IPC-2551: новый международный стандарт для цифровых двойников

Международная ассоциация производителей электроники (IPC), занимающаяся созданием одних из самых авторитетных нормативных документов в области конструирования и производства устройств и встраиваемых систем, официально выпустила IPC-2551: международный стандарт для цифровых двойников (цифровых близнецов).

По словам главного технолога IPC Мэтта Келли, цель стандарта IPC-2551 состоит в сокращении (или, если это возможно, устранении) физического прототипирования: «Преимущества создания структуры цифрового двойника позволяют гарантировать получение необходимых результатов без создания физического прототипа ... IPC-2551 поможет с оптимизацией процессов, сокращая потери, связанные с производством и логистикой, повышая производительность, эффективность и экономичность».

Что такое цифровой двойник?

Прежде чем приступить к изучению нового стандарта IPC-2551, рассмотрим понятие цифрового двойника. Цифровой двойник — это цифровое представление физического объекта или системы на всех этапах его жизненного цикла. Цифровой двойник — это гораздо больше, чем просто файл САПР или 3D-модель вашего проекта, это моделирование реального объекта, которое включает данные, полученные от физического двойника в реальном времени. Моделирование цифрового двойника физического объекта может использоваться для создания нового улучшенного продукта в процессе его проектирования, изготовления и эксплуатации.

Цифровой двойник — это виртуальный объект, который полностью описывает поведение реального физического объекта в виртуальной среде. Чем больше проектных данных доступно для создания цифрового двойника, тем точнее будет цифровой двойник. Новые способы обмена данными между физическим прототипом и цифровым двойником позволяют создавать цифровые двойники, которые можно использовать для улучшения конструкции перед отправкой её на производство.

Продукт, производство и жизненный цикл цифровых двойников IPC-2551

Цифровые двойники согласно стандарту IPC-2551 представлены на трех разных уровнях:

  1. Продукт: цифровой двойник представляет собой единый продукт или ряд тесно связанных вариантов продукта, включая компоненты, историю проверки и доработки, данные окружающей среды, электрические данные и многое другое.
  2. Информация о производстве: процессы и данные, необходимые для производства конструкции закодированы в цифровом двойнике, включая все, от стандартной документации на производство / сборку до конкретных этапов обработки.
  3. Информация о жизненном цикле: жизненный цикл продукта от производства до утилизации может быть закодирован в цифровом двойнике, включая такие детали, как упаковка, отгрузка и конечное использование.

Для разработчиков печатных плат данная информация означает, что появятся новые стандартизированные способы сообщения производителям о своих конструктивных изменениях, производственных требованиях и данных о цепочке поставок. Цифровые двойники электронных устройств как правило включают в себя:

  • Исследование конструкции, включая электрические, механические и любые другие типы поведения.
  • Моделирование процессов производства.
Часть экосистемы стандартов IPC

Новый стандарт IPC-2551 полностью соответствует текущей тенденции по интеграции всех процессов в единую цепочку по созданию электроники. Этот тренд относится не только на электронную отрасль, но и на промышленность в целом. Новый стандарт основан на последних стандартах обмена данными, каждый из которых влияет на отдельный процесс в электронной промышленности.

Ниже представлены стандарты IPC, которые составляют основу нового стандарта IPC-2551 (цифровые двойники / близнецы). Если рассмотреть эти стандарты совокупно, то можно увидеть возможность объединения между этими структурами обмена данными.

Стандарт IPC-2591 (CFX, Connected Factory Exchange, обмен данными между производственными процессами)

  • Определяет требования к обмену данными для подключенных производственных активов в соответствии с концепциями Индустрии 4.0.
  • Определяет требования к формату данных, которые позволяют использовать архитектуру plug-and-play для подключенных производственных активов.

Стандарт IPC-2581 (DPMX, Digital Product Model Exchange, обмен цифровыми моделями продукта)

  • Задает схему XML, используемую для описания печатных плат и сборочных продуктов.
  • Предоставляет сведения в формате файла, которые предназначены для определения требований к инструментам, изготовлению, сборке и проверке.

Стандарт IPC-1782 (Standard for Manufacturing and Supply Chain, стандарт для производства и цепочки поставок)

  • Определяет критерии применяемости на уровне компонентов и сборки.
  • Позволяет указывать разные уровни применяемости для соответствия различным бизнес-моделям, правилам и т. д.

Основная цель появления нового стандарта IPC-2551 заключается в создании функционально совместимой структуры, в которой тысячи приложений из разных источников могут работать вместе, предоставляя инструментам САПР и производителям возможность реализовать виртуальное прототипирование даже на заводе. Он основан на стандартах для сбора критически важных проектных данных, производственных данных и данных о цепочке поставок с целью создания цифровых двойников продукта.

Разработчики систем автоматизированного проектирования, такие как Altium, помогут создать экосистему вокруг цифровых двойников, предоставив разработчикам электроники инструменты проектирования, архитектуру и производственную поддержку.