Cadlog Blog

News e aggiornamenti per l'industria elettronica e l'ingegneria

Ecco la Fabbrica del Futuro nell’assemblaggio di PCB

Cosa significa introdurre lo Smart Manufacturing nella propria fabbrica di assemblaggio di PCB e adottare i criteri più avanzati dell’Industria 4.0? È possibile farlo digitalizzando i diversi processi che avvengono lungo la linea di produzione, grazie agli strumenti di Manufacturing Operations Management (MOM) messi a punto da Siemens, e alla partnership con una società specializzata come Cadlog.

Per capire concretamente di cosa si tratta, siamo andati a visitare la fabbrica di ROJ Electronics, un EMS particolarmente evoluto che si trova a Biella, in Piemonte. La visita in ROJ ci permetterà di conoscere il processo di assemblaggio dei PCB ideale, che inizia dai PCB a scheda nuda per arrivare ai clienti finali.

ROJ Electronics ha implementato una fabbrica di assemblaggio PCB molto avanzata, con un numero limitato di operatori, perché è stato scelto di adottare un livello molto elevato di automazione. Questa è la fabbrica del futuro. Diamo un’occhiata.

Clicca su una delle macchine della linea per vedere come si svolge il processo:

Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Marcatura laser

Marcatura Laser

La scheda nuda entra nella macchina per marcatura laser. La macchina imprime un numero seriale univoco, che proviene dall’ERP e viene riportato nel file di output che poi può essere letto da Valor NPI.

Il numero di serie ci consentirà di tracciare questa scheda specifica e sapere esattamente cosa le è successo. In ROJ i numeri di serie sono generati dall’ERP e sono univoci per ciascun PCB.

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Laser Marker

Screen Printer

Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Stampa serigrafica

Stampa serigrafica

La stampante serigrafica applica la pasta attraverso lo stencil. Ogni lavoro ha uno stencil diverso,che viene pianificato con Valor Process Preparation. Deve essere preciso, per prodotto e per revisione.

In questa stazione, possiamo aspettarci un tasso relativamente alto di difetti. È molto sensibile alle condizioni ambientali. Temperatura, umidità, tempo. Perciò si fanno molti test e ispezioni dopo questa fase.

Con Valor Material Management, possiamo effettuare la verifica scansionando il codice a barre dello stencile riportando i dati precisi sullo stencil e la pasta saldante che abbiamo usato.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

Visual Inspection

Reflow Oven

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Manual Assembly

Ispezione pasta saldante (SPI)

Ispezione pasta saldante (SPI)

La macchina per l’ispezione della pasta saldante, indicata come SPI, verifica la qualità della stampante per accertare che tutto sia stato stampato come previsto e ci sia pasta saldante solo dove dovrebbe.

La macchina di ispezione eseguirà il programma di teste riporterà i risultati in un file,comprendente il pass/fail e le misurazioni. Questi dati vengono successivamente raccolti da Valor IoT.

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Solder Paste Inspection

Pick & Place

Pick & Place

Pick & Place

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Reflow Oven

Automatic Optical Inspection

Manual Assembly

Pick & Place

Pick & Place

ROJ ha un tipo di pick and place veloce, una macchina con una fotocamera per componenti piccoli e sottili, quando la precisione è estremamente importante, oltre a una macchina molto forte ad alta pressione per schede che richiedono forza per applicare i componenti.Avere diverse macchine pick and place è tipico di molti produttori. Consente alta precisione e flessibilità.

Valor Process Preparation può aiutare a generare i programmi di assemblaggio. Valor IoT manufacturing si collega alla pick and place e può raccogliere dati relativi all’utilizzo della macchina. Valor Material Management aiuta a gestire il materiale sulla macchina e la sostituzione del materiale quando è esaurito.

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Pick & Place

Pick & Place

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Ispezione visiva

Ispezione visiva

Nella stazione di ispezione visiva, gli operatori possono verificare che i componenti corretti siano stati posizionati sulla scheda prima di continuare nel processo di produzione.

Valor Process Preparation può creare la documentazione che definirà per l’operatore cosa dovrebbe essere previsto in questa fase.

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Pick & Place

Pick & Place

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Manual Assembly

Forno di rifusione

Forno di rifusione

Qui, la saldatura è terminata. Il programma per il forno fa riferimento a un determinato profilo. Il forno di rifusione è diviso in più camere. La velocità di attraversamento di ciascuna camera può essere diversa e ogni camera può avere una temperatura diversa.

Valor IoT manufacturing si collega al forno di rifusione e riceve informazioni sulla temperatura effettiva e sulla velocità del forno.

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Pick & Place

Pick & Place

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Manual Assembly

Ispezione Ottica Automatica (AOI)

Ispezione Ottica Automatica (AOI)

In questa stazione, desideriamo assicurarci che ciascun componente sia stato posizionato correttamente nella giusta angolazione e che la saldatura sia buona.

Valor Process Preparation può aiutarci a preparare un programma di test che consenta di esaminare l’esatta posizione in cui i pin toccano le piazzole.

A questo punto, il processo SMT è completo.

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Pick & Place

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Fori passanti e Assemblaggio manuale

Fori passanti e Assemblaggio manuale

Seguendo il processo SMT, abbiamo tecnologie di posizionamento aggiuntive, come fori passanti e assemblaggio manuale.

Nella stazione di ROJ dedicata al foro passante, possiamo vedere che i componenti a foro passante vengono posizionati manualmente sul PCB ma poi vengono saldati in un forno per la saldatura selettiva.

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Pick & Place

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Manual Assembly

Test elettrici

Test elettrici

Vengono utilizzati due metodi per eseguire test elettrici sul PCB. Letto di chiodi per volume elevato, che consente tempi di test più brevi ma richiede un costoso sviluppo di dispositivi o una sonda volante per un mix elevati e volumi ridotti. Serve più tempo per programmare la sonda volanteed eseguire il test, ma è molto più semplice gestire nuovi prodotti.

Valor Process Preparation può aiutare a pianificare l’attrezzatura del letto di chiodi e generare un programma per la macchina della sonda volante. Inoltre, Valor IoT raccoglie i dati dai diversi tester, comprese le diverse misurazioni elettriche e il pass/fail.

Tutte le soluzioni Valor per la produzione sono state integrate nella Camstar Electronics Suite. I dati vengono inviati al MES che ora esegue l’intero processo.

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Pick & Place

Pick & Place

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Reflow Oven

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Manual Assembly

Raggi X

Raggi X

Per componenti BGA di grandi dimensioni, dobbiamo verificare che i pin raggiungano il layer giusto. Questi pin sono generalmente dietro il componente e quindi non possono essere testati con macchine per l’ispezione ottica automatica.

In questo caso, usiamo una radiografia per acquisire un’immagine a raggi X del PCB e assicurarci che la connettività e la saldatura siano adeguate.

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Pick & Place

Pick & Place

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Manual Assembly

Test funzionale – Assemblaggio manuale finale – Imballaggio e consegna

Test funzionale – Assemblaggio manuale finale – Imballaggio e consegna

Ora possiamo effettivamente testare la funzionalità del prodotto completo. La preferenza è sempre quella di trovare problemi attraverso i diversi processi ed evitare di trovare difetti nell’ultima fase del test funzionale.

Qui le parti meccaniche sono assemblate manualmente o da un robot. A questo punto, l’assemblaggio del prodotto è completo.

Questo è tutto. Il prodotto è pronto per la consegna. Possiamo imballarlo e inviarlo al cliente finale. Il processo di assemblaggio del PCB è stato completato. Ora che abbiamo imparato come sono realizzati i PCB, vieni e unisciti a noi nell’essere protagonista in questo settore!

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CadlogEcco la Fabbrica del Futuro nell’assemblaggio di PCB

Dal PCB Design alle nano-particelle, come si arriva a una grande scoperta

Questo caso esemplare di PCB Design è anche la storia di uno dei più grandi successi scientifici del secolo, ottenuto con il duro lavoro di tante persone tenaci e preparate e grazie all’uso di tecnologie potenti e sofisticate.

La storia completa comincia più di un secolo fa, nel 1913, quando, con le prime teorie sulla meccanica quantistica, furono gettate le basi per una delle più grandi rivoluzioni nel nostro modo di vedere il mondo. Assieme alla teoria della relatività di Albert Einstein, presentata nel 1905, la teoria dei quanti di Niels Bohr consentiva di descrivere i fenomeni naturali fondamentali in modo più realistico, rispetto alla fisica classica. In estrema sintesi, la meccanica quantistica – nata proprio allora – descrive la radiazione e la materia sia come fenomeno ondulatorio che come entità particellare. È l’opposto della meccanica classica, nella quale, ad esempio, la luce è descritta solo come un’onda o l’elettrone solo come una particella.

