Thiết kế, chế tạo cơ khí trong xu hướng tích hợp cơ khí, điện tử và bá

Thiết kế, chế tạo cơ khí trong xu hướng tích hợp cơ khí, điện tử và bán dẫn

30/01/2024 03:20 PM 474 Lượt xem

Xu thế công nghệ

Chúng ta đang chứng kiến sự bùng nổ chưa từng thấy về mặt công nghệ cho mọi lĩnh vực của sản phẩm. Kéo theo đó là sự bùng nổ về độ phức tạp trên sản phẩm với nhiều yêu cầu khác nhau chẳng hạn như sản phẩm ngày càng thông minh, mạnh mẽ hơn với kích thước nhỏ gọn hơn, có tính kết nối cao hơn, có tính linh hoạt hơn, tính cá nhân hóa được chú trọng. Ngoài ra các sản phẩm vẫn phải đảm bảo về mặt chất lượng, đảm bảo tính bền vững và thân thiện với môi trường…Để đáp ứng được xu thế công nghệ đó các doanh nghiệp phải không ngừng thay đổi và cải tiến sản phẩm để tạo nên sự cải tiến và khác biệt của sản phẩm đến từ điện, điện tử và phần mềm (theo Siegmar Haasis, Daimler R&D CIO). Như vậy có thể thấy rằng các doanh nghiệp điện tử đối mặt với thách thức cạnh tranh lớn toàn cầu, tuy nhiên dư địa phát triển là rất cao do nhu cầu lớn và đa dạng.

Thực trạng và thách thức

Với sự phức tạp của sản phẩm ngày càng tăng theo cấp số nhân như đề cấp ở trên, đòi hỏi quá trình phát triển và sản xuất phải thực sự tối ưu, kết hợp liền mạch giữa các nhóm kỹ thuật bao gồm cơ khí, điện, điện tử và phần mềm. Thống kê của Aberdeen Research cho thấy rằng với các công ty điện tử mà không có sự kết nối tích hợp nhóm cơ điện thì có tới 53% các công ty cần yêu cầu thêm nguồn lực để hoàn thành, 32% các công ty cho rằng sự hợp tác kém là yếu tố chính dẫn đến việc thiếu mục tiêu sản phẩm mới, 21% bị trậm trễ trong sản xuất, 35% yêu cầu thêm số lượng kỹ thuật quản lý thay đổi do phát sinh thay đổi trong quá trình phát triển sản phẩm.

Để có thể thay đổi và cải thiện, bắt buộc các doanh nghiệp phải thay đổi áp dụng công nghệ, phải từng bước số hóa. Sau đây là cách mà nhóm các doanh nghiệp điện tử hàng đầu đang áp dụng và kết quả mang lại: Cải thiện năng suất thông qua cả tiến quy trình và công cụ, quản lý dữ liệu thiết kế thống nhất và đồng bộ, hợp tác đa nhóm kỹ thuậttrên cùng nền tảng, mô phỏng và phân tích trên bản sao số của sản phẩm. Kết quả kinh doanh của nhóm hàng đầu này là có thể đạt từ 92% mục tiêu chi phí, đặt từ 89% thời gian ra mắt sản phẩm, từ 94% về mục tiêu chất lượng, từ 90% về mục tiêu doanh thu. Chỉ số trên tính theo trung bình ngành là 75% hoặc nhỏ hơn.

Giải pháp tổng thể và đồng bộ

Biến đổi sự phức tạp của sản phẩm thành lợi thế cạnh tranh bằng cách xây dựng bản sao số toàn diện, cá nhân hóa sản sao số và tận dụng hệ sinh thái mở của công nghệ để phù hợp với quá trình phát triển của doanh nghiệp, hợp tác toàn diện cho toàn bộ doanh nghiệp trên nền tảng số.

Giải pháp của Siemens cung cấp hệ sinh thái toàn diện các giải pháp phục vụ cho quá trình nghiên cứu phát triển sản phẩm cho đến gia công sản xuất các thành phần cơ khí, điện, điện tử và phần mềm nhúng trên một hệ thống tích hợp và kết nối trên nền tảng Xcelerator. Từ đó, giúp các nhóm làm hợp tác làm việc hiệu quả hơn, giảm thiểu các rủi do thay đổi thiết kế, ngắt kết nối giữa các bộ phận hoặc vị trí địa lý. Chi tiết về các thành phần giải pháp bao gồm:

Thiết kế cơ khí

Siemens cung cấp công cụ mạnh mẽ toàn diện để thiết kế kết cấu sản phẩm điện tử, bao gồm các công cụ thế hệ mới cho phép thiết kế nhanh hơn, sản phẩm có kiểu dáng phức tạp và thẩm mỹ cao, hỗ trợ thiết kế thông minh tự, động hóa và tái sử dụng thiết kế, hỗ trợ thiết kế theo thuật toán kết hợp trí thông minh nhân tạo, hỗ trợ thiết kế phụ hợp công nghệ in.

Tích hợp thiết kế điện và định tuyến

Cung cấp môi trường tích hợp thiết kế hệ thống điện, tích hợp định tuyến dây và bó dây trong môi trường lắp ráp tổng thể, các thành phần thư viện linh kiện được lưu trữ và tái sử dụng hiệu quả. Quá trình thay đổi các phương án thiết kế được cập nhật đồng bộ.

