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News para la industria electrónica y la ingeniería

Axel: la Industria 4.0 aplicada a la ingeniería de producción

Te presentamos el caso de éxito de la italiana Axel Elettronica, que ha decidido aplicar la Industria 4.0 a la ingeniería de producción.

El ensamblaje de PCBs requiere una innovación continua y estándares de calidad elevados. La organización es clave para responder con éxito a estas exigencias.

Alessandro Amati, CEO de Axel Elettronica, dirige la empresa situada en Paderno Dugnano, al norte de Milán, en una de las grandes áreas productivas de Europa. Han decidido apostar por la Industria 4.0 para ser competitivos en un mercado complicado, con una fuerte presencia china.

Descarga un caso de éxito de Industria 4.0 aplicada a la ingeniería de producción

Pequeños lotes, amplia variedad

Existe una creciente demanda de productos variados, es decir, de clientes que requieren pequeñas cantidades de productos personalizados en tiempos breves. La eficiencia es fundamental para dar respuesta a estas peticiones de producción de pequeños lotes, diferentes unos de otros, destinados a mercados específicos con altos estándares de calidad.

La actividad principal de Axel Elettronica consiste en el ensamblaje de componentes electrónicos con tecnología SMT y THT. La empresa es conocida por sus altos estándares de calidad e innovación. El desafío de la empresa, a día de hoy, es la optimización de los procesos productivos para adaptarse a la fabricación de lotes pequeños y medianos.

La importancia de la documentación para la NPI

La introducción de nuevos productos (NPI) es el ámbito más complejo, a la vez que estratégico, en las empresas de ensamblaje de PCBs. Por ello, resulta necesario ser lo más rápidos y precisos posible. En Axel, buscaban aumentar la calidad y mejorar la trazabilidad, así como una mayor flexibilidad en la gestión de los recursos a disposición.

La fase de preparación de la documentación tiene un papel fundamental ya que influye de manera directa en el tiempo de realización del producto y en la eficiencia del proceso. En Axel, procesaban la documentación de manera manual, por lo que necesitaban la ayuda de personal altamente cualificado. Usaban el formato Gerber, que comparaban con la BOM, para luego crear la documentación en PDF, que se imprimía y a la que se añadían las notas. Muchas de estas operaciones eran repetitivas y suponían una cara redundancia sin valor añadido.

«Con Process Preparation,» -cuenta Amati- «se pueden ocupar de la documentación personas no especializadas. Está estandarizada para todos los productos y permite acelerar las versiones sucesivas de un mismo producto

La creación de la documentación es uno de los puntos fuertes de Process Preparation. Pone a disposición modelos reutilizables, tanto incluidos en el producto como definidos por el usuario. La documentación puede ser estática o interactiva y puede incluir cualquier tipo de diseño, modelo de producto, SMT, test y demás información sobre el producto. La clave está en la reducción de la información redundante para aumentar la eficiencia.

Hacia el formato ODB++

Otra exigencia de la empresa era la de contar con un output unificado para todas las máquinas, independientemente del vendor. Aquí, la preparación de los datos resulta clave para eliminar la necesidad de realizar pruebas directamente en la línea y los consiguientes retrasos debidos a los errores. Además, es importante ser rápidos en la configuración de la producción para poder realizar lotes pequeños y variados.

Con este objetivo, una propueta interesante consiste en sustituir el formato Gerber con ODB++, que contiene una descripción exhaustiva de todos los aspectos de la placa, en lugar de solo las formas geométricas. Desde Axel, habiendo optado por la digitalización de los procesos, vieron cuáles son las ventajas del formato ODB++ y, actualmente, lo promueven entre sus clientes.

«Con el formato ODB++, en algunos casos, nos hemos topado con una cierta resistencia por parte de nuestros clientes. Pero, es solo cuestión de hábitos.» -afirma Amati- «Normalmente, una actividad de comunicación inicial demuestra que las ventajas que supone su adopción son consistentes.»