Tra Einstein e Bohr si sviluppò un dibattito divenuto leggendario, che in buona parte è stato risolto nella seconda metà degli anni ‘60, con l’elaborazione del Modello Standard, una teoria fisica che descrive le caratteristiche delle interazioni fondamentali all’interno della materia. Il Modello Standard aveva tra i suoi presupposti fondamentali il ruolo svolto dal bosone di Higgs, un tipo di particella che sta alla base di tutta la materia. Il bosone di Higgs, teorizzato nel 1964, è stato finalmente “visto” dal vivo, e dunque dimostrato, solo nel 2012, grazie agli esperimenti compiuti dall’acceleratore LHC del CERN di Ginevra.

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CAEN. Dal PCB Design alle nano-particelle, come si arriva a una grande scoperta

Da Viareggio a Ginevra, alla ricerca dei segreti della materia

L’LHC del CERN è un acceleratore di particelle che ha un diametro di 27 Km e serve a investigare la struttura della materia su scala subnucleare, cioè a cercare risposte alle domande fondamentali sula realtà. Immaginatevi quanto possa essere sofisticata una macchina del genere! Ebbene, gran parte dell’apparecchiatura elettronica dell’LHC è stata realizzata dalla CAEN S.p.A. di Viareggio, in Toscana.

La CAEN, in quanto spin off dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, è il fornitore di elettronica dei più importanti esperimenti che vengono compiuti in campo fisico. L’azienda fornisce da più di 40 anni le strumentazioni elettroniche più avanzate per i rilevatori di particelle o radiazioni. Forte di rapporti di collaborazione stretti con i laboratori di ricerca, CERN compreso, realizza gli strumenti per indagare fenomeni come la fisica dei neutrini o l’investigazione della materia oscura, ma anche per realizzare strumentazioni in ambito industriale.

Prodotti tipici di CAEN sono gli alimentatori ad alta e bassa tensione per gli esperimenti di fisica delle particelle e le apparecchiature per l’elaborazione numerica dei segnali. Tali dispositivi vengono realizzati grazie a un comparto R&D che è il punto di forza di questa azienda ed è composto da 40 tra fisici e ingegneri. L’R&D di CAEN è proprio quell’elemento che consente di mettere l’elettronica al servizio di una sperimentazione scientifica così avanzata come quella sulle nano particelle.

La necessità di tool di progettazione avanzati

L’altro requisito necessario alla realizzazione dei sofisticati dispositivi di CAEN è la disponibilità di tool di progettazione in grado di gestire schede elettroniche dalle caratteristiche molto spinte. “Quando il nostro team R&D ha cominciato a progettare schede ad alta velocità con memorie DDR4 e segnali fino a 8 Gigahertz” – raccontano i responsabili del progetto hardware in azienda – “non potevamo avere la conferma dal CAD che funzionassero correttamente. Inizialmente ci siamo rivolti a un service esterno che utilizzava HyperLynx, per integrare la simulazione nel flusso di progettazione”.

Il team R&D ha così introdotto PADS Professional in alcune postazioni, non essendo gli altri tool per il PCB Design in grado di gestire progetti di tale complessità, spiegando che: “Progettando con PADS Professional abbiamo potuto riscontrare un’interattività molto più veloce. Specialmente le dimensioni del progetto sono state la caratteristica che ha giustificato una scelta come quella di introdurre in azienda un nuovo tool. È stato necessario un investimento iniziale in formazione, giustificato dalla maggiore velocità di progettazione. In PADS Professional, ad esempio, le regole sono più semplici da impostare sul timing dell’alta velocità. Ma abbiamo notato delle differenze significative anche per quanto riguarda l’elaborazione dei piani diffusi e il routing”.

L'acceleratore LHC del Cern

L'acceleratore LHC del Cern

Quando PADS Professional fa la differenza

Il caso di CAEN è particolarmente significativo per quanto riguarda le differenze tra i vari tool oggi disponibili sul mercato. Se ad esempio altri strumenti facilitano il primo approccio per la loro interfaccia user-friendly, quando il progetto si fa un po’ più complesso è decisamente più vantaggioso adottare un tool come PADS Professional. La possibilità di progettare più velocemente si traduce subito in costi minori e possibilità di arrivare prima sul mercato.

Dal punto di vista strettamente tecnico, il caso che abbiamo raccontato richiama quattro caratteristiche, in particolare, che rendono ineguagliabile PADS Professional.

  1. Il database integrato per progetto, che garantisce l’integrità e la continuità dei dati tra schematico e PCB e lungo tutto il flusso elettronico, tramite un interscambio dati di tipo sincrono.
  2. Il sistema di regole progettuali avanzato, che si basa su una struttura di impostazione delle regole fisiche ed elettriche basata su foglio elettronico e strutturata a livello di database. Ciò garantisce una totale aderenza alle problematiche di progettazione, tramite un’applicazione unica accessibile da tutto il flusso elettronico.
  3. La gestione del planner di piazzamento per gruppi logici, che consente di lavorare non più su ogni singolo componente, ma di pianificare il piazzamento dei PCB tramite le funzioni logiche di schematico.
  4. I simulatori di integrità di segnale pre e post-layout integrati, basati sulla tecnologia Mentor HyperLynx, riconosciuta a livello mondiale. Essa permette il controllo della qualità dei segnali sia in fase di specifica che di realizzazione del PCB, fino alle frequenze più alte oggi utilizzate.

Ecco dunque che si svela un piccolo segreto dietro una grande scoperta scientifica. Per raggiungere gli obiettivi più ambiziosi servono persone competenti, motivate e ricche di immaginazione. Ma anche tecnologie all’altezza. Per realizzarle, è necessario che tutto sia ai massimi livelli, a cominciare dal software utilizzato per la progettazione.

Scarica ebook storia di successo PCB Design

Ebook

CAEN. Dal PCB Design alle nano-particelle, come si arriva a una grande scoperta

Il nostro eBook racconta la storia di un esempio di successo di PCB Design applicato a progetti complessi. Grazie a questo testo potrai saperne di più su:

  • come un piccolo team di progettazione può disporre di uno strumento software molto sofisticato ma semplice da usare;
  • come garantire l’integrità e la continuità dei dati tra schematico e PCB e lungo tutto il flusso elettronico;
  • come disporre di un sistema di regole progettuali avanzato e utilizzarlo al meglio;
  • come gestire un planner di piazzamento per gruppi logici;
  • come disporre di simulatori di integrità di segnale pre e post-layout integrati.
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CadlogDal PCB Design alle nano-particelle, come si arriva a una grande scoperta

Smart Manufacturing: come funziona nell’industria elettronica [infografica]

Lo Smart Manufacturing sta conquistando l’industria elettronica in tutto il mondo. Siamo in una fase storica nella quale concetti come Quarta Rivoluzione Industriale e Industria 4.0 sono diventate realtà concrete alla portata di tutti.

La digitalizzazione dei processi produttivi sfrutta la connettività di internet, la capacità di elaborazione dei Big Data e la pervasività della Internet of Things, per rendere i processi più prevedibili, veloci e a prova di errori. Gli evangelisti dello Smart Manufacturing predicano la facile accessibilità di queste nuove metodologie produttive, perché è noto che molti piccoli e medi imprenditori sono ancora scettici. Desiderano fare il salto – magari dopo aver visto cosa fanno i propri concorrenti – ma hanno paura che costi troppo, che sia necessario comprare nuove costose macchine.

Invece lo Smart Manufacturing è una scelta dettata soprattutto da motivazioni economiche, dalla volontà di investire il minimo per ottenere il massimo. Ed è proprio quello che succede, se si considerano i molti esempi di cui l’industria europea ci dà testimonianza.

Dal nostro osservatorio di Cadlog, vediamo di continuo aziende che abbracciano lo Smart Manufacturing, con risultati eccezionali. Ogni tanto vi raccontiamo una storia di successo, come quella di ROJ, che ha realizzato per intero la fabbrica del futuro o quella di Axel Elettronica, che ha rivoluzionato la propria capacità di introduzione di nuovi prodotti (NPI). Questi casi si stanno moltiplicando in tutti i Paesi dove siamo presenti: Germania, Svizzera, Austria, Italia, Francia, Spagna, Portogallo. Là dove c’è una chiara visione del futuro, arriva lo Smart Manufacturing.