Tích hợp thiết kế điện tử

Tích hợp đồng bộ các công cụ thiết kế mạch điện tử (PCB) và IC bao gồm các chức năng hỗ trợ từ thiết kế kiến trúc ban đầu, thiết kế sơ đồ logic và thiết kế layout.Đồng thời phân tích đánh giá thiết kế từ giai đoạn ban đầu đến giai đoạn hoàn thiện chẳng hạn như phân tích tổn hao nguồn, tổn hao tín hiệu, phân tích các quy luật điện (Design rule check-DRC), phân tích tính khả thi và chuẩn bị phương án kỹ thuật sản xuất, lắp ráp mạch điện tử (Design for manufacturing-DFM).

Các chức năng thiết kế IC bao gồm hỗ trợ dạng IC số (Digital) hoặc IC tương tự (Analog) hoặc dạng hỗn hợp (Mixed) từ giai đoạn thiết kế kiến trúc IC (Architech design), thiết kế sơ đồ (logics), xây dựng layout, sắp xếp và định tuyến (place and routing), phân tích và đánh giá tương ứng các giai đoạn thiết kế.

Tích hợp MCAD/ECAD

Mang đến chức năng giúp cho quá trình tích hợp thiết kế từ MCAD sang ECAD hoặc ngược lại, giữa các nhóm kỹ thuật có thể làm việc và cập nhật cùng nhau tại một thời điểm theo thời gian thực để giảm thiểu các rủi ro xung đột thiết kế giữa các nhóm kỹ thuật, giảm thiểu thay đổi thiết kế, tạo ra bản sao số hoàn thiện của sản phẩm để sử dụng cho các giai đoạn tiếp theo như mô phỏng và phân tích, tạo hướng dẫn lắp ráp, xây dựng phương án công nghệ sản xuất ….

Mô phỏng và đánh giá thiết kế của sản phẩm

Các sản phẩm sau khi tích hợp các thành phần lại với nhau cũng cần có mô phỏng và xác thực toàn bộ sản phẩm. Giải pháp của Siemens cho phép tích hợp mô phỏng đa dạng các vấn đề vật lý khác nhau trên thiết bị điện tử chẳng hạn như mô phỏng về các vấn đề rung xóc, rơi, va đập hoặc mô phỏng các vấn đề về nhiệt trong thiết bị điện tử khi làm việc ở các mức độ công suất khác nhau. Từ đó các nhóm kỹ thuật có thể kịp thời phát hiện các vấn đề phát sinh bên trong sản phẩm để kịp thời thay đổi thiết kế ngay từ giai đoạn ban đầu. Điều này cho phép rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, cung cấp sản phẩm ra thị trường nhanh hơn, đồng thời cũng giảm thiểu chi phí thử nghiệm.

Nền tảng tác số

Một trong các yếu tố quan trọng để thúc đẩy quá trình phát triển của sản phẩm và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường đó là việc áp dụng nền tảng hợp tác số doanh nghiệp, giúp cho các bộ phận liên quan của doanh nghiệp có thể tham gia làm việc cộng tác trên một nền tảng số duy nhất, các quy trình cũng được tiêu chuẩn hóa, số hóa. Khi có bất kỳ thay đổi thiết kế nào đều tác động và thông tin đến các bộ phận liên quan tức thời. Nền tảng hợp tác số cũng giúp cho việc tìm kiếm và tái sử dụng thiết kế một cách nhanh chóng, sử dụng đúng nguồn dữ liệu, đúng phiên bản của dữ liệu vì các dữ liệu được lưu trữ là duy nhất trên cùng một hệ thống. Siemens cung cấp nền tảng hợp tác số là Teamcenter giúpcho các bộ phận, các cấp quản lý có thể xem xét trực quan hóa thiết kế ngay trên nền tảng giải pháp mà không cần sử dụng phần mềm kỹ thuật chuyên dụng của các bộ phận thiết kế. Các cá nhân, bộ phận có thể làm việc bất kỳ thời điểm nào, ở bất cứ đâu.

Mở rộng giải pháp tích hợp hỗ trợ cho sản xuất thành phần linh kiện

Không chỉ hỗ trợ toàn bộ quá trình nghiên cứu và thiết kế phát triển phẩm, giải pháp của Siemens cũng cung cấp các chức năng hỗ trợ cho quá trình sản xuất hạ lưu như thiết kế chế tạo khuôn mẫu, đồ gá phục sản xuất và lắp ráp, lập trình gia công CNC, Quản lý và điều hành sản xuất (MES)

Lợi ích

Với giải pháp tổng thể và đồng bộ của mình, các giải pháp của Siemens giúp cho các khách hàng của mình rút ngắn quá trình phát triển và đổi mới sản phẩm, gia tăng sức mạnh cạnh tranh thông qua nền tảng hợp tác liền mạch, công cụ thể kế mạnh mẽ đa ngành, phù hợp với mọi quy mô của doanh nghiệp với chi phí đầu tư tối ưu nhất.

Nguồn: CK&DS