Publication des normes IPC-2551 pour les jumeaux numériques

Le 8 février 2021, l'IPC a officiellement publié IPC-2551 : Norme internationale pour les jumeaux numériques. Cette norme d'échange de données et d'interopérabilité était en préparation depuis l'année dernière avant d'être officiellement publiée cette semaine. L'IPC-2551 est la première norme internationale sur les jumeaux numériques et vise la création de chaînes de valeur intelligentes avec des formats de données standardisés.

Bien que la norme IPC-2551 soit publiée par une organisation de normes électroniques, ne soyez pas surpris si certains de ses thèmes et idées centraux apparaissent dans d'autres normes de jumeaux numériques. L'idée des jumeaux numériques remonte à 2002, mais ce n'est qu'avec la prolifération actuelle de la puissance informatique qu'un tel concept numérique a pu être mis en pratique.

Selon Matt Kelly, technologue en chef de l'IPC, l'objectif de la norme IPC-2551 est de réduire (ou éventuellement d'éliminer) le prototypage physique: «[Les] avantages de l'établissement d'un cadre de jumeaux numériques et des outils qui fonctionnent dans ce cadre garantiront que les attentes physiques seront satisfaites sans avoir besoin d'un prototype physique... L'IPC-2551 aidera à l'optimisation des processus en réduisant les pertes associées à la fabrication et à la logistique, augmentant la productivité, l'efficacité et la performance des coûts.»

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique?

Avant de plonger dans le cœur de la nouvelle norme IPC-2551, il est utile de comprendre, qu'est-ce qu'un jumeau numérique? En bref, un jumeau numérique est une représentation numérique d'un objet physique ou d'un système représenté tout au long de son cycle de vie. Un jumeau numérique est bien plus qu'un simple fichier CAO ou modèle 3D de votre conception, c'est une simulation d'un objet réel qui intègre des données recueillies auprès du jumeau physique en temps réel. La simulation de jumeau numérique d'un tel objet physique peut être utilisée pour représenter un nouveau produit alors qu'il est en cours de conception, de fabrication et pendant son fonctionnement.

Si cela vous semble ésotérique, pensez simplement à un jumeau numérique comme à un objet virtuel qui existe parallèlement à un objet réel et fonctionne dans un environnement virtuel. Plus il y a de données de conception disponibles pour créer un jumeau numérique, plus ce jumeau numérique sera précis. L'échange de données entre le produit et le jumeau s'effectue également dans l'autre sens, permettant aux jumeaux numériques de fabrication d'être utilisés pour perfectionner une conception, ou permettant de simuler la fabrication avant la production.

Produit, Fabrication et Cycle de vie dans les Jumeaux Numériques IPC-2551

Les jumeaux numériques IPC-2551 sont définis à trois niveaux différents:

• Définition du produit : Le jumeau numérique représente une instance de conception de produit unique ou une gamme de variantes de produits étroitement liées, incluant les composants, les historiques de modifications d'ingénierie (ECO), les données environnementales, les données électriques, et bien plus encore.
• Informations de fabrication : Les processus et les données nécessaires pour fabriquer le design à grande échelle sont codés dans le jumeau numérique, comprenant tout, depuis la documentation standard de fabrication/assemblage jusqu'aux étapes de traitement spécifiques.
• Informations sur le cycle de vie : Le cycle de vie du produit, de la production au recyclage, peut être codé dans le jumeau numérique, incluant des détails comme l'emballage, l'expédition et l'application finale.

Pour les concepteurs de PCB, cela signifie qu'il y aura de nouvelles manières de communiquer leurs intentions de conception, les exigences de fabrication et d'autres données de la chaîne d'approvisionnement aux fabricants, mais avec l'avantage supplémentaire fourni par la standardisation de masse. Les deux cas d'utilisation typiques pour les jumeaux numériques électroniques incluent:

• L'exploration de conception, couvrant le comportement électrique, mécanique, et tout autre comportement
• La simulation du traitement et du rendement en utilisant les jumeaux numériques des actifs de production et des processus d'un fabricant

Ces larges cas d'utilisation pour les concepteurs de PCB s'appuient sur d'autres normes universelles d'échange de données de l'IPC.

Partie d'un écosystème de normes plus large

Certains pourraient dire que l'IPC sort de son domaine de prédilection historique qui est d'assurer la qualité des fabricants et la fiabilité de conception, mais la nouvelle norme IPC-2551 s'inscrit dans la tendance actuelle d'intégration entre les différentes parties de la chaîne de valeur électronique. Cela se produit déjà en dehors de l'industrie électronique. C'est également tourné vers l'avenir en ce qui concerne l'échange de données entre les différents acteurs de l'industrie. Enfin, elle s'appuie sur des normes récentes autour de l'échange de données, chacune affectant un segment différent de l'industrie électronique.

Les trois autres normes IPC pertinentes qui constituent la base de la nouvelle norme IPC-2551 sont présentées dans le tableau ci-dessous. Si nous commençons à lire ces normes ensemble, nous pouvons commencer à voir une opportunité d'intégration parmi ces cadres d'échange de données.

En fin de compte, le nouvel IPC-2551 définit un cadre interopérable dans lequel des milliers d'applications de sources multiples peuvent travailler ensemble, offrant une opportunité pour les outils CAO et les fabricants de mettre en œuvre le prototypage virtuel, même sur le plancher de l'usine. Il s'appuie sur les normes mentionnées ci-dessus pour capturer les données critiques de conception, de production et de chaîne d'approvisionnement afin de créer des jumeaux numériques d'un produit.

Des fournisseurs de logiciels EDA innovants comme Altium seront là pour aider à créer l'écosystème autour des jumeaux numériques en fournissant des outils de conception, une architecture et un support de fabrication pour les concepteurs électroniques. À mesure que la norme IPC-2551 se clarifie et que nous commençons à voir des solutions commercialisées, attendez-vous à les voir mises en œuvre dans Altium Designer® et la plateforme Altium 365®.