Dirección unificada de los procesos de producción

A través de la estandarización de los datos, Process Preparation hace que el proceso sea neutral, con respecto a la diversidad de proveedores de maquinaria, y permite crear una dirección realmente unificada de los varios procesos que llevan a la realización del producto. Un único modelo de datos puede incluir varios procesos y plataformas de vendor. Así mismo, se puede utilizar para trasladar la producción de una línea a otra. Además, la información se transmite fácilmente y se puede utilizar en futuras variantes de la configuración.

El programa generado por Process Preparation proporciona, directamente a la pick&place y a los demás elementos de la línea, toda la información necesaria. Todo ello, con un único instrumento para todos los tipos de máquina. También, es posible optimizar los programas en base a las características de cada línea, lo cual da lugar a una mayor precisión y puntualidad en la respuesta. El software permite gestionar todos los elementos  de la producción: SMT, THT, diseño de las plantillas o stencils, trabajo manual, ensamblaje del sistema, tests eléctricos e inspecciones ópticas y con rayos X. 

Pero, los beneficios principales que ha obtenido Axel tienen que ver con la calidad y la trazabilidad. Una gestión eficiente de los datos ha llevado a la empresa a superar dos grandes retos característicos de las empresas productoras: reducir los errores a cero y emplear de manera óptima los recursos disponibles.

E-book

Axel Elettronica. La introducción de nuevos productos como oportunidad de innovación

Caso de éxito de Industria 4.0 aplicada a la ingeniería de producción. Descárgalo para saber más sobre:

  • La digitalización de la gestión de la documentación para la producción electrónica
  • Los beneficios ligados a la adopción del formato ODB++
  • Cómo acelerar la producción mediante la estandarización de los datos de las máquinas
  • Cómo mejorar la trazabilidad y la calidad en el ensamblaje de PCBs
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Carlota HerreroAxel: la Industria 4.0 aplicada a la ingeniería de producción

Diseño de PCBs rígido-flexibles al alcance de todos

La adopción de la tecnología rígido-flexible es tendencia en la industria electrónica. El diseño de PCBs rígido-flexibles responde a la demanda de dispositivos de dimensiones, cada vez, menores. En la actualidad, son especialmente útiles en sectores como IoT, comunicaciones, automotor o médico. El potencial del diseño de circuitos impresos rígido-flexibles es notable: se espera que genere ingresos por valor de más de dieciséis mil millones de dólares para 2021, suponiendo un incremento del 21% desde el año 2016.

Ocho causas detrás del aumento de la demanda de PCBs rígido-flexibles

  1. Fiabilidad
  2. Reducción del número de pasos necesarios para el montaje
  3. Compatibilidad con temperaturas más altas
  4. Integridad de señal mejorada
  5. Ahorro a largo plazo en el coste de los materiales
  6. Menos componentes que gestionar con la BOM
  7. Menor espacio requerido
  8. Permite diseños imposibles con PCBs rígidos

Sin embargo, a pesar de las múltiples ventajas, los diseñadores no siempre se decantan por este tipo de tecnología. Esto se debe, por una parte, a un escaso conocimiento y experiencia relacionados con la misma y, por otra, a la falta de instrumentos adecuados para implementarla.

Las características de un diseño de PCB rígido-flexible

Las herramientas para el diseño de circuitos impresos rígido-flexibles deben contar con una serie de características:

  • Un stack-up que incluya las capas flexibles
  • Requisitos añadidos para los pads definidos por el cobre o la soldadura
  • Necesidad de teardrops
  • Necesidad de pistas arqueadas
  • Requisitos para las áreas de transición (bend areas)
  • Posibilidad de ver, al mismo tiempo, las partes mecánicas y eléctricas para simplificar el proceso de diseño
  • Requisitos especiales para la producción
  • Stiffeners

PADS Professional, la solución más completa para el diseño de circuitos impresos rígido-flexibles, incluye todas las características mencionadas arriba y permite reducir el número de prototipos físicos, así como diseñar productos con un rendimiento mejorado.