Come funziona lo Smart Manufacturing nell’industria elettronica? Lo spiega in modo molto chiaro un’infografica realizzata da Siemens, che vi presentiamo in questo articolo, sintetizzandone i contenuti.

Le sfide chiave della produzione di elettronica

Uno dei mantra del settore manifatturiero di oggi è “Lot Size of One”, che letteralmente si traduce in “lotto di uno”. Significa che i lotti delle singole produzioni si riducono talmente tanto da arrivare quasi al pezzo singolo. Questo a causa delle attuali tendenze di consumo, che impongono un continuo ricambio di prodotti, e la loro sempre più spinta personalizzazione. Per le aziende manifatturiere significa un’attività continua di New Product Introduction, per la quale è necessario intervenire in tre direzioni:

  • ottenere processi che consentano il massimo della Qualità, con l’obiettivo “Right the First Time”, cioè avere il prodotto corretto al primo tentativo;
  • tenere sotto controllo la Produttività, con un’accurata pianificazione, riconfigurazioni veloci delle linee e consegne di materiali just-in-time;
  • perseguire il Miglioramento Continuo, adottando il modello del Digital Twin, che consiste nel simulare digitalmente sia le componenti del prodotto che quelle del processo.

Ottimizzare l’uso dei materiali è la seconda sfida. In questo caso, la prova della Qualità si vince sul fronte dell’approvvigionamento, nel quale la gestione digitalizzata può veramente fare la differenza. La gestione dell’Inventario è uno dei punti di forza dei software che Siemens stessa propone, i quali consentono di sincronizzare il magazzino con le linee di produzione. Il risultato è una fornitura just-in-time dei componenti: i materiali giusti, nel posto giusto, al momento giusto.

La terza sfida è quella della Gestione dei Dati. Lo shop floor genera di continuo e a gran velocità una quantità enorme di dati, relativi ai processi, alle schede e ai singoli componenti. Il compito che spetta al software è quello di trasformate i Big Data in Smart Data, cioè in dati formattati e comprensibili, per poterne ricavare analisi e previsioni, che siano di supporto a decisioni in tempo reale.

Digitalizzare l’intera catena del valore con soluzioni di produzione intelligenti

La seconda parte dell’infografica sullo Smart Manufacturing è dedicata a un semplice ed efficace schema sulle diverse fasi del processo produttivo, che mette in parallelo produzione elettronica e meccanica. Qui il messaggio è chiaro: i due processi devono essere gestiti in modo unitario e, in entrambi i casi, senza soluzione di continuità rispetto alla fase di Design.

Dopo il Design, la seconda fase è quella della Pianificazione della Produzione, o Ingegneria, il cui scopo è di arrivare il prima possibile alla produzione, senza errori ed evitando ricicli di progettazione. Qui c’è una parte di Design for Manufacturing (DFM) e poi di New Product Introduction (NPI), che richiede la preparazione del prodotto.

Poi c’è l’esecuzione, all’interno della linea di produzione, che nel caso dell’elettronica consiste nel PCB Assembly. Specialmente durante questa fase, la tracciabilità viene applicata ad ogni elemento, in modo che sia possibile ottenere il passaggio successivo, ovvero la Product Intelligence.

I vantaggi dello Smart Manufacturing

L’infografica, nella terza e ultima parte, sintetizza i vantaggi che è possibile ottenere grazie allo Smart Manufacturing:

  • una riduzione dei tempi per la New Product Introduction, fino al 50%;
  • una riduzione dell’inventario, grazie all’approvvigionamento just-in-time, con un notevole risparmio in termini di costi;
  • una qualità vicina al 100% della produzione;
  • una riduzione del tempo di changeover stimabile anch’essa al 50%;
  • una minor obsolescenza dei macchinari, che non è necessario sostituire per introdurre lo Smart Manufacturing nella fabbrica;
  • tempi di consegna dei nuovi ordini entro 24 ore;
  • una riduzione del 20% dei tempi per l’ingegnerizzazione;
  • un aumento dell’efficienza della produzione del 30%;

Come risultato finale di tutto ciò, si ha una crescita dei risultati economici dell’azienda, che può tranquillamente avere come target il 20%. È decisamente il momento dello Smart Manuafcturing!

Clicca sull’immagine per scaricare l’infografica:

 

Smart Manufacaturing

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CadlogSmart Manufacturing: come funziona nell’industria elettronica [infografica]

Sanificazione UV-C degli ambienti: come usare la simulazione nella progettazione degli impianti

La sanificazione UV-C degli ambienti e degli impianti di aria condizionata è una delle strade maestre per la prevenzione di pandemie come quella del coronavirus. In questo articolo vedremo come è possibile effettuare la simulazione dell’effetto germicida di sorgenti luminose a raggi UV-C in fase di progettazione di impianti, in particolare di quelli di areazione.

Cos’è la luce UV-C? Nello spettro elettromagnetico è presente sia la luce visibile, sia gli ultravioletti, che hanno lunghezze d’onda più piccole e sono conosciuti principalmente come raggi dannosi alla nostra pelle durante le giornate solari. Una gamma particolare di ultravioletti, tra i 200 e i 280 nanometri di lunghezza d’onda, è nota come UV-C (ultravioletto C).

Una particolarità molto importante dei raggi UV-C  e che riescono a penetrare all’interno di microrganismi – come batteri, virus, muffe, eccetera. Entrando nelle molecole di questi microrganismi, alterano il loro DNA, rendendoli inattivi.

Questa loro particolarità può essere sfruttata nell’attuale periodo per sanificare oggetti e fluidi come aria o acqua, utilizzando delle sorgenti luminose a base di raggi UV-C , come i LED, ma anche lampade al mercurio. Irraggiando gli oggetti è possibile eliminare la carica batterica e i virus al loro interno. Gli ambiti di applicazione principali per questo tipo di lampade a ultravioletti comprendono i dispositivi di sanificazione e le applicazioni HVAC – tipicamente gli impianti di aria condizionata – in ambienti come gli ospedali, gli uffici, i centri commerciali, i trasporti pubblici e i mezzi di trasporto in generale.

In tutte queste tipologie di applicazione, l’idea di base è di far passare il flusso d’aria o l’acqua – o anche degli oggetti – all’interno di un ambiente chiuso, dove ci sono delle lampade a ultravioletti, affinché ricevano una dose di radiazioni UV-C che sia sufficiente come germicida, per eliminare la carica di microrganismi rispetto ai quali ci si vuole difendere.

La sfida di questa applicazione tecnologica è di poter identificare in fase di progettazione la corretta dose di radiazioni UV-C necessaria per “inattivare” i microrganismi. La dose è data dall’intensità della radiazione che il fluido riceve dalle lampade a ultravioletti – passandoci davanti o attraverso – per il tempo di esposizione. È necessario identificare la corretta dose di radiazione e validare il dispositivo per le diverse configurazioni possibili del sistema. Ad esempio, qualora sia necessario introdurre dei cambiamenti nel sistema di ventilazione di un edificio. Tutto ciò deve essere fatto nella maniera più rapida, precisa ed economica possibile, in modo da abbattere i costi di progettazione e di sviluppo dei dispositivi, senza cedere sul piano delle esigenze sanitarie.

La risposta a queste sfide tecnologiche è la digitalizzazione, ovvero l’utilizzo di strumenti di simulazione. Devono essere strumenti non tanto di simulazione fine a se stessa, ma di simulazione finalizzata alla progettazione, o meglio ancora di simulazione da usare come uno strumento di progettazione vera e propria. Questo è esattamente l’approccio di Simcenter FLOFD, lo strumento di Siemens per la simulazione pensato per essere utilizzato nelle prime fasi della progettazione. In tal modo è possibile fin dall’inizio assicurarsi del corretto funzionamento del dispositivo, senza dover più aspettare le fasi finali della progettazione, nelle quali i costi per eliminare eventuali difetti sarebbero decisamente più alti.

Perché Simcenter FLOEFD è uno strumento di simulazione dedicato alla progettazione nelle prime fasi di progettazione? Il primo motivo è che si tratta di un software integrato nel CAD meccanico, ovvero un software di simulazione che opera all’interno dell’ambiente di progettazione meccanica, che può essere Solidworks, Creo, Solid Edge, NX o Catia. Ciò permette al progettista di usare direttamente la geometria che è stata creata, per ottenere il modello di simulazione fluidodinamica. In questo modo non c’è nessuna operazione di importazione o esportazione di file step dallo strumento di progettazione allo strumento di analisi, ma l’importazione diretta.

