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PCB Design Collaboration

Esempi di collaborazione multi-dominio nel PCB Design

on 3 Giugno 2019

La realizzazione del prodotto elettronico avviene sempre più per mezzo di un sistema complesso, all’interno del quale opera una moltitudine di professionalità diverse, inserite in team di lavoro specializzati. Affinché il prodotto sia competitivo, sia come tempi di realizzazione che come costo, tale sistema va ottimizzato, in modo che la collaborazione tra le diverse discipline sia massima e porti ai risultati migliori. Dunque è fondamentale che i diversi domini – meccanico, elettronico ed elettrico – collaborino in modo efficiente.

Ciò richiede di superare l’approccio tradizionale, basato sulla suddivisione tra gruppi di lavoro che operano per lo più autonomamente, riunendosi solo alla fine del processo per convalidare il sistema complessivo. È un problema culturale, ma non solo. Chi ha provato a collaborare spesso si è dovuto scontrare con l’incompatibilità degli strumenti, la mancanza di una piattaforma di revisione comune e vincoli di sistema tra loro incoerenti.

Il prezzo di una collaborazione inefficiente

Le organizzazioni tradizionali tipicamente creano dei “silos” tra loro separati per ogni specializzazione del design, dove la collaborazione è affidata a lenti processi manuali. Questi ultimi comprendono sistemi come le prove su carta, il telefono, l’email o altro, senza che sia possibile mantenere un flusso digitale continuo tra le diverse discipline. Portare più velocemente prodotti complessi sul mercato richiede un’integrazione più completa di hardware elettronico, software, cablaggio e infrastruttura meccanica. Sono necessari scambi multi-dominio più efficienti in termini di tempo, per ottimizzare e differenziare il prodotto finale.

Inoltre, il crescente affermarsi di team distribuiti geograficamente evidenzia ulteriormente le lacune di questi processi di collaborazione esistenti.

La separazione tra discipline diverse nel PCB Design

È chiaro che questo tipo di organizzazione comporta un livello di integrazione insufficiente, nel quale gli strumenti di collaborazione sono costituiti da standard inadeguati al contesto, come Powerpoint, Excel e Visio, o qualche automazione personalizzata. Negli ambiti più peculiari del PCB Design si sono sviluppate forme specifiche di collaborazione, ma ancora insufficienti per una collaborazione tra discipline diverse.

Secondo una ricerca Aberdeen, il 53% delle aziende con performance nella media hanno bisogno di risorse aggiuntive per raggiungere i propri obiettivi, quando si tratta di introdurre nuovi prodotti sul mercato. In un terzo circa di tali aziende (32%), i manager ritengono che la scarsità di collaborazione sia un delle principali cause che portano al fallimento degli obiettivi.

Una collaborazione “ottimizzata” richiede una trasformazione che tramite un flusso digitale continuo interessi tutte le discipline e i processi, dalla definizione dei requisiti del prodotto fino alla produzione. Tale trasformazione riduce la necessità di interventi manuali, favorisce la collaborazione e migliora la trasparenza tra le diverse discipline. Un approccio del genere, inoltre, abbatte le barriere tra i team e le discipline, per consentire una progettazione simultanea, nella quale l’elettronica è integrata nel flusso di lavoro complessivo di sviluppo del prodotto. Ciò consente di arrivare sul mercato più velocemente e con prodotti migliori.

Negli esempi che seguono vedremo come la continuità del flusso digitalizzato consenta ai diversi specialisti di collaborare già all’interno delle proprie applicazioni specifiche.

Collaborazione ECAD/MCAD

La collaborazione tra CAD elettronico e CAD meccanico è tra le più significative. Essa è resa fluida e immediata quando i due tipi di tool sono integrati tra loro, come ad esempio Xpedition con NX o PADS con Solid Edge. L’integrazione permette di ottimizzare il prodotto in base alla forma, dal punto di vista della qualità e delle prestazioni. I team possono lavorare a diverse ipotesi progettuali, prima di arrivare alla versione definitiva. Quando i progettisti elettronici possono operare all’interno del modello 3D, tutte le interferenze vengono tenute sotto controllo direttamente, senza ulteriori passaggi.

In questo breve video possiamo vedere un esempio di integrazione tra Xpedition e NX:

Collaborazione elettronica/cablaggio

Un altro esempio è la collaborazione tra l’elettronica e il relativo cablaggio elettrico. Il cablaggio elettrico può essere presente tra più schede all’interno di uno stesso involucro. Oppure c’è il caso dei cablaggi più complessi tra sistemi di sistemi in applicazioni dei settori aerospaziale, militare, automotive o industriale.

Le soluzioni Siemens consentono agli architetti di sistema di definire i modelli funzionali a partire dai requisiti, suddividerli in architetture EE ottimizzate e quindi co-progettare ciascuno dei domini all’interno di ambienti integrati. È inoltre possibile gestire e ottimizzare i sistemi hardware complessi, con schede multiple e connessioni tramite connettori e cavi, così come i sistemi hardware distribuiti collegati ai cablaggi.

Nel caso dei sistemi multi-scheda, è necessario progettare il cablaggio tra le schede e verso gli elementi elettro-meccanici esterni, come i sensori e gli attuatori. Il cablaggio è caratterizzato dal fatto di essere bidirezionale e integrato col CAD meccanico. Il suo ruolo è fondamentale nell’assicurare una definizione accurata dei percorsi dei segnali e per ottimizzare il peso e le dimensioni dei dispositivi.

In questo video possiamo vedere un esempio di progettazione del cablaggio all’interno di Xpedition:

Altri ambiti di collaborazione

Altre forme di collaborazione multi-disciplinare possono includere i seguenti casi.

Co-design PCB / FPGA

È possibile abilitare l’ottimizzazione I/O di FPGA multiple nel contesto del PCB, in un ambiente correct-by-construction che sfrutta le regole del produttore FPGA.

Ottimizzazione del package PCB / IC

È possibile ottimizzare l’I/O dei circuiti stampati in un processo efficiente e prevedibile e ottenere un flusso flessibile e multidirezionale per l’ottimizzazione di die, package o PCB.

Design to manufacturing

È possibile ottenere un processo snello di introduzione di nuovi prodotti (NPI), facilitato dalla validazione DFM simultanea e un modello di prodotto pulito e completo per l’integrazione diretta nei processi di produzione.

Scarica un ebook sulle migliori pratiche basate sulla visione Siemens:

Le migliori pratiche per i Responsabili del PCB Design

Tutti i dati, in italiano, che emergono dal rapporto dell’Aberdeen Group sulle caratteristiche dei gruppi di progetto che ottengono i migliori risultati in termini di rispetto dei tempi, del budget, successo sul mercato.

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