Vídeo bajo demanda

Diseñar circuitos impresos rígido-flexibles con PADS Professional

La tecnología rígido-flexible resulta fundamental en determinadas condiciones: espacios reducidos, flexibilidad, circuitos únicos. Descubre las características de PADS Professional para el diseño de circuitos impresos rígido-flexibles y cómo permite responder a tales exigencias.
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Carlota HerreroDiseño de PCBs rígido-flexibles al alcance de todos

10 motivos para elegir PADS Professional (infográfica)

A la hora de elegir el mejor programa para el diseño de circuitos impresos, los diseñadores de PCBs deben tener en cuenta sus propias exigencias. No todos los softwares para el diseño de circuitos impresos son iguales. Por ejemplo, para los diseñadores autónomos y para los pequeños grupos de trabajo, la mejor opción es PADS Professional, la suite de instrumentos de Siemens para una gestión completa del ciclo de diseño del PCB

¿Por qué? Te lo contamos en la siguiente infográfica, basada en la experiencia de nuestros clientes. Haz click para ampliarla y descargarla.

infografica pads professional

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Carlota Herrero10 motivos para elegir PADS Professional (infográfica)

Aumentar la velocidad de verificación del FPGA con el gemelo digital

Static and Formal Analysis FPGA

Documento que ilustra las mejores metodologías disponibles.

El gemelo digital consiste en una réplica digital de un elemento real, ya sea un dispositivo electrónico o un proceso, entre otros. Sirve para cubrir el espacio existente entre el entorno físico y el virtual, a través de un intercambio de datos entre ellos.

gemelo digital para la producción electrónica

El gemelo digital en el diseño de circuitos integrados

En el ámbito de los semiconductores (IC), el gemelo digital ha sido definido -por Frank Schirrmeister- como una representación digital de un producto o sistema en desarrollo, que ofrece una representación funcional predecible y reproducible del mismo con la fidelidad necesaria para realizar actividades de verificación, análisis de las prestaciones y convalidación del sistema. El gemelo digital puede aplicarse a cada una de las partes del sistema, a cualquier escala. Por ejemplo, en el caso de un avión, podría aplicarse para representar desde el semiconductor hasta la aerodinámica del vehículo.

El gemelo digital proporciona datos acerca del efectivo funcionamiento del sistema. De esta manera, es posible mejorar los modelos, así como adaptar las estrategias operativas. Por ejemplo, en relación a un chip, es posible simular funcionalidades, temperaturas, la mecánica o la fluidodinámica para prever el rendimiento, teniendo en cuenta diferentes factores.

Static and Formal Analysis FPGA

Documento que ilustra las mejores metodologías disponibles.

El gemelo digital en el diseño y la verificación FPGA

El diseño FPGA se enfrenta al desafío de saber cuál es el nivel de abstracción más apropiado para obtener simulaciones fiables del comportamiento real de los dispositivos.

Joe Sawicki, vicepresidente ejecutivo de Mentor IC EDA, dice, en relación al gemelo digital: “Nos preguntamos si, de esta manera, será posible localizar problemas que, de otro modo, sería imposible. Muchos diseñadores están apostando por este aspecto de la tecnología”. Se habla de cantidades de datos imposibles de considerar a nivel físico. Se trata de simular las situaciones que, en el mundo real, podrían suponer fallos y malos funcionamientos para dar una ventaja competitiva a las empresas que aplican esta tecnología.

Los intrumentos de Mentor para la verificación FPGA

La evolución de las funcionalidades FPGA ha llevado a la creación de soluciones que incluyen la integración de IPs de terceros, DSPs y procesadores múltiples conectados por medio de protocolos bus de alta velocidad. Todo ello se traduce en una oferta de instrumentos para la verificación FPGA basados en el gemelo digital y para los diseñadores que buscan obtener productos de calidad en menor tiempo.