Inoltre Simcenter FLOEFD è uno strumento molto facile da utilizzare. C’è una curva di apprendimento estremamente rapida, che già dal primo giorno di utilizzo consente di creare modelli di simulazione.

Oltre al fatto di essere integrato nel meccanico e alla facilità., Simcenter FLOEFD ha al suo interno tutta la tecnologia dedicata in modo specifico al settore dell’illuminazione. Ciò rende le simulazioni non sono solo facili, ma anche accurate. Il tool dispone di un modello termico-ottico per modellizzare al meglio i LED;  dei modelli di radiazione avanzata per calcolare l’irraggiamento, ad  esempio della lampada al mercurio o degli stessi LED. In tal modo è possibile capire bene dove l’irraggiamento dalle sorgenti luminose va a impattare sulle superfici che colpisce. Inoltre ha una tecnologia dedicata per caratterizzare le sorgenti di illuminazione con raggi ultravioletti e calcolare qual è la dose germicida effettiva che viene rilasciata e accumulata nei fluidi, in modo da capire se una certa ipotesi progettuale ha un’azione germicida sufficiente oppure no.

È possibile vedere tale tecnologia in azione, in una breve demo, della durata di 15 minuti, di Stefano Morlacchi, il product manager di Cadlog per gli strumenti di simulazione termo-fluidodinamica. L’Ing. Morlacchi mostra un esempio di applicazione, costituito da un semplice tubo, che presenta in ingresso e in uscita dei fori che permettono il passaggio dell’aria proveniente da un ventilatore.  All’interno è disposta una serie di LED che emettono raggi UV-C. È possibile variare il numero e le dimensioni dei fori in modo parametrico, per simulare il variare dell’effetto germicida, fino a raggiungere la soglia sufficiente.

Il video della demo è disponibile gratuitamente su Cadflix, la piattaforma di Cadlog per l’aggiornamento tecnologico dei progettisti.

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CadlogSanificazione UV-C degli ambienti: come usare la simulazione nella progettazione degli impianti

Cariboni Group, la simulazione termica del LED che premia il coraggio di sperimentare

La progettazione di apparecchi di illuminazione a LED sta compiendo un grande balzo di qualità. In questa evoluzione giocano un ruolo chiave gli strumenti software usati in particolare per la simulazione termica e fluidodinamica. Lo dimostra la storia di successo di un produttore all’avanguardia come Cariboni Group.

A molti di noi sarà capitato probabilmente di ritrovarsi, di sera, in uno spazio all’aperto e godere dei benefici di un’illuminazione realizzata ad arte da quest’azienda, protagonista di molti progetti d’illuminazione di alto livello in tutto il mondo. Quell’atmosfera speciale nella quale eravamo immersi, magari senza pensarci troppo, era stata resa possibile dalla tecnologia LED, che sta rivoluzionando l’illuminazione in ogni settore. Sorgenti di luce sempre più performanti, riduzione dei consumi energetici e versatilità nelle temperature colore, consentono ai progettisti di dare vita a spazi suggestivi, garantendo al contempo la sicurezza, grazie a una buona visibilità.

Ma l’esito non è scontato, proprio per le caratteristiche del LED. Questo componente emette calore soprattutto all’interno dell’apparecchio che lo ospita. Contenere tale calore è cruciale, sia per preservare la qualità della luce nel tempo, sia per garantire la durata dell’apparecchio stesso. Ma è anche necessario proporre al mercato prodotti innovativi, sicuri e di design.

Scarica l’ebook su un esempio di successo di Simulazione Termica applicata all’illuminazione e LED

``Cariboni Group. Quando il coraggio di sperimentare viene premiato dal mercato``

Il protagonista della storia, Cariboni Group

Cariboni Group riesce a fronteggiare questa sfida e a essere competitiva a livello internazionale. L’azienda punta costantemente all’eccellenza nella progettazione e produzione, made in Italy, di prodotti per l’illuminazione di architetture, spazi e percorsi urbani, per valorizzare la bellezza di ogni spazio durante le ore di buio e offrire ai cittadini benessere visivo, sicurezza e ambienti suggestivi. Le sfide che deve fronteggiare sono contenimento dell’inquinamento luminoso, riduzione dei consumi energetici, realizzazione di un design moderno e innovativo, garanzia dell’affidabilità nel tempo dei propri prodotti.

L’intero processo di sviluppo si svolge in Italia, negli stabilimenti di Osnago (LC) e Rovereto (TN). Da anni la digitalizzazione dei processi le l’automatizzazione delle operazioni sono considerate una priorità.

La sfida

Nella progettazione di apparecchi di illuminazione a LED è fondamentale avere una buona dissipazione del calore. Ciò permette ai LED di lavorare con efficienza, ottenendo prestazioni più elevate in termini di flusso luminoso e di durata del dispositivo. Pochi gradi di temperatura in più o in meno possono fare la differenza, nell’aggiudicazione di una gara per la fornitura di apparecchi di illuminazione stradale.

Negli apparati di illuminazione destinati agli esterni, le parti elettroniche sono contenute in un involucro stagno, senza scambio di aria con l’esterno. Ciò rende più difficile la dissipazione del calore, in prodotti nei quali anche il design è molto importante.

La soluzione

Cariboni Group ha deciso di adottare il modello Siemens, che prevede di effettuare simulazioni sin dalle prime fasi della progettazione, per essere in grado di valutare diverse varianti anche dal punto di vista del comportamento termico e fluidodinamico. In questo modo è possibile evitare la lunga e costosa realizzazione di prototipi. Cadlog è l’azienda partner scelta da Cariboni Group per implementare con successo tale modello.

‟Grazie alla simulazione con Simcenter FLOEFD” – ha detto l’Ing. Stefano Sansottera, del Technical Department di Cariboni Group – “in fase di progettazione abbiamo evitato la prototipazione e i test empirici in camera termica, riducendo i costi e i tempi necessari alla realizzazione del prodotto”.

I benefici

In un mercato che si evolve rapidamente, non solo dal punto di vista tecnologico ed economico, ma anche da quello culturale e sociale, l’illuminazione degli ambienti pubblici deve rispettare dei requisiti specifici anche dal punto di vista estetico e del risparmio energetico. È molto importante, ad esempio, che la luce sia del colore giusto e che esso sia mantenuto nel tempo.

Cariboni Group può rispondere a queste sfide con prodotti competitivi, grazie anche a un approccio progettuale nel quale la sperimentazione è fondamentale per ogni progetto, perché garantisce di poter effettuare variazioni fino a quando il progetto stesso non è pienamente ottimizzato.

Inoltre ci sono vantaggi anche dal punto di vista dell’efficienza. Alcuni componenti elettronici – come gli MCPCB e i LED – vengono utilizzati su prodotti diversi. La loro caratterizzazione dal punto di vista termico permette di trasferire velocemente le informazioni da un progetto all’altro, anche quando si tratta di prodotti differenti per dimensioni o ambito d’applicazione.

L’esperienza che viene acquisita sviluppando la meccanica di un prodotto, in termini di efficienza dissipativa, viene condivisa all’interno dell’ufficio tecnico, costituendo la base per tutti i nuovi progetti che verranno sviluppati.

La progettazione guidata dalla simulazione

Il successo dei prodotti di Cariboni dipende in buona parte dalla  metodologia di progettazione adottata, oltre che dagli strumenti. Un tempo i progettisti aspettavano di terminare il proprio lavoro, per poi affidarsi agli specialisti della simulazione, in modo che questi ultimi potessero verificare come si sarebbe comportato il dispositivo nelle varie situazioni d’uso.

Oggi la tendenza vincente è quella di utilizzare la simulazione durante tutto il ciclo di sviluppo del prodotto. Tale approccio consente di testare diverse varianti sin dall’inizio e dunque scartare subito le soluzioni dalle performance più limitate, prendendo in considerazione tutti gli aspetti del progetto.

Simcenter FLOEFD è lo strumento migliore per adottare tale strategia, in particolare nel processo di progettazione dei LED. Tutte le testimonianze degli utilizzatori di Simcenter FLOEFD convergono nell’affermare un’ottimizzazione delle prestazioni termiche a fronte di una diminuzione dei costi di sviluppo.

