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电子系统设计与制造的五条数字主线

2024-10-15
作者:西门子 EDA Matthew Walsh、Matt Bromley
来源:西门子数字化工业软件

数字化转型涉及数字技术的集成和业务流程的重新构想,以增强运营、改善客户体验和推动创新,而数字主线是这一转变的关键部分,它们使数据和信息能够在流程、系统或组织的各个阶段无缝流动,对于管理复杂性和在不断变化的电子行业中保持竞争力而言至关重要。

数字主线能够在产品生命周期的不同阶段收集、集成和管理数据,借以全面查看产品,促进协作、明智的决策制定和优化设计。其目标是以更先进和互动的方式利用这些数据进行数字孪生。可以说,数字主线提供了整个生命周期的结构化数据路径,数字孪生则利用这些数据动态反映特定产品的真实世界状态、行为和性能。

我们可以用地铁地图的比喻来描述数字主线的本质:我们用站点代表数据点,地铁线路则代表连接它们的主线,那么数字孪生就是对整个地铁系统(火车、车站等)的实时交互式仿真,使整个系统内的相关者能够预测问题、运行场景并获得仅凭地图无法实现的洞察力。这种数字主线与数字孪生的无缝集成是一种在数字时代能够确保完整产品设计、运营和维护的方法。

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图 1. 数字主线连接信息孤岛,在各个领域间创建闭环、数据驱动的连接。

Lifecycle Insights 在 2022 年做了一项关于《数字化转型投资回报率基准报告》调查报告,涉及 330 家处于数字化转型前沿的公司,其中 10% 的公司发现他们的项目不仅达到甚至超过了收入目标;9% 的公司报告超过了利润率。此外,值得注意的是,其中 20% 的公司表示,所需原型数量大幅减少,这证实了在其设计和制造过程中采用数字化转型的积极影响。

当涉及到管理电子系统设计的复杂问题时,从构思到制造共有五个基本的数字主线:

1.    架构数字主线:该数字主线专注系统的早期架构,弥合高级需求和详细设计之间的差距。使用这一主线有助于有效分配功率预算,实现可跟踪性和迭代优化。

2.    组件数字主线:解决损坏的组件数据交换范式至关重要。通过 JEDEC 的 JEP30 标准等举措,实现标准化的组件数字模型是提高效率和减少误差的关键。

3.    设计数据数字主线:该主线代表一个复杂的框架,旨在在数字环境中无缝同步各种设计数据元素。例如,协调电子计算机辅助设计和机械计算机辅助设计数据,以实现无缝协作和多领域仿真。该主线需要已经优化的数据交换格式,如 IDX 标准,以优化设计过程。

4.    验证数字主线:今天的设计日益复杂,进而促生了对彻底验证的需求。建立一个跟踪需求、测试用例和验证结果的数字主线,不仅可以提高效率、增强可追溯性,还能够促进整个开发周期的持续验证。

5.    制造数字主线:设计和制造之间的互动是双向的。强大的制造数字主线可以通过捕捉制造洞察力来实现更明智、可持续的设计决策,进而实现持续改进。

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图 2. 电子系统设计与制造的数字主线编织图。

 

跨领域的数字主线

电子系统设计不适于整齐地放在同一个领域或主线中;相反,它通常跨越多个领域。数字主线的卓越性确保了不同领域的参与者都能够访问相关的最新信息,并做出明智的决策。这种相互关联的方法打破了数字孤岛,提高了效率,呈现出从概念到生命周期结束的整个产品生命周期视图。

因此,数字主线与特定域并不是隔离的,事实上,数字主线的核心原则是在不同的产品生命周期阶段、领域和规程中提供无缝的数据和信息流,确保信息在产品或系统的整个生命周期中保持一致,并实现可访问性和可追踪性。

数字主线不仅是一种概念战略,而是一种变革性的方法,能够重新定义电子产品的设计、制造和使用方式。归根结底,它是未来的基础,是电子行业数字化转型的蓝图,实现精准、协作和创新的融合。

通过采用数字主线,团队可以更加轻松地管理电子系统设计和制造中日益复杂的问题,企业不仅可以节约成本、提升生产效率和产品质量,同时能加速产品上市时间,进而在市场竞争中拔得头筹。

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