La oferta de Mentor y Siemens para la verificación FPGA incluye tres gamas de herramientas:

  • ModelSim
    Ambiente de simulación y debug unificado y fácil de usar. Ofrece funcionalidades avanzadas.
  • Mentor Verification IP
    Verificación inmediata de los diseños FPGA basados en IP, con entornos de verificación estandarizados para protocoloes como ARM, AMBA, AXI, PCIe o modelos de memoria/Ethernet (DRAM Flash).
  • Questa® Advanced Simulator
    El simulador avanzado Questa® combina altas prestaciones con funcionalidades de debug avanzadas y unificadas y funcionalidades de cobertura funcional para el soporte nativo más completo de Verilog, SystemVerilog, VHDL, SystemC, SVA, UPF e UVM.

Descarga el e-book sobre las tendencias y desafíos de la verificación IC

Challenges and Trends in the IC Verification Era

Challenges and Trends in the IC Verification Era
Una panorámica completa de las herramientas Questa® dedicadas a la verificación con el objetivo de aumentar la productividad y optimizar el uso de los recursos.

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Carlota HerreroAumentar la velocidad de verificación del FPGA con el gemelo digital

Cómo aumentar la eficiencia de las líneas de montaje SMT con el Análisis de la Producción electrónica

Descarga el libro blanco de Siemens sobre la Business Intelligence en la fábrica electrónica

``From Data Collection to True Intelligence: How Electronics Manufacturing Is Becoming Smarter on the Way to Industry 4.0``

A día de hoy, el software dedicado al análisis de la producción, o “manufacturing analytics”, se trata de un verdadero factor diferencial, en términos de competencia, en lo que se refiere a la digitalización de la producción electrónica. Es, ni más ni menos, que el “data analytics” aplicado a la producción electrónica, es decir, un proceso de análisis de datos que permite extraer conclusiones sobre los procesos que se desarrollan en la fábrica electrónica.

Existen cuatro tipos principales de análisis de datos:

  • Análisis descriptivo, que responde a preguntas sobre hechos ya ocurridos.
  • Análisis diagnóstico, que responde a por qué se han verificado dichos hechos.
  • Análisis predictivo, que responde a preguntas sobre situaciones futuras.
  • Análisis prescriptivo, que responde a preguntas sobre qué se debería hacer.

El objetivo principal del software para el análisis de la producción y de la aplicación del análisis de datos es el aumento de la productividad del proceso de producción electrónica. Esta puede definirse como la relación entre la cantidad de producción y la media ponderada de los inputs empleados en el proceso.

produttività

La utilidad del software para el análisis de la producción

Un gemelo digital, o “digital twin”, de las operaciones que tienen lugar en la fábrica es capaz de analizar los procesos y optimizarlos. Los estudios demuestran que, aunque la cantidad de datos generados en la fábrica aumenta exponencialmente, solo una pequeña parte de los mismos se almacena y analiza.

Los beneficios del análisis de la producción

  • Mejora la gestión de los recursos, con un uso preciso y en tiempo real, así como la eficacia general de las máquinas (OEE).
  • Ayuda a recoger y analizar datos completos sobre la trazabilidad de los materiales y de los procesos.
  • Optimiza el funcionamiento y el trabajo, midiendo y analizando cómo se utilizan los recursos y monitorizando el WIP (“work-in-progress”) en tiempo real.
  • Garantiza la calidad y favorece la mejora, identificando y analizando los defectos de los procesos y los fallos en procesos y materiales.
  • Aumenta la eficiencia del paso del diseño a la producción, identificando los factores que influyen en el rendimiento y las áreas de mejora.

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La plataforma de Siemens para el análisis de la producción

Siemens Digital Industries Software cuenta, entre sus soluciones, con una plataforma avanzada para el análisis de la producción electrónica. Esta permite recoger, archivar, elaborar y analizar los datos de producción para extraer conclusiones relevantes. De esta manera, se pueden definir la planificación base de la fábrica, la producción, el inventario, el uso de los materiales, la entrega y el envío.