FLOEFD rivoluziona la progettazione LED in tre ambiti in particolare:

  • L’integrazione con il CAD meccanico
  • Gli studi parametrici automatici
  • La tecnologia dedicata

Integrazione con il CAD meccanico

Uno dei vantaggi che i progettisti riscontrano subito in uno strumento come Simcenter FLOEFD è la sua piena integrazione con tutti i principali CAD meccanici: NX, Solid Edge, Creo, Catia e Solidworks. Tale integrazione consente di usufruire dell’uso diretto della geometria MCAD, del rilevamento automatico della regione fluida e della procedura di mesh.

I benefici di questa caratteristica sono particolarmente vantaggiosi:

  • Nessun passaggio richiesto tra CAD e CFD tramite file step.
  • I modelli di design e CFD rimangono sincronizzati.
  • Si riduce il tempo per la simulazione del prodotto veloce.

Studi parametrici automatici

Simcenter FLOEFD sfrutta sia parametri geometrici (dimensioni, pattern, etc) sia parametri di simulazione (dissipazioni di calore, conduzione dei materiali). Inoltre consente l’analisi “what-if” e le ottimizzazioni. Altre caratteristiche sono l’automatismo della modifica del design, della creazione della mesh e persino del calcolo!

Simcenter FLOEFD supporta completamente le “configurazioni” e le “istanze” del prodotto MCAD.

In sintesi, ciò consente di avere diversi vantaggi:

  • Simulazioni multiple “what-if” per identificare il design ottimale.
  • Risparmio di tempo all’utente per focalizzarsi sulla definizione del modello e non su task manuali.
  • Individuazione del design ottimizzato in tempi più brevi.

Tecnologia dedicata

Simcenter FLOEFD può anche essere utilizzato dagli specialisti per la modellazione avanzata nelle fasi finali di progettazione, o per studiare fenomeni complessi, come l’analisi della condensa, la radiazione solare ecc.

Il modello di LED termico ottico consente una modellazione accurata dei LED, tramite il modello 2R semplice – Junction to case o il modello termo-ottico avanzato. Simcenter FLOEFD importa dal dispositivo T3Ster i dati di caratterizzazione TeraLED e dispone di starter pack di LED predefiniti. Include inoltre un modello avanzato di radiazione termica per modellare alte temperature.

La modellazione avanzata di LED consente di analizzare fenomeni specifici ma importanti, come la luce focalizzata dalla lente di un faro, la concentrazione del calore, gli hot spot, la condensazione, la formazione di ghiaccio.

In conclusione, possiamo affermare che, accanto alla rivoluzione tecnologica dei LED ne è avvenuta un’altra, che riguarda gli strumenti di progettazione. Grazie a tool come Simcenter FLOEFD, la simulazione termica e fluidodinamica, che prima era appannaggio di specialisti che arrivavano quando i progettisti avevano finito il proprio lavoro, oggi può essere inserita nel ciclo di progettazione, sin dagli inizi. Ciò permette di sperimentare varie alternative di design e di valutarne subito le diverse caratteristiche, dal punto di vista del comportamento termico. È quello che in Siemens viene chiamato “spostamento a sinistra” della simulazione, e i vantaggi rispetto alla qualità dei prodotti sono evidenti.

ebook storia di successo simulazione termica

Ebook

Cariboni Group. Quando il coraggio di sperimentare viene premiato dal mercato

Il nostro eBook racconta la storia di un esempio di successo di simulazione termica applicata all’illuminazione a LED. Grazie a questo testo potrai saperne di più su:

  • cosa significa “spostare a sinistra” la simulazione termica nel processo di progettazione;
  • come sfruttare le caratteristiche di Simcenter FLOEFD per valutare diverse alternative progettuali;
  • come integrare la simulazione termica del LED con la progettazione meccanica;
  • come conciliare con il design le esigenze di raffreddamento e di tenuta stagna.
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CadlogCariboni Group, la simulazione termica del LED che premia il coraggio di sperimentare

Axel, un esempio di Industria 4.0 applicata all’ingegneria di produzione

Un valido esempio di Industria 4.0 applicata all’ingegneria di produzione nel settore elettronico è quello della Milanese Axel Elettronica. Ecco come sono arrivati a diventare un caso da imitare.

L’assemblaggio di schede elettroniche (PCB) è una di quelle attività ad alto contenuto tecnologico che richiede una costante capacità di innovare, mantenendo al contempo standard elevati di qualità. Specialmente in quest’epoca di sviluppo dell’Industria 4.0 e della digitalizzazione della produzione. Un ingrediente importante di tale innovazione è l’organizzazione.

Alessandro Amati, CEO di Axel Elettronica, è tra i manager che l’ha capito meglio. La sua azienda si trova a Paderno Dugnano, nell’area urbana nord di Milano, ovvero una delle zone d’Europa a maggiore vocazione manifatturiera. Negli ultimi decenni la competizione nell’industria elettronica è stata dominata dal fattore Cina, che sembrava non lasciare margini di manovra. Ma un certo numero di aziende italiane, tra cui la Axel, hanno capito che è possibile essere competitivi anche nello scenario attuale.

Scarica l’ebook su un esempio di successo di Industria 4.0 applicata all’ingegneria di produzione

``Axel Elettronica. L’introduzione di nuovi prodotti come opportunità di innovazione``

Piccoli lotti per grandi varietà

L’efficienza è uno dei fattori su cui è possibile intervenire, specialmente laddove non si tratta di servire le produzioni di massa dei grandi player, ma di soddisfare le esigenze di una varietà di produzioni, tipicamente di qualità, destinate a mercati specifici. Nei diversi mercati assistiamo a una domanda sempre più variegata, che richiede prodotti sempre più personalizzati e una costante introduzione di nuove soluzioni e varianti. Il risultato è che cresce il numero di clienti che richiedono piccole quantità in tempi brevi.

L’attività principale di Axel Elettronica, in particolare, è l’assemblaggio di componenti elettronici in tecnologia SMT e THT con elevato standard qualitativo. Il forte grado di digitalizzazione è uno degli elementi con cui l’azienda si qualifica verso l’esterno. La sfida principale che Axel Elettronica deve affrontare, oggi, è dunque quella di ottimizzare i processi produttivi per realizzare piccole e medie produzioni.

L’importanza della documentazione nell’introduzione di nuovi prodotti

L’introduzione di nuovi prodotti (NPI) è l’ambito di attività più complesso e al tempo stesso strategico, nelle aziende di assemblaggio come Axel Elettronica. C’è la necessità di essere più veloci possibile, ma anche estremamente accurati. Nell’azienda milanese si sentiva in particolare il bisogno di maggiore qualità e di una migliore tracciabilità. Ma ciò doveva coniugarsi anche con una bona dose di flessibilità nell’utilizzo degli operatori disponibili.

In ambito NPI, la preparazione della documentazione gioca un ruolo chiave. È la fase che precede la produzione vera e propria, dunque incide in maniera diretta sia sulla tempistica di realizzazione del prodotto, sia sull’efficienza del processo. Uno dei cambiamenti più importanti che si è visto in Axel è stato proprio nella gestione della documentazione, che in precedenza era processata manualmente. La preparazione di una buona documentazione, se eseguita in modo prevalentemente manuale, richiede personale qualificato. Inoltre comporta operazioni ripetitive, che creano una costosa ridondanza senza valore aggiunto. La procedura che si seguiva precedentemente consisteva nell’usare il formato Gerber e metterlo a confronto con la BOM, per poi creare una documentazione in PDF, che veniva stampata e alla quale venivano aggiunte delle note.

“Con Process Preparation” – racconta Amati – “la documentazione può essere gestita da una persona anche non particolarmente esperta. È standardizzata per tutti i prodotti e consente di velocizzare le versioni successive di  uno stesso prodotto.”

La creazione della documentazione è uno dei punti di forza di Process Preparation. Tra le caratteristiche più utili c’è quella della disponibilità di modelli riutilizzabili, sia già forniti col prodotto, sia definiti dall’utente. La documentazione può essere statica o interattiva. Essa può includere qualsiasi tipo di progetto, modello di prodotto, SMT, test o altre informazioni riguardanti il prodotto stesso. Il segreto sta dunque nella riduzione delle ridondanze. È un modo molto semplice di guadagnare in efficienza.

La spinta verso l’ODB++

Un’altra esigenza particolarmente sentita in Axel era quella di avere un output unificato verso tutte le macchine, indipendentemente da chi fosse il vendor. Se si vuole migliorare l’efficienza nell’utilizzo dei macchinari, la preparazione dei dati è essenziale per eliminare le prove effettuate direttamente sulla linea e i ritardi dovuti agli errori. Inoltre bisogna essere rapidi nel setup, proprio a causa del fatto che è necessario produrre lotti sempre più piccoli di una varietà di prodotti sempre più grande.

