Gestión electrónica de datos: La importancia de un nuevo concepto en el diseño

Según Capgemini Research, una empresa independiente de estudios de mercado, la innovación continua de los productos sólo será posible con digitalización, lo que significa que los datos de múltiples dominios de diseño deben fluir a través del proceso de ingeniería.

Estamos recogiendo la misma petición de nuestra base de clientes; esto significa que identificar y resolver problemas relacionados con la gestión los datos inteligentes es un factor clave para el éxito.

Las empresas están luchando en múltiples niveles: los productos son más complejos, lo que hace que los procesos de ingeniería sean más complicados y requieran la contribución de expertos en muchos ámbitos. Las organizaciones no están preparadas para fomentar la colaboración entre estos expertos, y las interfaces de las herramientas de diseño son débiles. Dicho de otro modo, las empresas se esfuerzan por entrelazar en un hilo digital continuo actividades de diseño que hoy en día se mantienen separadas. Sólo para dar alguna idea, los informes de investigación indican que el 57% de las empresas de fabricación no son capaces de crear, capturar, compartir y reutilizar adecuadamente el conocimiento a lo largo de todas las funciones.

Esto implica muchas tecnologías como el 5G, la IA, los vehículos autónomos, el IoT, los Big Data, los hogares y las ciudades inteligentes, entre otras.

Las empresas pioneras están admitiendo que, para transformar sus métodos de ingeniería en una solución más conectada, necesitan una base sólida de gestión de datos. Los días en que los ingenieros trabajaban en silos utilizando herramientas de diseño fragmentadas están llegando a su fin. Aun así, según Capgemini Research, el 73% de las empresas que tienen éxito en el cumplimiento de sus objetivos de producto están invirtiendo en la gestión de datos, frente a sólo el 54% de las empresas con menos éxito. Estas empresas de éxito reconocen que la gestión de datos les ayuda a navegar por procesos complejos y a realizar un seguimiento detallado de las relaciones entre los diferentes tipos de datos de diseño. Ven que los equipos colaboran de forma más eficiente compartiendo vistas comunes y enviando automáticamente los cambios de ida y vuelta entre dominios, y reutilizan con más frecuencia la valiosa propiedad intelectual entre diseños almacenando y recuperando la propiedad intelectual de forma estructurada.

La integridad general del diseño mejora cuando todas las piezas están bien organizadas y sincronizadas:

• Gestionar Procesos complejos y Relaciones de Datos.
• Facilitar la colaboración en equipo.
• Reutilizar IP entre diseños.
• Garantizar la integridad del diseño.

Ayudar a los clientes a conseguir este tipo de éxito es el objetivo de las nuevas tecnologías disponibles en la actualidad. Un ambiente integrado que proporcione una gestión de datos específica para el ámbito del diseño electrónico y la integración de estructuras con PLM y otros sistemas empresariales se está convirtiendo en algo obligatorio en proyectos y soluciones complejas. La gestión de los datos electrónicos implica mucho más que archivar los ficheros de diseño; se genera una cantidad masiva de datos para los diseños electrónicos, desde los componentes y modelos individuales de la librería hasta los diseños completos, los resultados de la simulación, la documentación, los resultados de la fabricación, etc. Es muy importante recopilar toda la información necesaria para describir los diseños y normalizar la forma en que se pueden reproducir las producciones cuando sea necesario. Hoy en día no basta con un único punto de almacenamiento y referencia, sino que la estructura óptima debe garantizar que todos estos elementos están interrelacionados:

• Librerías
  • Símbolos, huellas, asociaciones, padstacks, perforaciones, etc.
• Datos de diseño
  • Sistema, esquemático, PCB layout, reglas de diseño, variantes
• Información de los componentes
  • Part Numbers o Códigos ID, descripciones, ciclo de vida, costes, compatibilidad, sustituciones, información provista por los proveedores
• Simulación
  • Modelos 3D, modelos IBIS, resultados de simulación, etc.
• Managed Blocks (IP)
  • Definiciones únicamente lógicas, o mixtas lógica/física
• Documentos relacionados
  • Lista de Partes, datasheets, estrategias de test, ficheros de salida

Un diseño de PCB utiliza elementos y modelos de librería específicos, tiene reglas únicas, puede reutilizar bloques de otros diseños y puede estar incluido en un sistema de placas múltiples. El seguimiento de estas relaciones es crucial para comprender el impacto de los cambios en el ambiente de diseño. Por ejemplo, consideremos un escenario en el que la fabricación identifica que una huella específica está causando problemas de rendimiento, y necesita ser actualizada. Los administradores de las librerías deben ser capaces de determinar qué diseños se ven afectados y notificar a los ingenieros correspondientes que sus diseños deben ser actualizados para incorporar el cambio de huella.

