Die Technologie des digitalen Zwillings reformiert die Leiterplattenherstellung

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 tatsächlich ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts oder Systems. Die Daten des physischen Gegenstücks werden von einem Computerprogramm erfasst (Input) und erzeugen dieses virtuelle Abbild 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 Zwillings-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 leistungsfähiges 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 übliche Datenübertragungsformate, aber der wahre Vorteil des digitalen Zwillings ist, dass seine Informationen einfach über APIs (Application Programming Interfaces) übertragen werden können. Das funktioniert zum Beispiel über die REST-APIs von Azure, die einen sofortigen und automatischen Austausch ermöglichen.

Alles dreht sich um Daten

Wie oben bereits erwähnt besteht der digitale Zwilling aus Daten, die vom physischen Zwilling gesammelt wurden.

Genauer gesagt handelt es sich um die wesentlichen Informationen, die im Austausch während des Angebotsprozesses zwischen PCB-Lieferanten, EMS und OEM benötigt werden und letztendlich zu einem optimalen Endprodukt zu führen: Materialkosten, Technologie und Prozesse, Prüfung der Herstellbarkeit (Design for Manufacturing), Kostenanalyse und Vorhersagen, Verfügbarkeitsprüfungen, Zuschnitt- 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 Konstruktionsgenauigkeit oder 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

Vor dem digitalen Zwilling hätte ein Tag im Leben eines Leiterplattenherstellers oder Händlers in etwa so ausgesehen: Unmengen von Informationen aus verschiedenen Dateiformaten jonglieren, z. B. Excel-Materiallisten oder Word-Dokumente mit Leiterplattenspezifikationen; zur Abwicklung des Angebotsprozesses Eingabemasken in XML- oder Excel-Parser befüllen; Umschwenken zum ERP-Programm zur Konsolidierung von RfQ-Daten, um eine Art "internen" digitalen Zwilling zu erstellen, um daraus ein Angebot zu erstellen. 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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