Fem digitala trådar förenar och förenklar design och tillverkning av elektroniska system

Av Matthew Walsh och Matt Bromley

Digital transformation innebär integrering av digital teknik och omformning av affärsprocesser för att förbättra verksamheten, förbättra kundupplevelser och driva innovation. Digitala trådar är en nyckelkomponent i denna transformation, eftersom de möjliggör det sömlösa flödet av data och information över olika stadier av en process, system eller organisation, och är därför avgörande för att hantera komplexitet och förbli konkurrenskraftig i en ständigt föränderlig elektronikindustri.

Digitala trådar samlar in, integrerar och hanterar data över de olika stadierna av en produkts livscykel. Dessa trådar möjliggör en heltäckande bild av produkten, främjar samarbete, informerat beslutsfattande och optimerad design. Målet är att utnyttja denna data på mer avancerade och interaktiva sätt, vilket uppnås genom en digital tvilling. Medan den digitala tråden tillhandahåller en strukturerad dataväg över hela livscykeln, använder den digitala tvillingen dessa data för att dynamiskt spegla det verkliga tillståndet, beteendet och prestanda för en viss produkt.

Analogin med en tunnelbanekarta beskriver på ett träffande sätt naturen hos digitala trådar. I huvudsak, om den digitala tråden är analog med tunnelbanekartan, med stopp som representerar datapunkter och tunnelbanelinjer trådarna som förbinder dem, då är den digitala tvillingen den interaktiva realtidssimuleringen av hela tunnelbanesystemet – tåg, stationer och allt – tillåter intressenter att förutse problem, köra scenarier och få insikter som inte skulle vara möjliga med bara kartan. Denna sömlösa integration av den digitala tråden med den digitala tvillingen säkerställer en 360-graders strategi för produktdesign, drift och underhåll i den digitala eran.

Fig. 1: Digitala trådar överbryggar silos för att skapa slutna, datadrivna länkar över domäner.

Resultat från en Lifecycle Insights 2022-undersökning ("The ROI of Digital Transformation Benchmark Report") visade överväldigande positiva resultat. Undersökningen involverade 330 företag i fronten av sin digitala transformationsprocess. 10 % av dessa företag fann att deras projekt inte bara hade nått utan överträffat sina intäktsmål, medan 9 % rapporterade att de överträffade sina vinstmarginaler. Dessutom rapporterade anmärkningsvärda 20 % av dessa organisationer en avsevärd minskning av antalet prototyper som krävs – en bekräftelse på den positiva effekten av att ta till sig digital transformation i sina design- och tillverkningsprocesser.

När det gäller att hantera komplexiteten i design av elektroniska system, från idé till tillverkning, finns det fem viktiga digitala trådar:

1. Arkitektur digital tråd: Den här tråden fokuserar på den tidiga arkitekturen av ett system, och överbryggar gapet mellan höga krav och detaljerad design. Att aktivera den här tråden underlättar effektiv kraftbudgetallokering, spårbarhet och iterativ förfining.
2. Komponent digital tråd: Det är viktigt att ta itu med det trasiga paradigmet för datautbyte av komponenter. Standardiserade digitala modeller av komponenter genom initiativ som JEDEC:s JEP30-standard är nyckeln till att förbättra effektiviteten och minska fel.
3. Designdata digital tråd: Den här tråden representerar ett sofistikerat ramverk som syftar till att sömlöst synkronisera olika designdataelement i ett digitalt landskap. Till exempel att samordna data för elektronisk datorstödd design (ECAD) och mekanisk datorstödd design (MCAD) för att möjliggöra sömlöst samarbete och simuleringar med flera domäner. Den här tråden kräver optimerade datautbytesformat, såsom IDX-standarden, för att optimera designprocesser.
4. Verifiering digital tråd: Komplexitet driver behovet av grundlig verifiering. Att etablera en digital tråd som spårar krav, testfall och verifieringsresultat främjar effektivitet, förbättrar spårbarheten och underlättar kontinuerlig verifiering under hela utvecklingscykeln.
5. Tillverkar digital tråd: Interaktionen mellan design och tillverkning är dubbelriktad. En robust digital tillverkningstråd möjliggör ständiga förbättringar genom att fånga tillverkningsinsikter och möjliggöra mer informerade, hållbara designbeslut.

Fig. 2: Tyget av digitala trådar för design och tillverkning av elektroniska system.

Digitala trådar överskrider domäner

Design av elektroniska system passar inte in i en domän eller tråd. Istället spänner den ofta över flera områden. Den transcendenta karaktären hos de digitala trådarna säkerställer att intressenter över olika domäner kan få tillgång till relevant, uppdaterad information och fatta välgrundade beslut. Detta sammankopplade tillvägagångssätt bryter ner silos, minskar ineffektivitet och främjar en helhetssyn på hela produktens livscykel från idé till slutet av sin livslängd.

Därför är det viktigt att digitala trådar inte är isolerade till en viss domän; de överskrider flera domäner. I själva verket är kärnprincipen för den digitala tråden att tillhandahålla ett sömlöst flöde av data och information över olika produktlivscykelstadier, domäner och discipliner. Genom att göra det säkerställer den digitala tråden att informationen förblir konsekvent, tillgänglig och spårbar under hela livscykeln för en produkt eller ett system.

Den digitala tråden är inte bara en konceptuell strategi utan ett transformativt tillvägagångssätt, som omdefinierar hur elektronik designas, tillverkas och används. Ytterst är det grunden för framtiden; ritningen av en digitalt transformerad elektronikindustri, där precision, samarbete och innovation synergistiskt möts.

Genom att anamma den digitala trådmodellen kan företag dra enorma fördelar, från betydande kostnadsbesparingar och effektivitetsvinster till förbättrad produktkvalitet och snabbare tid till marknad. Ändå representerar digitala trådar mer än en konkurrensfördel, de är absolut nödvändiga för dem som strävar efter att hantera den accelererande komplexiteten i design och tillverkning av elektroniska system.

För att lära dig mer om hur ditt team kan navigera och frodas mitt i det intrikata landskapet av elektroniska systemdesign och tillverkning via en digital trådmetod, vänligen läs Siemens EDA paper Bemästra komplexiteten genom att utnyttja digitala trådar för design och tillverkning av elektroniksystem.

Matt Bromley är vice VD för produktstrategi och teknologi på Siemens EDA.