La plataforma de Siemens para el ánalisis de la producción electrónica permite que, si una empresa cuenta con más de una fábrica, esta pueda implementar una configuración centralizada para la recogida, la revisión y la comparación de los datos provenientes de las diferentes fábricas, independientemente de su localización geográfica. Los datos, en tiempo real, son accesibles desde cualquiera de las fábricas.

Cómo funciona la plataforma para el análisis de la producción

Supone un valor añadido en cuatro áreas de actividad:

  1. Prestaciones y uso de las máquinas
    • Permite obtener una panorámica completa de las prestaciones de las fábricas, líneas de producción y máquinas, entre otros.
    • Compara las prestaciones de las diferentes fábricas y líneas de producción y visualiza las tendencias históricas.
    • Calcula la planificación y los factores que afectan al rendimiento y la calidad.
  2. Calidad
    • Traza el rendimiento y el DPMO en cada inspección del proceso o estación de prueba.
    • Activa instantáneamente notificaciones con límites definidos.
    • Utiliza el análisis para determinar la causa principal de los problemas de calidad.
  3. Cadena de suministro
    • Proporciona información sobre el inventario, los costes, la edad y la posición.
    • Realiza un análisis del rendimiento.
  4. Trazabilidad de los materiales
    • Permite trazar el PCB y el proceso de ensamblaje, los materiales, la construcción de la carcasa, los datos del proceso y los resultados de las pruebas.
    • Permite satisfacer los requisitos del cliente y genera informes automatizados.
    • Compara la calidad de los materiales de diferentes proveedores.
    • Permite archivar grandes cantidades de datos.

Una de las características típicas de esta plataforma son las notificaciones, que se envían a la persona de referencia por correo electrónico o SMS. Es posible crear alertas para cada tipo de problema y conjuntos de reglas para las notificaciones.

En resumen, la plataforma de Siemens Digital Industries Software para el análisis de la producción electrónica nace para adquirir, archivar y analizar grandes cantidades de datos generados durante el proceso de producción. Puede, de manera fácil, monitorizar la producción de dispositivos electrónicos, localizar tendencias emergentes e identificar y resolver rápidamente los problemas para evitar reclamaciones por parte de los clientes.

Ebook Smart Manufacturing in Electronics

Ebook

Smart Manufacturing for Electronics

El e-book de Siemens sobre la fábrica inteligente analiza las últimas tendencias de la industria electrónica y presenta los mejores instrumentos con los que responder a los desafíos del mercado actual.

  • Principales tendencias del mercado de productos electrónicos
  • De qué manera se está adaptando la industria a las nuevas exigencias de los consumidores
  • Cómo se digitaliza el proceso de innovación del producto electrónico
  • Qué resultados concretos se obtienen digitalizando la producción
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Carlota HerreroCómo aumentar la eficiencia de las líneas de montaje SMT con el Análisis de la Producción electrónica

El lot-size-one en la producción electrónica y su importancia para las PYMEs

En la actual Industria 4.0, el concepto “lot-size-one” consiste en la producción de un solo producto por pedido, es decir, lo contrario de lo que ocurre en la producción de masa. A día de hoy, en la mayor parte de los casos, se trata de producir lotes lo más grandes posible, con el objetivo de reducir el coste unitario. Pero, de esta manera, se crean costes de inventario, al tener que almacenar productos en varios puntos a lo largo de la cadena de producción. Así mismo, en este modelo se da una falta de flexibilidad que dificulta la satisfacción de las demandas de los clientes.

La Industria 4.0 permite personalizar cada uno de los productos, en base a las exigencias de cada uno de los clientes. Es el cliente quien define cómo ha de ser el producto.

Para el productor, el lot-size-one supone la posibilidad de fabricar cualquier producto, con cualquier variante y en cualquier cantidad, orden, línea de producción y momento, sin la necesidad de modificar el modelo de negocio o de realizar una importante inversión en tecnología.

