrację technologii cyfrowych i ponowne przemyślenie procesów biznesowych w celu usprawnienia operacji, poprawy doświadczeń klientów i stymulowania innowacji. Wątki cyfrowe są kluczowym elementem tej transformacji, ponieważ umożliwiają płynny przepływ danych i informacji na różnych etapach procesu, systemu lub organizacji, a zatem mają kluczowe znaczenie dla zarządzania złożonością i utrzymywania konkurencyjności w stale zmieniającej się branży elektronicznej.

Wątki cyfrowe gromadzą, integrują i zarządzają danymi na różnych etapach cyklu życia produktu. Wątki te umożliwiają kompleksowe spojrzenie na produkt, wspierając współpracę, podejmowanie świadomych decyzji i zoptymalizowane projekty. Celem jest wykorzystanie tych danych w bardziej zaawansowany i interaktywny sposób, co można osiągnąć za pomocą cyfrowego bliźniaka. Podczas gdy wątek cyfrowy zapewnia uporządkowaną ścieżkę danych w całym cyklu życia, cyfrowy bliźniak wykorzystuje te dane do dynamicznego odzwierciedlania rzeczywistego stanu, zachowania i wydajności konkretnego produktu.

Analogia z mapą metra trafnie opisuje naturę cyfrowych wątków. Zasadniczo, jeśli wątek cyfrowy jest analogiczny do mapy metra, gdzie przystanki reprezentują punkty danych, a linie metra łączą wątki, wówczas cyfrowy bliźniak to interaktywna symulacja całego systemu metra w czasie rzeczywistym – pociągów, stacji i wszystkiego innego. –umożliwienie zainteresowanym stronom przewidywania problemów, uruchamiania scenariuszy i uzyskiwania spostrzeżeń, które nie byłyby możliwe przy użyciu samej mapy. Ta płynna integracja wątku cyfrowego z cyfrowym bliźniakiem zapewnia 360-stopniowe podejście do projektowania, obsługi i konserwacji produktu w erze cyfrowej.

Ryc. 1: Cyfrowe silosy łączące wątki w celu tworzenia powiązań między domenami w zamkniętej pętli, opartych na danych.

Wyniki ankiety Lifecycle Insights 2022 („Raport porównawczy ROI z transformacji cyfrowej”) ujawniły zdecydowanie pozytywne wyniki. W badaniu wzięło udział 330 firm, które są na etapie transformacji cyfrowej. 10% tych firm stwierdziło, że ich projekty nie tylko osiągnęły, ale nawet przekroczyły docelowe przychody, podczas gdy 9% stwierdziło, że przekroczyło swoje marże zysku. Co więcej, godne uwagi 20% tych organizacji zgłosiło znaczne zmniejszenie liczby wymaganych prototypów, co potwierdza pozytywny wpływ wykorzystania transformacji cyfrowej w procesach projektowania i produkcji.

Jeśli chodzi o zarządzanie złożonością projektowania systemów elektronicznych, od pomysłu po produkcję, istnieje pięć podstawowych wątków cyfrowych:

1. Architektura cyfrowy wątek: ten wątek skupia się na wczesnej architekturze systemu, wypełniając lukę pomiędzy wymaganiami wysokiego poziomu a szczegółowym projektem. Włączenie tego wątku ułatwia efektywną alokację budżetu mocy, identyfikowalność i iteracyjne udoskonalanie.
2. Komponentowy wątek cyfrowy: Zajęcie się wadliwym paradygmatem wymiany danych komponentów jest niezbędne. Standaryzowane modele cyfrowe komponentów realizowane w ramach inicjatyw takich jak standard JEP30 firmy JEDEC są kluczem do zwiększenia wydajności i ograniczenia błędów.
3. Cyfrowy wątek danych projektowych: ten wątek reprezentuje wyrafinowaną strukturę mającą na celu bezproblemową synchronizację różnych elementów danych projektowych w środowisku cyfrowym. Na przykład koordynacja danych pochodzących z elektronicznego projektowania wspomaganego komputerowo (ECAD) i mechanicznego projektowania wspomaganego komputerowo (MCAD), aby umożliwić bezproblemową współpracę i symulacje wielodziedzinowe. Wątek ten wymaga zoptymalizowanych formatów wymiany danych, takich jak standard IDX, w celu optymalizacji procesów projektowych.
4. Weryfikacja wątku cyfrowego: Złożoność powoduje potrzebę dokładnej weryfikacji. Utworzenie cyfrowego wątku śledzącego wymagania, przypadki testowe i wyniki weryfikacji zwiększa wydajność, zwiększa identyfikowalność i ułatwia ciągłą weryfikację w całym cyklu rozwoju.
5. Produkcja nici cyfrowych: Interakcja między projektowaniem a produkcją jest dwukierunkowa. Solidny cyfrowy wątek produkcyjny umożliwia ciągłe doskonalenie poprzez przechwytywanie spostrzeżeń dotyczących produkcji i umożliwianie bardziej świadomych, zrównoważonych decyzji projektowych.

Ryc. 2: Struktura wątków cyfrowych do projektowania i produkcji systemów elektronicznych.

Wątki cyfrowe wykraczają poza domeny

Projektowanie systemów elektronicznych nie mieści się idealnie w ramach jednej domeny lub wątku. Zamiast tego często obejmuje wiele obszarów. Transcendentny charakter wątków cyfrowych zapewnia zainteresowanym stronom z różnych dziedzin dostęp do odpowiednich, aktualnych informacji i podejmowanie świadomych decyzji. To wzajemnie powiązane podejście rozbija silosy, zmniejsza nieefektywność i promuje całościowe spojrzenie na cały cykl życia produktu, od koncepcji po koniec życia.

Dlatego istotne jest, aby wątki cyfrowe nie były odizolowane od konkretnej domeny; przekraczają wiele dziedzin. Rzeczywiście, podstawową zasadą wątku cyfrowego jest zapewnienie płynnego przepływu danych i informacji na różnych etapach cyklu życia produktu, domenach i dyscyplinach. W ten sposób wątek cyfrowy zapewnia spójność, dostępność i identyfikowalność informacji przez cały cykl życia produktu lub systemu.

Wątek cyfrowy to nie tylko strategia koncepcyjna, ale podejście transformacyjne, na nowo definiujące sposób projektowania, wytwarzania i wykorzystywania elektroniki. Ostatecznie jest to fundament przyszłości; plan cyfrowo przekształconego przemysłu elektronicznego, w którym precyzja, współpraca i innowacje synergicznie się zbiegają.

Wykorzystując model wątku cyfrowego, firmy mogą odnieść ogromne korzyści, od znacznych oszczędności kosztów i wzrostu wydajności po lepszą jakość produktów i krótszy czas wprowadzania produktów na rynek. Jednak wątki cyfrowe stanowią coś więcej niż tylko przewagę konkurencyjną – są koniecznością dla tych, którzy starają się radzić sobie z rosnącą złożonością projektowania i produkcji systemów elektronicznych.

Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak Twój zespół może poruszać się i rozwijać w skomplikowanym środowisku projektowania i produkcji systemów elektronicznych za pomocą metodologii wątków cyfrowych, przeczytaj artykuł Siemens EDA Opanowanie złożoności poprzez wykorzystanie wątków cyfrowych do projektowania i produkcji systemów elektronicznych.

Matt Bromley jest wiceprezesem ds. strategii produktów i technologii w firmie Siemens EDA.