Si se profundiza más, hay que tener en cuenta la necesidad de actualizar estas relaciones para cada versión del diseño; los componentes de la librería, los modelos y los requisitos suelen cambiar a medida que el diseño evoluciona. La tarea se convierte rápidamente en un gran reto; un sistema de gestión de datos específico rastrea y gestiona estas relaciones, garantizando que los diseños mantengan su integridad a lo largo de su vida.

Más allá del almacenamiento de datos y el seguimiento de las relaciones, Xpedition EDM de Siemens proporciona un control de procesos que facilita el diseño en equipo en el ámbito de la electrónica y las integraciones con otras disciplinas de ingeniería y sistemas empresariales. Al ser la única solución proporcionada por una sola empresa, EDM ofrece la mejor integración de su clase, gestionando los componentes de la librería electrónica, los bloques IP y los diseños, y da soporte a los procesos de ingeniería permitiendo a los equipos crearlos y mantenerlos de forma eficiente. Esta solución integral ayuda a mantener un hilo digital continuo para el diseño de productos complejos, aportando un gran valor a cualquier organización.

EDM proporciona funciones completas para gestionar los componentes electrónicos y todas las propiedades relacionadas, la información de la cadena de suministro, las vistas de la librería y la documentación. Asociados a estos componentes hay muchas visualizaciones y modelos de librerías ECAD; EDM admite un proceso controlado para crear y mantener estos elementos necesarios. Las organizaciones más grandes a menudo requieren la gestión de múltiples librerías y la distribución de componentes específicos a grupos de usuarios de todo el mundo. EDM maneja estas situaciones con facilidad, gestionando la información crítica sobre los componentes electrónicos y todo lo relacionado con ellos.

Los componentes se clasifican y se describen en un sistema configurado que permite a los ingenieros elegir los componentes idóneos al principio del proceso de diseño, lo que fomenta el uso de componentes homologados, evita búsquedas redundantes y reduce los costes totales del producto. Los Part Number corporativos están vinculados a los Part Number del fabricante y, opcionalmente, a los Part Number del proveedor. Esto permite a los ingenieros buscar piezas utilizando los Part Number de los fabricantes en lugar de aquellos de la empresa, que no tienen significado en el mercado.

Pueden ver los datasheets, la descripción, el estado de obsolecencia y la información de la interna de la empresa, como el Part Number corporativo, el coste, la información de conformidad, etc. Todo esto está disponible desde las herramientas de diseño de Xpedition que los ingenieros utilizan a diario, y también desde aplicaciones web potentes.

EDM proporciona un flujo de trabajo gestionado para la solicitud de creación de nuevos componentes, utilizando un módulo web configurable. Los ingenieros pueden adjuntar datasheets, instrucciones o incluso elementos de librería; las solicitudes se almacenan en una cola en EDM donde, opcionalmente, los administradores pueden asignar las solicitudes a los encargados de la librería, o pueden simplemente tomar la siguiente solicitud en la cola. Los responsables de las librerías respondes a la solicitud asignando elementos ya existentes o creando otros nuevos, trabajando cada uno en su área de pruebas y enviando las partes a la base de datos de EDM para su aprobación y publicación. Toda esta actividad se rastrea en el sistema para que quede claro quién hizo qué y cuándo.

Todo el mundo quiere hacer más análisis eléctricos y mecánicos hoy en día, pero encontrar, examinar y asignar modelos puede llevar mucho tiempo. Y lo que es peor, los ingenieros tienden a hacerlo individualmente, sin centralizar los modelos y desconfiando de los modelos utilizados por otros. Xpedition EDM ayuda a estimular el análisis al permitir a los encargados de las librerías o a los ingenieros de modelos asignar modelos conocidos y buenos a los componentes y distribuirlos a los usuarios junto con el resto de las vistas de la librería, teniendo los modelos fácilmente disponibles para eliminar las barreras y animar a los ingenieros a incorporar más análisis en su proceso de diseño. Los ingenieros pueden enviar modelos IBIS para asociarlos a los componentes y pueden proporcionar comentarios sobre los modelos existentes.