Il massimo dei risultati, da questo punto di vista, si ottengono quando i dati di progetto vengono forniti in formato ODB++, anziché in Gerber. Il primo contiene una descrizione esaustiva di tutti gli aspetti della scheda. Il secondo solo le forme geometriche. Axel Elettronica, avendo optato per la digitalizzazione dei propri processi, e avendo capito i vantaggi dell’ODB++, ha spinto con molta convinzione sull’uso di questo formato verso i propri clienti. “In certi casi abbiamo incontrato delle resistenze”, ammette il titolare dell’azienda lombarda, “ma si è visto come il ricorso a tale formato sia solo questione di abitudine e crescita culturale”. Ad esempio, alcuni masteristi usano vecchi programmi CAD e sono poco inclini a usare un nuovo formato come l’ODB++. “Ma un’attività di comunicazione iniziale in genere porta a dimostrare che non c’è un aggravio di lavoro e che i vantaggi sono consistenti”, ha detto il CEO.

Una regia unificata dei processi di produzione

La normalizzazione dei dati rende il processo neutrale, rispetto alla diversità dei fornitori di macchinari, e consente di realizzare una vera e propria regia unificata dei vari processi che portano alla creazione del prodotto. Un unico modello di dati può includere diversi processi e piattaforme di vendor. Può anche essere utilizzato per spostare una produzione da una linea all’altra. Inoltre la conoscenza generata passa facilmente da una persona all’altra e può essere utilizzata per ulteriori varianti di setup.

Il programma che viene generato da Process Preparation fornisce direttamente alla pick & place e agli altri elementi della linea tutte le informazioni necessarie. Ciò viene fatto con un unico strumento per tutti i tipi di macchina. È anche possibile ottimizzare i programmi in base alle caratteristiche di ciascuna linea. Questo costituisce un enorme vantaggio, consentendo più precisione e puntualità nella risposta. Tutti gli elementi della produzione sono supportati dal software: SMT, THT, design di stencil, lavoro manuale, assemblaggio del sistema, test elettrici e ispezioni sia ottiche che a raggi X.

Ma i vantaggi principali che l’azienda ha ottenuto riguardano la qualità e la tracciabilità. La gestione efficiente dei dati ha portato la Axel Elettronica a vincere due delle sfide maggiori che un’azienda manifatturiera deve fronteggiare: arrivare a livello zero di difetti e utilizzare in modo ottimale le risorse di cui dispone. L’industria 4.0 è proprio questo: la capacità di gestire le informazioni, sin dalle fasi iniziali, per rendere più efficiente tutta la produzione.

Ebook

Axel Elettronica. L’introduzione di nuovi prodotti come opportunità di innovazione

Il nostro eBook racconta la storia di un esempio di successo di Industria 4.0 applicata all’ingegneria di produzione. Grazie a questo testo potrai saperne di più su:

  • Cosa significa digitalizzare la gestione della documentazione nella produzione elettronica
  • Quali vantaggi comporta l’adozione del formato ODB++
  • Come velocizzare la produzione grazi alla normalizzazione dei dati delle diverse macchine
  • Come migliorare la tracciabilità e la qualità dell’assemblaggio di schede elettroniche (PB)
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PCB Design, 10 motivi validi per scegliere PADS Professional [infografica]

Quando è il momento di scegliere il software più adatto per il PCB Design, i progettisti di circuiti elettronici hanno bisogno di capire qual è l’opzione migliore per le proprie esigenze. I CAD per il PCB Design e la progettazione di circuiti stampati non sono tutti uguali. Attualmente, per i progettisti indipendenti e per i piccoli gruppi di lavoro, la scelta migliore è senz’altro PADS Professional, la suite di strumenti messa a punto da Siemens per gestire l’intero ciclo fi progettazione del prodotto elettronico.

Abbiamo preparato una bella infografica che spiega in estrema sintesi i 10 motivi per scegliere PADS Professional, scelti sulla base dell’esperienza con i nostri clienti. Scarica l’infografica e scopri tutti i vantaggi di PADS Professional!

Clicca sull’immagine per scaricare l’infografica:

infografica pads professional

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CadlogPCB Design, 10 motivi validi per scegliere PADS Professional [infografica]

Garantire la sicurezza dei dispositivi IoT, medici e elettronici con la Verifica Formale

La sicurezza dei dispositivi IoT, medici e elettronici in generale è oggi una delle preoccupazioni principali in ambito tecnologico. Tale sicurezza può essere garantita in modo veramente efficace solo se si interviene nella zona più “profonda” dei dispositivi, cioè a livello IC.

Quali sono i problemi di sicurezza dei dispositivi

Ci sono alcuni ambiti d’uso nei quali il problema della sicurezza dei dispositivi è particolarmente sentito:

  • Nell’automotive, i bus per lo scambio interno dei dati possono essere soggetti a manomissioni dall’esterno.
  • In ambito medicale, la maggior parte dei dispositivi – sia fissi sia indossabili – sono sorprendentemente “aperti” nei confronti di possibili manomissioni.
  • I vari sistemi di pagamento – dai POS ai wallet dei telefoni – spesso sono molto vulnerabili rispetto alla diffusione di dati personali.
  • I dispositivi IoT per la domotica – come ad esempio i termostati – in genere non sono attrezzati per controllare eventuali file “infetti” al proprio interno.
  • I monitor dei computer oggi possono essere spiati senza neanche bisogno di passare dal PC, come risulta da un recente studio.

Scarica l’eBook di Mentor sulle App per la Verifica Formale

``Introduction to Automated Formal Apps``

La sicurezza dei dispositivi viene garantita a livello di IC?

Molto spesso i problemi di sicurezza dei dispositivi nascono proprio a livello IC. L’ultimo Functional Verification Study del Wilson Research Group ha evidenziato come le caratteristiche di sicurezza siano implementate solo nel 60% dei progetti ASIC e nel 48% dei progetti FPGA.

Eppure sappiamo che nell’hardware digitale è importante garantire una Root-of-Trust (RoT). Si tratta di un insieme di funzioni considerato attendibile dal sistema operativo del dispositivo e che funge da motore di calcolo separato che controlla il processore crittografico del dispositivo.

Questo schema mostra l’importanza di garantire la sicurezza al livello più basso dello stack.

sicurezza dispositivi

La sicurezza dei dispositivi viene garantita da chiavi private, che a loro volta devono essere protette all’interno dell’hardware di archiviazione.

Gli attuali metodi per garantire la sicurezza dei dispositivi

Le sfide da affrontare per la sicurezza dei dispositivi sono la confidenzialità, cioè la limitazione degli accessi dall’esterno, e l’integrità, ovvero l’affidabilità e accuratezza delle informazioni.

Le tecniche più popolari fin qui usate per garantirle si sono rivelate inefficaci: oscuramento fisico tramite l’involucro, white hat hacking, ispezione, test diretti, constrained-random verification. Il problema è che queste metodologie non sono scalabili al crescere della complessità del circuito.

La soluzione: la verifica formale

La verifica formale è un metodo che utilizza metodi formali matematici per dimostrare o confutare che determinati requisiti o proprietà formali siano stati rispettati. La base matematica del metodo ne garantisce l’esaustività. Essa necessità però di passare all’uso di strumenti specializzati.

Questa Secure Check è la soluzione completamente automatizzata di Mentor e Siemens che consente di gestire la verifica formale. Con Questa Secure Check è possibile verificare in modo esaustivo che solo i percorsi specificati possono raggiungere elementi di sicurezza o di archiviazione critici, ovvero dimostrare formalmente l’intangibilità della “Root-of-Trust” del dispositivo.

questa secure checkDopo che l’utente ha specificato l’archiviazione sicura e i segnali, Questa Secure Check individua automaticamente gli input delle porte e dei modelli black box, generando le proprietà per la confidenzialità e l’integrità. Essa poi verifica formalmente tali proprietà. Le forme d’onda nel pannello di visualizzazione della app evidenziano quali sono i percorsi non sicuri. In tal modo è possibile andare veramente alla radice dei problemi di sicurezza.

Forma Verification

Ebook

Introduction to Automated Formal Apps

Una “app formale” è uno strumento formale o una metodologia ben documentata incentrata su una sfida di verifica specifica e di alto valore. Tale sfida viene risolta in modo più efficiente usando metodi formali che usando approcci basati sulla simulazione. La necessità di creare proprietà o avere conoscenze in Verifica Basata sulle Asserzioni è significativamente ridotta o addirittura completamente eliminata.