Tradicionalmente, se producen grandes cantidades de producto, que se distribuyen en diferentes localidades, esperando un comprador. En el caso de la Industria 4.0, el productor realiza un producto tras haber recibido el pedido de un cliente. De esta manera, se mejora la eficiencia del proceso, empezando por el control del inventario.

Lot-size-one y digitalización

La implementación del modelo lot-size-one está estrechamente relacionada con la digitalización de la fábrica. Esta permite a los productores gestionar, en tiempo real y en cualquier momento, la información que se genera en la planta de la fábrica. Una gestión eficaz y eficiente de los datos permite:

  • Ofrecer una mayor variedad de productos, en pequeños lotes, y realizar ajustes en la configuración, de manera eficiente.
  • Optimizar el uso de los materiales.
  • Aprovechar la gran cantidad de datos que generan las máquinas para obtener previsiones sobre la disponibilidad de los recursos (manutención predictiva) y optimizar la gestión de los proveedores.

Beneficios del lot-size-one para las PYMEs

El modelo “lot-size-one” y la digitalización permiten a las pequeñas y medianas empresas innovar sin la necesidad de invertir en nuevas máquinas. Pero, deben saber que:

  1. la innovación digital debe suponer un cambio importante (una mejora marginal de la eficiencia no merece el esfuerzo);
  2. se han de adoptar los estándares correctos, teniendo cuidado de no invertir en sistemas que se puedan volver obsoletos en breve tiempo;
  3. es necesario un ecosistema donde compartir las mejores prácticas, poner en común los recursos y desarrollar las capacidades necesarias.

El lot-size-one en la industria electrónica

La respuesta de Siemens a las exigencias del lot-size-one se basa en el gemelo digital (o “digital twin”) y cubre el total del flujo de desarrollo del producto electrónico, desde el diseño hasta la producción.

Los desafíos son varios: por una parte, es necesario propocionar al personal de la fábrica un instrumento que le permita realizar su trabajo eficientemente; por otra, se han de relacionar las diferentes partes por medio de un único flujo de datos.

El gemelo digital es un modelo virtual y preciso de un producto, de recursos para la producción o de las prestaciones de estos durante su ciclo de vida. El gemelo digital permite realizar simulaciones con la ayuda de la IIoT (Industrial Internet of Things) y estimula la colaboración entre las diferentes partes implicadas en el proceso de producción. Esto favorece la mejora de la calidad de los productos finales, al ofrecer la posibilidad de realizar una manutención predictiva de las herramientas de producción. Además, ayuda a los productores a optimizar la maquinaria, los productos, las líneas de producción o el total de los sistemas.

Siemens Opcenter

Siemens Opcenter traduce estos principios en una realidad concreta. Se trata de una solución para la gestión de las operaciones de producción (MOM o “Manufacturing Operations Management”) que permite a los productores llevar a cabo una digitalización completa de las operaciones de producción.

Siemens Opcenter ofrece una visión de la producción de principio a fin, permitiendo identificar rápidamente las áreas de mejora, tanto en el diseño del producto como durante la producción del mismo, e implementar los cambios operativos necesarios para un proceso productivo más fluido y eficiente.

Siemens Opcenter ofrece soluciones para:

  • planificación y programación avanzadas
  • ejecución de la producción
  • gestión de la calidad
  • inteligencia y prestaciones productivas
  • investigación y desarrollo (I+D)

Ebook Smart Manufacturing in Electronics

e-Book

Smart Manufacturing for Electronics

El e-book de Siemens sobre la fábrica inteligente analiza las últimas tendencias de la industria electrónica y presenta los mejores instrumentos con los que responder a los desafíos del mercado actual.