Los modelos pueden describirse completamente con meta-datos como la descripción, el estado, los comentarios del usuario, los problemas conocidos, las condiciones de ambiente, el simulador compatible o cualquier otra propiedad que los administradores configuren. Junto con los formatos de datos internos clásicos de Xpedition, EDM gestiona modelos 3D en STEP, NX y Solid Edge. Los modelos pueden asociarse al Part Number o a la huella, lo que proporciona la flexibilidad necesaria para gestionar cualquier situación; por ejemplo, una huella alternativa puede requerir un modelo 3D único para tener en cuenta un montaje diferente debido a la cambio en la forma de los pines, como se muestra en el ejemplo de la imagen.

Mientras los ingenieros de componentes y los responsables de las librerías de todo el mundo trabajan para completar las solicitudes de componentes, los ingenieros también pueden contribuir al proceso de creación de modelos publicando circuitos reutilizables, llamados 'managed blocks' (bloques gestionados) en EDM. No todos los usuarios necesitan las mismas componentes. Algunas empresas tienen varias librerías debido a fusiones y adquisiciones. O pueden tener diferentes categorías de componentes, con o sin certificación ITAR, comerciales y lead-free, etc. EDM permite a los responsables de las librerías entregar las partes correctas a todos los usuarios mediante el uso de filtros denominados 'Production Libraries' (librerías de producción). Los componentes, los elementos de librería asociados y los “managed blocks” pueden añadirse automáticamente a una 'Production Library' gracias a filtros predefinidos. A medida que las propiedades, como el ciclo de vida, cambian, los elementos pueden añadirse o eliminarse automáticamente. Los encargados de las librerías pueden definir varias librerías de producción por diversos motivos, y luego asociarlas a usuarios/grupos específicos.

Dentro de la definición de la Librería de Producción, los encargados de las librerías también pueden incluir los ajustes de configuración de la herramienta para ayudar a mantener un ambiente de usuario consistente y garantizar que un proceso optimizado esté disponible en cualquier lugar del mundo. Mediante un programador automatizado, los administradores pueden configurar la distribución de la librería usando una librería local de distribución tipo cache. Usando componentes provenientes de estas caché los ingenieros mejoran el rendimiento del proceso de diseño.

Al igual que los componentes de la librería tienen vistas (símbolo, huella, modelos), los diseños de PCB tienen muchas vistas, como el esquema, las reglas, el layout, el panel, los dibujos y los escenarios de simulación. Muchos ingenieros contribuyen a la creación de estas vistas, idealmente trabajando en paralelo para reducir el tiempo de diseño; para apoyar esta colaboración en equipo, EDM gestiona los datos de diseño de una manera fragmentada, asignando permisos de acceso adecuados a los elementos del diseño para que al usuario encargado pueda autónomamente sacar, editar y devolver los diseños. El sistema registra quién hizo qué y cuando para cada versión de cada elemento del diseño; EDM administra todas las actividades de diseño ya sean individuales o de grupo almacenando junto al diseño todas condiciones de análisis y los resultados. La consistencia de los procesos de diseño se mantiene gracias a los controles y mecanismos tales como control de revisiones, aprobación, creación de “baselines”, publicación, ECO, e intercambio de datos con otras plataformas de la organización.

EDM ofrece también una seguridad muy detallada, permitiendo a los administradores asignar o limitar a usuarios y a los grupos de usuarios los privilegios de lectura/escritura/manejo de objetos y archivos individuales; por ejemplo, los diseñadores pueden tener acceso de lectura a los esquemas y de escritura a los diseños. Cade vez que un usario devuelve un elemento de diseño (check in), se actualiza la versión del dato y así los usuarios pueden volver fácilmente a una versión anterior si es necesario. Los meta-datos se capturan automáticamente, incluyendo métricas de diseño como la lista de componetes, el número de pines, el porcentaje de pistas trazadas, etc. También se hace un seguimiento de las relaciones, por ejemplo, el estado de sincronización entre el esquema y el layout.

Otra relación que se registra es por ejemplo la de los de los ficheros de salida, como el fichero ODB++, registrando a partir de cuál versión del diseño se creó tal fichero. El proceso de subcontratación se denomina 'remote development flow' (flujo de desarrollo remoto): esencialmente asignar al subcontratista los privilegios para sacar, editar y devolver diseños. El subcontratista podría, de acuerdo a los privilegios asignado: sacar, editar y devolver todo el diseño, sólo esquema y o el layout, y la organización podrá siempre comprobar los resultados provisionales mientras el proveedor sigue trabajando.