Leggendo questo ebook potrai imparare come funziona la verifica formale con gli strumenti messa a disposizione da Questa.

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Perché il Digital Twin aumenta la velocità della verifica FPGA

Static and Formal Analysis FPGA

Un ricco documento che illustra le metodologie più valide oggi disponibili

Il concetto di Digital Twin (Gemello Digitale) nella verifica FPGA applica un concetto sempre più utilizzato in ambito industriale, man mano che la digitalizzazione si estende sia nella progettazione che della produzione. Sono state date tante definizioni, di Digital Twin, anche perché esso è applicabile a qualsiasi contesto. Esso può essere definito come una replica digitale di un’entità fisica, che può essere perfino vivente. Tramite la simulazione termo-fluidodinamica, ad esempio, vengono realizzati Gemelli Digitali di parti del corpo umano, per simularne il comportamento al variare di determinare condizioni. Il Digital Twin colma il gap tra il mondo fisico e quello virtuale, tramite l’interscambio di dati tra i due ambiti. Quando parliamo di Digital Twin, ci riferiamo a una replica digitale di risorse fisiche potenziali ed effettive (gemello fisico), che possono essere processi, persone, luoghi, sistemi e dispositivi.

il gemello digitale (digital twin) nella produzione elettronica

Lo schema di funzionamento del Digital Twin secondo Siemens

Per certi aspetti, si potrebbe dire che non si tratta di un concetto del tutto nuovo, perché la progettazione effettuata con strumenti digitali esiste da quando esistono i computer, cioè per lo meno una trentina di anni. La differenza è che oggi può essere digitalizzato assolutamente tutto, nell’ambito di un sistema. La connessione tra mondo fisico e mondo virtuale, inoltre, è perennemente attiva, alimentata da scambi di informazioni in entrambi i sensi. Per fare un esempio sotto gli occhi di tutti, la meteorologia consente di creare modelli virtuali sempre più sofisticati della realtà atmosferica. Questi ultimi, mentre permettono di ottenere previsioni sempre più attendibili, vengono costantemente migliorati da dati raccolti sul campo in modo estremamente capillare, grazie ai sensori e alla Internet of Things.

Il Digital Twin nella progettazione IC

Il concetto di Digital Twin è applicabile naturalmente anche alla progettazione di semiconduttori (IC). In tale ambito, è stato definito come una rappresentazione digitale di un prodotto o sistema in fase di sviluppo, che offre una rappresentazione funzionalmente corretta, prevedibile e riproducibile del prodotto o del sistema al livello appropriato di fedeltà, per eseguire attività di verifica, analisi delle prestazioni e convalida del sistema (Frank Schirrmeister). Un punto molto interessante è proprio l’applicazione di un stesso paradigma a tutto un sistema. Se pensiamo a un aereo, Il Digital Twin è applicabile a tutte le parti del sistema, a qualsiasi scala, dal semiconduttore, all’aerodinamica del velivolo.

Lo scambio di dati tra reale e virtuale si applica anche a livello di semiconduttori. Concettualmente, il Digital Twin integra anche i dati dell’effettivo funzionamento del sistema sul campo. In tal modo, i modelli vengono migliorati e le strategie operative vengono adattate. Il gemello digitale apprende così durante l’intero ciclo di vita e trasmette tale conoscenza al suo gemello del mondo reale, secondo Roland Jancke, di Fraunhofer IIS/EAS.

Il bello del Digital Twin è che esso permetti di avere una conoscenza della realtà che sarebbe impossibile nel mondo reale. È il caso, ad esempio, dei “sensori virtuali”, cioè dell’applicazione di sonde per misurare la temperatura all’interno di un circuito integrato e simularne così il comportamento dal punto di vista tecnico. Di un chip è possibile simulare aspetti diversi, come le funzionalità, la meccanica, le temperature, la fluidodinamica. In questo modo e ne può prevedere la resa considerando tutti gli aspetti.

La scala dimensionale del circuito integrato lo rende particolarmente idoneo all’adozione del Gemello Digitale. Sia che si debba progettare un sistema elettronico, o il software per quel sistema, ad esempio un FPGA, è molto più realistico simularne il comportamento tramite una rappresentazione virtuale che realizzare un prototipo fisico con tutte le connessioni in un ambiente reale. È per questo che qualcosa di analogo al Digital Twin è sempre stato presente, nella progettazione di circuiti integrati. Adesso, con progetti che includono miliardi di transistor, esso è diventato inevitabile.

Static and Formal Analysis FPGA

Un ricco documento che illustra le metodologie più valide oggi disponibili

Il Digital Twin nella progettazione e nella verifica FPGA

Nell’industria automotive, l’applicazione del Digital Twin a livello di sistema è sempre stata presente. Nell’automotive c’è una stretta correlazione, a tutti i livelli, tra parti meccaniche ed elettronica. Il software permette di gestire insieme il Gemello Digitale meccanico e quello elettronico.  L’approccio seguito oggi dall’industria automotive deve molto proprio alle metodologie adottare per la progettazione di IC.

La sfida per la progettazione FPGA è di operare al livello di astrazione più appropriato. Per ottenere simulazioni attendibili dei comportamenti nel mondo reale, tutti i dettagli presenti dovrebbero essere precisi e attendibili, cosa che non è sempre possibile. Se ad esempio pariamo di emulazione ibrida, che mette insieme l’RTL in esecuzione sulla scatola di emulazione e lavora in parallelo con un prototipo virtuale, abbiamo livelli di astrazione molto diversi. Il prototipo virtuale e il modello RTL hanno velocità di esecuzione molto diverse.

Le applicazioni più interessanti del Digital Twin si hanno quando si tratta di sviluppare funzionalità del tutto nuove, piuttosto che quando si migliorano quelle esistenti. Secondo Joe Sawicki, vice presidente esecutivo di Mentor IC EDA, “Se stai realizzando un chip di rete, puoi eseguire i pacchetti per tutto il giorno. Questo è facile, all’interno del tuo ambiente di verifica digitale. Stessa cosa per una CPU. Posso avviare un sistema operativo, eseguire applicazioni e ciò è sufficiente. Ma quando abbiamo a che fare con qualcosa che si esegue contro un array LiDAR, un po’ di imaging, altri sensori che corrono accanto a un sistema di frenatura – è qui che l’interesse per il Digital Twin cresce enormemente, perché consente di effettuare una verifica più significativa. Ci chiediamo se in questo modo sia possibile individuare problemi che altrimenti non ci sarebbe modo di trovare. Su questo aspetto stanno scommettendo tantissimi progettisti”.

Stiamo parlando di quantità di dati che non sarebbe neanche immaginabile considerare, a livello fisico. Il Digital Twin permette tutto questo. L’ampiezza delle simulazioni che oggi è possibile effettuare è tale da sfuggire alla capacità di comprensione di un essere umano. Ma pezzo per pezzo, è possibile simulare tutte le situazioni che nel mondo reale potrebbero portare a fallimenti o malfunzionamenti e questo per il business è ideale.

Gli strumenti Mentor per la verifica FPGA

Il concetto di Digital Twin, che era già potenzialmente presente nell’offerta Mentor di strumenti per la verifica FPGA, è ormai pienamente applicato da quando l’azienda è parte di Siemens. Di fonte alla complessità crescente dei progetti FPGA, le tecnologie di verifica richieste sono decisamente più avanzate per migliorare il debug FPGA, fornire copertura del codice e migliorare la velocità di verifica.

L’evoluzione delle funzionalità FPGA ha portato alla nascita di soluzioni FPGA che includono l’integrazione di IP di terze parti, DSP e processori multipli, tutti collegati tramite protocolli bus ad alta velocità avanzati. Il tutto si traduce in un’offerta di strumenti di verifica FPGA, basati sul concetto di Digital Twin, che aiutano i progettisti a ottenere prodotti di alta qualità in tempi più rapidi.