  • Principales tendencias del mercado de productos electrónicos
  • De qué manera se está adaptando la industria a las nuevas exigencias de los consumidores
  • Cómo se digitaliza el proceso de innovación del producto electrónico
  • Qué resultados concretos se obtienen digitalizando la producción
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Carlota HerreroEl lot-size-one en la producción electrónica y su importancia para las PYMEs

Zitzmann entra a formar parte de Cadlog Group, el mayor Partner Tecnológico de la Industria Electrónica

Con la entrada de Zitzmann Gmbh en Cadlog Group, se vive uno de los momentos más entusiasmantes de la industria electrónica europea. Zitzmann es el principal socio alemán de Mentor -empresa del grupo Siemens- y líder alemán en la distribución de softwares EDA para el diseño electrónico. Cadlog -también socio de Mentor y Siemens- es el mayor distribuidor europeo de softwares para la industria electrónica, con una oferta integrada que abarca desde el diseño hasta la producción.

Para Cadlog, se trata de una gran inversión, al ser Alemania el mayor país industrial del continente europeo. Se trata de una apuesta basada en la confianza en el futuro de la industria electrónica europea. La Industria 4.0, caracterizada por la gestión inteligente de la fábrica, cuenta con importantes instrumentos para competir en el mercado global. Cadlog, además, cree en un enfoque basado en el valor y las competencias de las personas.

En todos los países donde opera, Cadlog Group se propone, no como un distribuidor, sino como Partner Tecnológico de las empresas con las que trabaja. En una lógica win-win -según la cual, se colabora a favor de un objetivo común- resultan fundamentales los siguientes elementos: la competencia, la experiencia y la capacidad de comprender las exigencias de los socios.

El patrimonio de competencias de Zitzmann nos permitirá obtener los buenos resultados que el grupo ha obtenido hasta ahora en los países en los que está presente. Como testigo, la facturación de Cadlog, en continuo crecimiento desde hace 10 años. En el último año, el incremento ha sido del 50% y la entrada de Zitzmann refuerza las previsiones de desarrollo. Cadlog Group está presente, a día de hoy, en 13 países, con una extensión territorial que abarca desde Marruecos hasta China y sedes operativas en Alemania, España, Francia e Italia. El grupo cuenta con una base de más de 1.000 clientes activos en todos los ámbitos tecnológicos relacionados con la industria electrónica, pasando por el diseño, la simulación, FPGA o el ensamblaje de circuitos impresos.

La operación se posiciona en un entorno industrial, con Siemens como punto de referencia de una plataforma de soluciones coherente e integrada, que abarca desde el concepto inicial del proyecto hasta su producción y la gestión del ciclo de vida del producto (PLM). Dicha plataforma, basada en la idea de una digitalización total de la empresa manufacturera, domina, en la actualidad, el mercado a nivel mundial. Los pilares que sostienen el éxito de la misma son la capacidad de visión de Siemens y su solidez en términos de tecnología, así como la pasión de las personas que creen en el poder de la colaboración.

produzione industriale nei paesi europei

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Carlota HerreroZitzmann entra a formar parte de Cadlog Group, el mayor Partner Tecnológico de la Industria Electrónica

Cómo… aplicar el diseño electrónico basado en la simulación

En este breve tutorial se muestra cómo integrar la simulación térmica en el proceso de diseño de un dispositivo electrónico. Se trata de un caso de aplicación del diseño basado en la simulación; modalidad de diseño propuesta por Siemens con el objetivo de aumentar la competitividad de la empresa en el mercado, por medio de la reducción del tiempo necesario para desarrollar un proyecto y de los costes del mismo.

En el ejemplo, se muestra cómo dimensionar un disipador térmico por medio de la simulación térmica calculada por Simcenter FloTHERM XT, sin abandonar el entorno de diseño. Si el diseñador hubiera decidido simular el disipador en la fase final del proceso de diseño, se habría arriesgado a tener que realizar modificaciones en un momento avanzado del proceso de desarrollo del dispositivo. Esto puede suponer tener que intervenir sobre más de un elemento del producto, como el circuito impreso y la carcasa.

En el esquema se ofrece una comparativa entre el método tradicional y el diseño basado en la simulación.