Podemos soportar el flujo entre el diseño de sistemas que requieran múltiples placas y el proceso de diseño PCB. En Xpedition System Designer, el proyecto puede incluir la vista de la arquitectura del sistema, la vista a nivel lógico de los circuitos, asignando boards lógicas a proyectos específicos de layout implementados usando Xpedition Designer and Layout. Cuando los flujos de trabajo del diseño del sistema y del diseño PCB están conectados, el diseño del sistema y el diseño PCB se pueden editar contemporáneamente y se puedes sincronizar en cualquier momento. La sincronización asegura continuidad en los datos entre sistema y PCB, dejando la gestión de los conflictos a EDM.

EDM automatiza, mejora y gestiona el análisis de los diseños. Xpedition Layout genera automáticamente datos de diseño y reglas (archivos.CCE y.CSE) cada vez que el usuario devuelve el diseño, eliminando la necesidad de exportar estos datos para el análisis; así los ingenieros de análisis pueden ejecutar simulaciones en paralelo con el diseño de PCB. El análisis puede realizarse en diferentes ordenadores y las condiciones locales, incluyendo los modelos IBIS, se conservarán por cada usuario y se restaurarán automáticamente en el mismo ordenador o en otro diferente. Las condiciones locales pueden reutilizarse cuando el análisis se realice de nuevo en una versión más reciente del diseño. Los resultados de HyperLynx se asocian a una versión específica del diseño de Xpedition en EDM y se añaden metadatos para mostrar rápidamente el estado, como el porcentaje de nets simuladas. Estos informes de simulación están fácilmente disponibles a través de las utilidades web de EDM.

En cualquier punto del proceso de diseño los usuarios pueden crear 'baselines' de los objetos de diseño actuales. Una baseline es el inicio un proyecto que nace de la imagen del estado de un proyecto en una cierta versión, esta imagen se crea usando perfiles de base line definidos en EDM; el contenido de una baseline se puede exportar en el formato EDX que describiremos más adelante. Por otra parte, los usuarios pueden pedir aprobación de sus objetos de diseño. Los usuarios encargados de la aprobación ejecutarán las acciones de aprobación a través de utilidades web de EDM. Una vez aprobado el elemento de diseño, se publica y se bloquea la posibilidad de editarlo hasta la próxima ECO (Engineering Change Order).

De acuerdo con el objetivo del bloque que se desea reutilizar y a las necesidades de la empresa, los flujos de trabajo y los niveles de aprobación serán flexibles y fáciles de aprobar. El objetivo es el diseño, no la burocracia. Cada nuevo bloque reutilizable representa un nuevo elemento de IP (Intelectual Property). Los bloques pueden ser sólo lógicos, es decir, esquemáticos y reglas de diseño, o lógicos/físicos, es decir, esquemáticos, layout y reglas de diseño. Los metadatos configurables permiten a los usuarios y administradores describir en detalle el objetivo y el funcionamiento de cada bloque; estos metadatos les sirven a otros usuarios, que llamaremos consumidores, la búsqueda de bloques que satisfagan sus necesidades. La base de datos EDM administra la relación entre componentes, bloques y diseños. Esto permite a los responsables de las librerías determinar qué bloques pueden verse afectados por el cambio de un componente y permite a los consumidores recibir una notificación cuándo se realizan cambios en los bloques que ha utilizados en su diseño. El análisis de uso y los informes estándar permiten a los administradores supervisar el uso y medir el éxito de las iniciativas de reutilización de la IP.

Normalmente, ha sido difícil conseguir que los diseñadores dediquen el tiempo necesario a crear bloques de circuito reutilizables, e incluso si lo hicieran, los compañeros no sabrían dónde encontrarlos, no entenderían lo que hacen y no confiarían en ellos. La gestión de datos de Xpedition facilita a los diseñadores la publicación de bloques de circuito reutilizables basados en diseños ya existentes, lo que llamamos 'managed blocks' (bloques gestionados). Los managed blocks pueden utilizarse de inmediato u, opcionalmente, las empresas pueden exigir su aprobación antes de publicarlos. Los managed blocks se usan como componentes de librería. El stackup, el nombre de las nets globales y de los buses no tienen por qué coincidir exactamente entre el managed blocks y el diseño en el que se utiliza; la herramienta posicionamiento del bloque permite a los usuarios asociar los layers del bloque a los layers del diseño en cuestión al igual que permite la asociación del nombre de las nets globales. El diseño de destino debe tener, como mínimo, el mismo número de layers que el bloque gestionado. Los cambios del bloque en la librería se señalan y los usuarios tienen la opción de actualizar a la versión más reciente o mantener lo que tienen en su diseño. También pueden disolver el bloque, y usan los elementos de bloque como componentes independientes.

