IPC-2551 デジタルツイン基準が公開されました

2021年2月8日、IPCは正式にIPC-2551: デジタルツインのための国際標準を発表しました。このデータ交換および相互運用性標準は、昨年から作業が進められ、今週正式にリリースされました。IPC-2551は、デジタルツインに関する最初の国際標準であり、標準化されたデータ形式を用いたスマートバリューチェーンの創出を目指しています。

IPC-2551標準が電子標準団体によって公開されているとはいえ、その中心的なテーマやアイデアが他のデジタルツイン標準にも現れることに驚かないでください。デジタルツインのアイデアは2002年にさかのぼりますが、今日のコンピューティングパワーの普及によって、そのようなデジタルコンセプトを実用的に利用できるようになるまでありませんでした。

IPCのチーフテクノロジストであるマット・ケリーによると、IPC-2551標準の目標は物理的なプロトタイピングを減らす（または可能であれば排除する）ことです。「デジタルツインフレームワークを確立し、そのフレームワーク内で機能するツールの利点は、物理的なプロトタイプがなくても物理的な期待が満たされることを保証します...IPC-2551は、製造および物流に関連する損失を削減し、生産性、効率、およびコストパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。」

デジタルツインとは何ですか？

新しいIPC-2551規格の本質に飛び込む前に、デジタルツインとは何かを理解することが役立ちます。簡単に言うと、デジタルツインは、そのライフサイクル全体で表される物理的なオブジェクトまたはシステムのデジタル表現です。デジタルツインは、設計のCADファイルや3Dモデル以上のものであり、物理的なツインからリアルタイムで収集されたデータを組み込んだ実際のオブジェクトのシミュレーションです。このような物理的オブジェクトのデジタルツインシミュレーションは、新製品が設計、製造され、運用されている間に代表させるために使用できます。

これが難解に聞こえる場合は、デジタルツインを実際のオブジェクトと並行して存在し、仮想環境で動作する仮想オブジェクトと考えてください。デジタルツインを作成するために利用可能な設計データが多ければ多いほど、デジタルツインの精度は高くなります。製品とツイン間のデータ交換は他の方向にも流れ、設計を完璧にするために製造デジタルツインを使用したり、生産前に製造をシミュレートすることを可能にします。

IPC-2551デジタルツインの製品、製造、およびライフサイクル

IPC-2551デジタルツインは、3つの異なるレベルで定義されています：

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• 製品定義：デジタルツインは、単一の製品設計インスタンスまたは密接に関連する製品バリアントの範囲を表し、コンポーネント、ECO履歴、環境データ、電気データなど、さまざまな要素を含みます。
• 製造情報：設計を大規模に製造するために必要なプロセスとデータは、デジタルツインにエンコードされ、標準の製造/組立文書から特定の処理ステップまで、すべてを含みます。
• ライフサイクル情報：製品のライフサイクルは、生産からリサイクルまで、デジタルツインにエンコードされ、包装、出荷、最終使用アプリケーションなどの詳細を含みます。

PCB設計者にとって、これは設計意図、製造要件、およびその他のサプライチェーンデータを製造業者に伝える新しい方法を意味しますが、大量標準化によって提供される追加の利点があります。電子デジタルツインの2つの典型的な使用例は以下の通りです：

• 電気的、機械的、その他の挙動を含む設計探索
• 製造業者の生産資産とプロセスのデジタルツインを使用した処理と収率のシミュレーション

これらの広範な使用例は、IPCからの他の普遍的なデータ交換標準に依存しています。

より大きな標準エコシステムの一部

一部の人々は、IPCが製造品質と設計信頼性を保証するという歴史的な核心領域から踏み出していると言うかもしれませんが、新しいIPC-2551標準は、電子部品の価値連鎖の異なる部分間の統合の現在のトレンドに沿っています。これは、電子業界の外でもすでに起こっています。また、業界内の異なるアクター間のデータ交換に関しても先見の明があります。最後に、データ交換に関する最近の標準に基づいており、それぞれが電子業界の異なるセグメントに影響を与えます。

新しいIPC-2551標準の基礎を形成する他の3つの関連するIPC標準は、以下の表に示されています。これらの標準を一緒に読み始めると、これらのデータ交換フレームワーク間の統合の機会が見え始めます。

最終的に、新しいIPC-2551は、複数のソースからの数千のアプリケーションが協力して動作できる相互運用可能なフレームワークを定義し、CADツールや製造業者が工場の床でさえも仮想プロトタイピングを実装する機会を提供します。これは、製品のデジタルツインを作成するために、重要な設計データ、生産データ、およびサプライチェーンデータをキャプチャするために上記の標準に依存しています。

Altiumのような革新的なEDAソフトウェアベンダーは、電子設計者のための設計ツール、アーキテクチャ、および製造サポートを提供することにより、デジタルツインの周りのエコシステムを作成するためにここにいます。IPC-2551標準をめぐる明確さが高まり、商品化されたソリューションが見られ始めるにつれて、これらがAltium Designer^®およびAltium 365®プラットフォームで実装されることを期待してください。