L’offerta Mentor Siemens per la verifica FPGA si compone di tre famiglie di strumenti:

  1. ModelSim
    L’ambiente di simulazione e debug unificato facile da usare di ModelSim offre ai progettisti FPGA di oggi funzionalità avanzate in un ambiente di lavoro produttivo
  2. Mentor Verification IP
    Verifica immediata per i progetti FPGA incentrati sull’IP, con ambienti di verifica standardizzati per protocolli standard, come ARM, AMBA, AXI, PCIe, modelli di memoria/Ethernet (DRAM Flash)
  3. Questa® Advanced Simulator
    Il Simulatore avanzato Questa® combina alte prestazioni e simulazione di capacità con funzionalità di debug avanzate unificate e funzionalità di copertura funzionale per il supporto nativo più completo di Verilog, SystemVerilog, VHDL, SystemC, SVA, UPF e UVM.

Scarica l’ebook sulle sfide e le tendenze nell’era della verifica IC

Challenges and Trends in the IC Verification Era

Challenges and Trends in the IC Verification EraUna panoramica completa dei tool della famiglia Questa dedicati alla verifica e finalizzati a migliorare la produttività delle attività di verifica e a ottimizzare le risorse utilizzate.

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CadlogPerché il Digital Twin aumenta la velocità della verifica FPGA

Manufacturing Analytics software: come rendere più efficienti le linee di assemblaggio SMT

Scarica il White Paper di Siemens sulla Business Intelligence nella Fabbrica Elettronica

``From Data Collection to True Intelligence: How Electronics Manufacturing Is Becoming Smarter on the Way to Industry 4.0``

Attualmente il software per la Manufacturing Analytics costituisce la frontiera più avanzata nella digitalizzazione della produzione elettronica e il fattore che fa davvero la differenza in termini di competitività. Ma cos’è Manufacturing Analytics? È semplicemente la “Data Analytics” applicata alla produzione. La Data Analytics è il processo di analisi dei set di dati che consente di trarre conclusioni sulle informazioni che essi contengono.

Ci sono quattro tipi principali di analisi dei dati:

  • L’analisi descrittiva, che aiuta a rispondere alle domande su ciò che è accaduto.
  • L’analisi diagnostica, che aiuta a rispondere alle domande sul perché sono successe le cose.
  • L’analisi predittiva, che aiuta a rispondere alle domande su ciò che accadrà in futuro.
  • L’analisi prescrittiva, che aiuta a rispondere alle domande su cosa dovrebbe essere fatto

Quando parliamo del software di Manufacturing Analytics e quindi di come applicare la Data Analytics alla produzione, il nostro obiettivo principale è la produttività. In altre parole, la domanda è come possiamo aumentare la produttività nel processo di produzione. In generale, la produttività può essere definita come il rapporto tra la quantità di produzione e la media ponderata degli input utilizzati nel processo di produzione.

produttività

Perché il software per la Manufacturing Analytics è così utile?

La risposta più importante alla domanda sull’aumento della produttività si trova nei dati generati all’interno della fabbrica. Un “gemello digitale” delle operazioni può essere in grado di analizzare e comprendere cosa sta accadendo, perché sta accadendo e come migliorarlo. Le ricerche dimostrano che mentre la quantità di dati generati dalle operazioni di produzione aumenta in modo esponenziale, solo una piccola parte di essi viene effettivamente raccolta e una parte ancora più piccola viene analizzata.

Il nostro obiettivo è quello di cambiare questo stato di cose con un approccio pratico che si concentri su più livelli di analisi dei dati nella produzione (Manufacturing Analytics).

I vantaggi della Manufacturing Analytics

  • La Manufacturing Analytics migliora la gestione delle risorse con un utilizzo accurato in tempo reale e l’efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE).
  • Aiuta a catturare e investigare i dati completi sulla tracciabilità dei materiali e dei processi per PCB e assiemi, utilizzando l’archiviazione di big data ad alta disponibilità.
  • Ottimizza il funzionamento e il lavoro misurando e analizzando il modo in cui le risorse vengono utilizzate e monitorando il WIP (work-in-progress) in tempo reale.
  • Garantisce la qualità e promuove il miglioramento, identificando e analizzando i difetti dei processi e i guasti materiali e di processo.
  • Infine, Manufacturing Analytics aumenta l’efficienza del passaggio dal design alla produzione, rilevando i fattori che influenzano la resa e le aree da migliorare.

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``From Data Collection to True Intelligence: How Electronics Manufacturing Is Becoming Smarter on the Way to Industry 4.0``

La piattaforma di Siemens per la Manufacturing Analytics

Siemens dispone di una piattaforma avanzata di Manufacturing Analytics, nel proprio portafoglio di soluzioni. È una piattaforma di Big Data per la raccolta, l’archiviazione, l’elaborazione e l’analisi dei dati di produzione, che consente di fornire approfondimenti significativi. Si tratta di una “Soluzione Enterprise”, il che significa che essa permette di definire la pianificazione di base dell’impianto, la produzione, l’uso del materiale, la consegna e la spedizione, oltre che di determinare i livelli di inventario.

La piattaforma di Siemens per la Manufacturing Analytics è una Soluzione Enterprise anche perché consente il controllo su più siti. Se una società ha diversi impianti, indipendentemente dalla loro posizione geografica, essa abilita un’implementazione centrale, che consente la raccolta, la revisione e il confronto dei dati su più siti. I dati in tempo reale sono disponibili ovunque per il processo decisionale.

Come funziona la Piattaforma per la Manufacturing Analytics

Manufacturing Analytics fornisce valore aggiunto in 4 diverse aree di attività:

  1. Prestazioni e utilizzo delle attrezzature
    • Permette di ottenere una panoramica completa delle prestazioni aziendali per tutti i siti produttivi, le linee e le attrezzature, inclusi l’efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE), i report KPI e le dashboard.
    • Confronta le prestazioni tra fabbriche e linee di produzione, visualizza le tendenze storiche.
    • Calcola la pianificazione e i fattori di rendimento di qualità.
  2. Qualità
    • Traccia la resa e il DPMO in ogni ispezione del processo o stazione di prova.
    • Attiva istantaneamente notifiche con limiti di controllo superiore e inferiore definiti.
    • Utilizza l’analisi approfondita per determinare la causa principale dei problemi di qualità.
  3. Catena di fornitura
    • Fornisce informazioni materiali sull’inventario, sui costi di consumo, sull’età e sulla posizione.
    • Effettua l’analisi dei rendimenti del produttore per feedback all’ingegneria.
  4. Tracciabilità dei materiali
    • Consente di ottenere la tracciabilità completa di PCB e assemblaggio, inclusi materiali, costruzione di box, dati di processo e risultati dei test.
    • Permette di soddisfare i requisiti dei clienti, generando report di tracciabilità automatizzati.
    • Confronta la qualità tra i fornitori di materiali.
    • Supporta l’archiviazione di grandi database per la raccolta di dati di misurazione.

Una caratteristica tipica della piattaforma sono le notifiche. Esse vengono inviate alla persona giusta via e-mail o SMS. È possibile creare allarmi / notifiche per ciascun tipo di problema. Ad esempio, è possibile avere un trigger per ogni rifiuto di un componente al di sopra di un certo prezzo. La dimensione considerata può essere la perdita media di componenti in euro per componente posizionato. La perdita media può essere calcolata sulla base degli ultimi 5 componenti posizionati, dove 5 è una variabile da impostare. Se un componente costa 100 €, il costo per componente calcolato dopo 5 posizionamenti in cui 3 vengono rifiutati è 3 * 100 € / 5 = 60 €. Gli utenti possono creare un insieme di regole per le notifiche.

In sintesi, la piattaforma di Siemens per la Manufacturing Analytics è progettata per acquisire, archiviare e analizzare grandi quantità di dati di produzione. La piattaforma offre una maggiore visibilità su apparecchiature di produzione, processi, prodotti e prestazioni della catena di fornitura. Può facilmente identificare e monitorare la produzione, i problemi dei fornitori, prevenire costosi richiami, individuare tendenze emergenti e risolvere rapidamente problemi di qualità.

Ebook Smart Manufacturing in Electronics

Ebook

Smart Manufacturing for Electronics

Questo documento illustra i risultati di uno studio condotto da PwC, finalizzato a identificare i 10 principali trend nell’Industria Elettronica e dei Semiconduttori. Tali trend comportano la necessità di continue innovazioni. Ma innovare non è così semplice, perché i consumatori vogliono prodotti su misura per loro e non sono disposti ad aspettare.

Leggendo questo ebook scoprirai come gli strumenti dell’Industria 4.0, applicati alla produzione elettronica, possono aiutare i produttori a rispondere alle sfide dell’industria odierna ed essere competitivi in un mercato che non ha più confini.

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CadlogManufacturing Analytics software: come rendere più efficienti le linee di assemblaggio SMT