IPC-2551 Digitale Zwilling Standards veröffentlicht

Am 8. Februar 2021 hat die IPC offiziell den IPC-2551: Internationaler Standard für digitale Zwillinge veröffentlicht. Dieser Standard für Datenaustausch und Interoperabilität wurde seit dem letzten Jahr entwickelt, bevor er diese Woche offiziell veröffentlicht wurde. Der IPC-2551 ist der erste internationale Standard für digitale Zwillinge und zielt auf die Schaffung intelligenter Wertschöpfungsketten mit standardisierten Datenformaten ab.

Obwohl der IPC-2551-Standard von einer Organisation für Elektronikstandards veröffentlicht wird, sollten Sie nicht überrascht sein, wenn einige seiner zentralen Themen und Ideen in anderen Standards für digitale Zwillinge auftauchen. Die Idee digitaler Zwillinge geht auf das Jahr 2002 zurück, aber erst mit der heutigen Verbreitung von Rechenleistung konnte ein solches digitales Konzept praktisch umgesetzt werden.

Nach Aussage von Matt Kelly, dem Cheftechnologen der IPC, besteht das Ziel des IPC-2551-Standards darin, physische Prototypen zu reduzieren (oder möglicherweise zu eliminieren): „[Die] Vorteile der Etablierung eines digitalen Zwillingsrahmens und der Werkzeuge, die innerhalb des Rahmens funktionieren, werden sicherstellen, dass die physischen Erwartungen erfüllt werden, ohne dass ein physischer Prototyp benötigt wird... IPC-2551 wird bei der Optimierung von Prozessen helfen, Verluste, die mit der Herstellung und Logistik verbunden sind, zu reduzieren, die Produktivität, Effizienz und Kostenleistung zu steigern.“

Was ist ein digitaler Zwilling?

Bevor wir uns mit dem Kern des neuen IPC-2551-Standards befassen, ist es hilfreich zu verstehen, was ein digitaler Zwilling ist? Kurz gesagt, ist ein digitaler Zwilling eine digitale Darstellung eines physischen Objekts oder Systems, die dessen Lebenszyklus abbildet. Ein digitaler Zwilling ist mehr als nur eine CAD-Datei oder ein 3D-Modell Ihres Entwurfs, es ist eine Simulation eines realen Objekts, die Daten, die in Echtzeit vom physischen Zwilling gesammelt werden, integriert. Die digitale Zwillingssimulation eines solchen physischen Objekts kann verwendet werden, um ein neues Produkt während seiner Entwicklung, Herstellung und während seines Betriebs darzustellen.

Wenn sich das esoterisch anhört, denken Sie einfach an einen digitalen Zwilling als ein virtuelles Objekt, das neben einem realen Objekt existiert und in einer virtuellen Umgebung operiert. Je mehr Entwurfsdaten verfügbar sind, um einen digitalen Zwilling zu erstellen, desto genauer wird der digitale Zwilling sein. Der Datenaustausch zwischen dem Produkt und dem Zwilling fließt auch in die andere Richtung, was es ermöglicht, dass digitale Zwillinge der Fertigung verwendet werden, um ein Design zu perfektionieren, oder die Fertigung vor der Produktion simuliert werden kann.

Produkt, Fertigung und Lebenszyklus in IPC-2551 Digitalen Zwillingen

Digitale Zwillinge nach IPC-2551 werden auf drei verschiedenen Ebenen definiert:

• Produktdefinition: Der digitale Zwilling repräsentiert eine einzelne Produktdesigninstanz oder eine Reihe von eng verwandten Produktvarianten, einschließlich Komponenten, ECO-Historien, Umweltdaten, elektrischen Daten und vielem mehr.
• Herstellungsinformationen: Die Prozesse und Daten, die erforderlich sind, um das Design in großem Maßstab herzustellen, sind im digitalen Zwilling kodiert und umfassen alles von standardmäßigen Fertigungs-/Montagedokumentationen bis hin zu spezifischen Verarbeitungsschritten.
• Lebenszyklusinformationen: Der Lebenszyklus des Produkts von der Produktion bis zum Recycling kann im digitalen Zwilling kodiert werden, einschließlich Details wie Verpackung, Versand und Endanwendung.

Für PCB-Designer bedeutet dies alles, dass es neue Wege geben wird, ihre Designabsichten, Herstellungsanforderungen und andere Lieferketteninformationen an die Hersteller zu kommunizieren, jedoch mit dem zusätzlichen Vorteil, der durch Massenstandardisierung geboten wird. Die zwei typischen Anwendungsfälle für digitale Zwillinge in der Elektronik umfassen:

• Designexploration, die elektrische, mechanische und jegliche andere Verhaltensweisen umspannt
• Simulation von Verarbeitung und Ausbeute unter Verwendung digitaler Zwillinge von Produktionsmitteln und -prozessen eines Herstellers

Diese breiten Anwendungsfälle für PCB-Designer stützen sich auf andere universelle Datenaustauschstandards von IPC.

Teil eines größeren Standards-Ökosystems

Einige könnten sagen, dass die IPC aus ihrem historisch zentralen Bereich der Sicherstellung von Herstellerqualität und Designzuverlässigkeit heraustritt, aber die neue IPC-2551-Norm bleibt im aktuellen Trend der Integration unter verschiedenen Teilen der Wertschöpfungskette der Elektronik. Dies geschieht bereits außerhalb der Elektronikindustrie. Es ist auch zukunftsorientiert, was den Datenaustausch zwischen verschiedenen Akteuren innerhalb der Branche betrifft. Schließlich baut es auf jüngsten Standards zum Datenaustausch auf, von denen jeder ein anderes Segment der Elektronikindustrie betrifft.

Die drei anderen relevanten IPC-Standards, die die Grundlage der neuen IPC-2551-Norm bilden, sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt. Wenn wir anfangen, diese Standards gemeinsam durchzugehen, können wir eine Möglichkeit zur Integration unter diesen Datenaustauschrahmenwerken erkennen.

Letztendlich definiert der neue IPC-2551 einen interoperablen Rahmen, in dem Tausende von Anwendungen aus mehreren Quellen zusammenarbeiten können, was eine Gelegenheit für CAD-Tools und Hersteller bietet, virtuelle Prototypen zu implementieren, sogar direkt auf dem Fabrikboden. Er stützt sich auf die oben aufgeführten Standards, um kritische Entwurfsdaten, Produktionsdaten und Lieferketten-Daten zu erfassen, um digitale Zwillinge eines Produkts zu erstellen.

Innovative EDA-Softwareanbieter wie Altium werden hier sein, um das Ökosystem um digitale Zwillinge herum zu schaffen, indem sie Entwurfswerkzeuge, Architektur und Fertigungsunterstützung für Elektronikdesigner bereitstellen. Da sich mehr Klarheit um den IPC-2551-Standard entwickelt und wir beginnen, kommerzialisierte Lösungen zu sehen, erwarten Sie, dass diese in Altium Designer® und der Altium 365®-Plattform implementiert werden.