Verbessern Sie Ihr PCB-Spiel mit der Digital Twin Technology

Dieser Artikel wurde im Mai 2023 aktualisiert.

Der digitale Zwilling - ein Roman von... Nein, der digitale Zwilling hat nichts mit Science-Fiction zu tun, aber wenn Sie an eine parallele Realität denken, liegen Sie nicht ganz falsch.

Der digitale Zwilling ist in der Tat ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts oder Systems, das von einem Computerprogramm durch die Erfassung von Daten über das physische Gegenstück (Input) erzeugt wird, mit dem Ziel, dessen Verhalten vorherzusagen oder zu simulieren (Output). Bei der Herstellung von Leiterplatten wird die Technologie des digitalen Zwillings eingesetzt, um ein virtuelles Modell sowohl des Produkts als auch des Produktionsprozesses zu erstellen und so Probleme bereits in den frühesten Entwurfsphasen zu testen und zu beheben.

Die praktische Anwendung der Technologie des digitalen Zwillings in der Wirtschaft ist erst in jüngster Zeit möglich geworden. Das Konzept selbst gibt es jedoch schon seit den 1960er Jahren, als die NASA begann, grundlegende Twinning-Ideen zu verwenden, um die Bedingungen an Bord von Apollo 13 zu bewerten und zu simulieren. Im Jahr 2002 wandte Dr. Michael Grieves vom Florida Institute of Technology das Konzept des digitalen Zwillings erstmals in der Fertigung an.

Reibungslose und transparente Kommunikation

Der digitale Zwilling einer Leiterplatte ist ein leistungsstarkes und effektives Kommunikationsinstrument. Wenn ein Leiterplattenentwurf bereit ist, an den Hersteller geschickt zu werden, dient der digitale Zwilling als gemeinsame Sprache, die beide Parteien sofort verstehen. Aber wie werden diese Informationen übertragen? IPC-2581 und ODB++ sind zwei Beispiele für Standard-Datenübertragungsmethoden, aber der wahre Vorteil des digitalen Zwillings ist, dass seine Informationen einfach über APIs (Application Programming Interfaces) übertragen werden können, zum Beispiel über die REST-APIs von Azure, die einen sofortigen und automatischen Austausch ermöglichen.

Daten auf dem ganzen Weg

Wir haben gesagt, dass der digitale Zwilling aus Daten besteht, die vom physischen Zwilling gesammelt wurden. Aber von welchen Daten sprechen wir?

Es handelt sich um die wesentlichen Informationen, die im Austausch zwischen PCB-Lieferanten, EMS und OEMs benötigt werden, um den Angebotsprozess zu ermöglichen und letztendlich zu einem optimalen Endprodukt zu führen: Materialkosten, Technologie- und Prozessspezifikationen, Vorproduktionsprüfungen (Design for Fertigung), Vorproduktionskostenaufschlüsselung und Kostenanalyse, Verfügbarkeitsprüfungen, Panel- und Produktionsauslastung sowie alle anderen Erkenntnisse und nützlichen Hinweise.

Je mehr Konstruktionsdaten zur Verfügung stehen, desto genauer wird der digitale Zwilling sein. Und es geht nicht nur um die Genauigkeit des Designs oder eine vereinfachte Kommunikation: Ein umfassender digitaler Zwilling ist heute ein Muss für Unternehmen, um für aktuelle und künftige Herausforderungen der Branche gerüstet zu sein, wie z. B. “kleinere Losgrößen, strengere Anforderungen an die elektronisch-mechanische Integration und Unterbrechungen der Lieferkette“(Siemens). 

Vorher und nachher

Ein Tag im Leben eines Leiterplattenlieferanten vor dem digitalen Zwilling sah in etwa so aus: Jonglieren mit Unmengen von Informationen, die in verschiedenen Dateien verstreut sind, z. B. Excel-Materiallisten oder Word-Dokumente mit Leiterplattenspezifikationen; vor Ort installierte Systeme zur Abwicklung des Request for Quotation (RfQ)-Prozesses, z. B. XML- oder Excel-Parser; Enterprise Resource Planning (ERP)-Lösungen zur Konsolidierung der RfQ-Daten, um eine Art “hauseigenen“ digitalen Zwilling zu erstellen, der dann ein Angebot erstellt. All dies führte zu Missverständnissen zwischen den Beteiligten und zu einem Verlust an Zeit- und Kosteneffizienz.

Der digitale Zwilling revolutioniert nun die Leiterplattenfertigung, indem er eine viel klarere und schnellere Kommunikation ermöglicht und alle an der elektronischen Wertschöpfungskette Beteiligten durch eine frühzeitige Fehlersuche in jedem Schritt des Design- und Produktionsprozesses Ressourcen sparen lässt.

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