El portal web de EDM proporciona herramientas para la supervisión de proyectos, mensajería, informes, gestión de sesiones y otras funciones administrativas. Desde este portal, los usuarios pueden utilizar funciones de búsqueda potentes para investigar, ver y comparar datos de componentes, librerías y diseños. Los diseñadores pueden incluso posicionar piezas en su esquema directamente desde el navegador web, y el ambiente de colaboración es perfecto para permitir que equipos más grandes participen en las revisiones y aprobaciones del diseño sin necesidad de herramientas locales en cada puesto de trabajo.

El acceso está controlado por niveles de seguridad para que los usuarios vean los datos apropiados para proprio perfil. El portal web ofrece una variedad de gadgets y aplicaciones que permiten a los distintos tipos de usuarios acceder al sistema de la forma que les resulte más conveniente, todo ello sin necesidad de instalar software adicional. El cuadro de mandos de EDM Collaboration proporciona un acceso rápido a los datos recientes, los favoritos y las aprobaciones solicitadas. Desde la dashboard, los usuarios eligen el tipo de datos que desean ver utilizando categorías como Diseño, Librería, Componentes y Supply Chain. Cada categoría tiene servicio de búsqueda y de visualización, con relación interactiva entre los de datos. Miremos cómo EDM Collaborate permite a los usuarios establecer una relación trasversal entre los elementos de diseño. Un usuario puede iniciar con un objeto por ejemplo un esquemático; que abrirá en una vista gráfica para tener más detalles. En este esquemático el usuario puede buscar Part Numbers, Reference Designators, o seleccionar uno o más componentes para consultar detalles; esta última acción activará una vista gráfica de la componente que incluye información acerca de los modelos asociados al componente y una lista de detalles de diseño y de librería.

La posibilidad de adicionar comentarios y marcación optimiza la colaboración entre equipos, especialmente cuando estas anotaciones están asociadas a versiones y usuarios. La robusta interfaz del panel de colaboración permite el marcado gráfico con la capacidad de asociar archivos, hacer referencias de objetos del diseño, e incluso crear Etiquetas que permiten la búsqueda y la aplicación de filtros avanzados; y cuando se crea un comentario o una marcación, estos se pueden asociar a usuarios o grupos que recibirán notificación y garantizar que los comentarios críticos sean rastreados y compartidos. Los usuarios también pueden interactuar con la colaboración vía web, añadir comentarios y cambiar el estado de las notas de revisión.

Las herramientas para el diseño electrónico deben integrarse con muchas otras herramientas de ingeniería y sistemas empresariales. Normalmente, el resultado es una mezcla de interfaces punto a punto que deben probarse y actualizarse con cada nueva versión. La gestión de datos de Xpedition proporciona una plataforma común para las integraciones, estandarizando el enfoque y haciéndolo menos dependiente de las versiones, con integraciones bidireccionales con sistemas PLM como Teamcenter. El coste y la disponibilidad de los componentes pueden obtenerse de los sistemas ERP y los datos de del fabricante y los elementos de la librería ECAD pueden recuperarse fácilmente de PartQuest, la aplicación web de Siemes para el suministro de componentes. La aplicación Content Provider proporcionada por Siemens consulting integra IHS y SilconExpert para buscar y descargar datos de componentes.

Este entorno web tan robusto reduce en gran medida la complejidad de la colaboración de múltiples usuarios dentro de vuestra organización, pero, por supuesto, este acceso debe ser controlado. Las aplicaciones web de EDM se rigen por la misma configuración de seguridad que los clientes en sus propios terminales de trabajo locales. La administración de EDM se realiza a través de la interfaz web. Mediante la gestión de USUARIOS, GRUPOS y sus ROLES, los administradores controlan la visualización, edición, publicación y eliminación de los datos de EDM junto con el acceso a aplicaciones específicas de EDM.

En resumen, Xpedition Data Management ayuda a las empresas a cumplir sus objetivos empresariales estableciendo un hilo digital continuo a través del proceso de diseño de sistemas multi-board. EDM se hace cargo de la compleja gestión de la relación entre los de datos a lo largo del diseño electrónico y se integra con los sistemas de ingeniería y las herramientas empresariales. Esto aumenta la colaboración, estimula la reutilización de IP y mejora la confiabilidad y la calidad del producto, al tiempo que reduce el tiempo, el riesgo y el coste del diseño. Siemens recomienda seguir un enfoque estructurado para diseñar, desarrollar e implementar su solución de administración de datos. Nuestra organización de consultoría puede ayudarle en cada paso del camino para garantizar la creación de un sistema óptimo lo más rápidamente posible.