Выпущены стандарты цифрового двойника IPC-2551

8 февраля 2021 года IPC официально выпустила IPC-2551: Международный стандарт для цифровых двойников. Этот стандарт обмена данными и взаимодействия разрабатывался с прошлого года перед тем, как быть официально выпущенным на этой неделе. IPC-2551 является первым международным стандартом по цифровым двойникам и нацелен на создание умных цепочек создания стоимости с использованием стандартизированных форматов данных.

Хотя стандарт IPC-2551 публикуется организацией по стандартам в области электроники, не удивляйтесь, если некоторые из его основных тем и идей появятся в других стандартах цифровых двойников. Идея цифровых двойников восходит к 2002 году, но только с сегодняшним распространением вычислительной мощности такая цифровая концепция могла быть использована на практике.

По словам главного технолога IPC Мэтта Келли, цель стандарта IPC-2551 - сократить (или возможно устранить) физическое прототипирование: «[Преимущества] создания рамок для цифрового двойника и инструментов, работающих в этих рамках, обеспечат выполнение физических ожиданий без необходимости физического прототипа... IPC-2551 поможет в оптимизации процессов, сокращая потери, связанные с производством и логистикой, повышая производительность, эффективность и экономическую эффективность.»

Что такое Цифровой Двойник?

Перед тем как погрузиться в суть нового стандарта IPC-2551, полезно понять, что такое цифровой двойник? Вкратце, цифровой двойник - это цифровое представление физического объекта или системы на протяжении всего его жизненного цикла. Цифровой двойник - это не просто файл CAD или 3D-модель вашего проекта, это симуляция реального объекта, которая включает в себя данные, собранные с физического двойника в реальном времени. Симуляция цифрового двойника такого физического объекта может использоваться для представления нового продукта на этапах его проектирования, производства и во время эксплуатации.

Если это звучит абстрактно, просто представьте себе цифровой двойник как виртуальный объект, который существует параллельно с реальным объектом и функционирует в виртуальной среде. Чем больше данных о дизайне доступно для создания цифрового двойника, тем точнее будет цифровой двойник. Обмен данными между продуктом и двойником также происходит в обратном направлении, что позволяет использовать цифровые двойники производства для совершенствования дизайна или для симуляции производства до начала производства.

Продукт, Производство и Жизненный Цикл в Цифровых Двойниках IPC-2551

Цифровые двойники IPC-2551 определяются на трех разных уровнях:

• Определение продукта: Цифровой двойник представляет собой единичный экземпляр дизайна продукта или ряд тесно связанных вариантов продуктов, включая компоненты, истории изменений (ECO), экологические данные, электрические данные и многое другое.
• Информация о производстве: Процессы и данные, необходимые для масштабного производства дизайна, закодированы в цифровом двойнике, включая все, от стандартной документации по производству/сборке до конкретных этапов обработки.
• Информация о жизненном цикле: Жизненный цикл продукта от производства до утилизации может быть закодирован в цифровом двойнике, включая детали, такие как упаковка, доставка и применение в конечном использовании.

Для дизайнеров печатных плат это означает появление новых способов передачи своих намерений по дизайну, требований к производству и других данных цепочки поставок производителям, но с добавленным преимуществом, обеспечиваемым массовой стандартизацией. Два типичных случая использования цифровых двойников в электронике включают:

• Исследование дизайна, охватывающее электрические, механические и любые другие аспекты поведения
• Симуляция обработки и выхода продукции с использованием цифровых двойников производственных активов и процессов производителя

Эти широкие случаи использования для дизайнеров печатных плат опираются на другие универсальные стандарты обмена данными от IPC.

Часть более широкой экосистемы стандартов

Некоторые могут сказать, что IPC выходит за рамки своей исторически основной области обеспечения качества производства и надежности конструкции, но новый стандарт IPC-2551 соответствует текущему тренду интеграции между различными частями цепочки создания стоимости в электронике. Это уже происходит за пределами электронной промышленности. Также это взгляд в будущее, поскольку касается обмена данными между различными участниками отрасли. Наконец, это основывается на недавних стандартах вокруг обмена данными, каждый из которых влияет на различный сегмент электронной промышленности.

Три других соответствующих стандарта IPC, которые лежат в основе нового стандарта IPC-2551, показаны в таблице ниже. Если мы начнем изучать эти стандарты вместе, мы сможем увидеть возможность для интеграции между этими рамками обмена данными.

В конечном итоге, новый IPC-2551 определяет взаимосовместимую структуру, в которой тысячи приложений от множества источников могут работать вместе, предоставляя возможность для инструментов CAD и производителей реализовывать виртуальное прототипирование даже на производственном полу. Он опирается на вышеупомянутые стандарты для захвата критически важных данных о дизайне, производственных данных и данных цепочки поставок с целью создания цифровых двойников продукта.

Инновационные производители программного обеспечения для электронного проектирования, такие как Altium, будут здесь, чтобы помочь создать экосистему вокруг цифровых двойников, предоставляя инструменты дизайна, архитектуру и поддержку производства для разработчиков электроники. По мере того как станет больше ясности вокруг стандарта IPC-2551 и мы начнем видеть коммерциализированные решения, ожидайте их реализации в Altium Designer® и на платформе Altium 365®.