Método tradicional

  • Los diseñadores -electrónicos o mecánicos- finalizan un diseño y lo entregan a los expertos en simulación para la revisión y aplicación de eventuales cambios.
  • Cada cambio o variante del diseño supone un aumento del coste y del tiempo.
  • Pueden ser necesarios varios prototipos físicos.

Diseño basado en la simulación

  • Los diseñadores -electrónicos o mecánicos- ejecutan la simulación desde las fases iniciales del proceso de diseño.
  • Los cambios a realizar se localizan enseguida y se realizan en breve tiempo.
  • Es posible experimentar más de una variante fácilmente.
  • El prototipado se realiza virtualmente.

Habla con el experto

Te explicará cómo aplicar el diseño basado en la simulación en tu empresa.

stefano morlacchi

Stefano Morlacchi
Product Manager

Más de 10 años de experiencia en análisis computacional FEM y CFD en el ámbito de la biomecánica, automotor y energético. Experto en formación y en asistencia técnica pre y postventa. En Cadlog es el Solution Specialist de la división de análisis térmico y fuidodinámico y del área de cableado y arneses.


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CadlogCómo… aplicar el diseño electrónico basado en la simulación

Obtener productos mejores con un menor coste gracias a la incorporación de la simulación en el diseño

La incorporación de la simulación en las primeras fases del proceso de diseño permite obtener productos más innovadores y reduce las probabilidades de cometer errores y tener que realizar cambios significativos en fases más avanzadas.

La máxima prioridad de los diseñadores consiste en lanzar al mercado, en el menor tiempo posible, productos innovadores. Antes, debían pasar el diseño inicial al equipo de expertos en simulación, lo cual ralentizaba el flujo de trabajo. Hoy en día, debido a la competitividad del mercado, los diseñadores aplican cada vez más la simulación durante la fase de diseño.

diseño basado en la simulación

Los desafíos que motivan un diseño basado en la simulación

Los desafíos que plantea el mercado de hoy en día está llevando a los diseñadores a introducir la simulación en las primeras fases de diseño del producto electrónico.

Los productores están sometidos a una presión continua por entender mejor cual será el comportamiento del producto, ya desde la fase de diseño. Esto se debe a la necesidad de innovar, unida a una gran presión por diferenciarse en términos de calidad, fiabilidad y funcionalidad.

El tiempo a disposición para desarrollar productos innovadores es menor, debido a la necesidad de llegar antes al mercado. Así mismo, existe una insistente demanda, por parte de los clientes, de productos con costes menores, a la vez que con un abanico más amplio de funcionalidades.

Los productos son cada vez más complejos y, al mismo tiempo, la tolerancia por los defectos es menor. Por ello, aunque la presión por crear productos que se diferencien de los demás es elevada, satisfacer esta demanda es cada vez más difícil. Así mismo, los diseñadores deben desarrollar productos que reduzcan los costes del ciclo de vida de los mismos (garantía, reclamaciones, etc.).

Frente a tiempos de diseño más largos, tiempos de lanzamiento más breves y mayores exigencias en términos de calidad, los diseñadores recurren a la introducción de la simulación en el diseño.

Las mejores empresas adoptan el diseño basado en la simulación

El principio en el que se basa este tipo de diseño es simple. Al ser más numerosos los diseñadores que los expertos en simulación -en una relación de 5 a 1 o, incluso, de 10 a 1- la fase de simulación ralentiza el desarrollo del producto. Las mejores empresas del sector han respondido a esta problemática con la introducción de la simulación directamente en el entorno de diseño. De esta manera, los expertos en simulación pueden servir de apoyo a los diseñadores cuando estos últimos realizan la simulación, en lugar de seguir realizando el trabajo de manera habitual.

Una investigación del Grupo Aberdeen -disponible a continuación- concluye que el 87% de las empresas, pertenecientes a una misma categoría, ha empleado la simulación. Y, dicha simulación ha pasado a realizarse en las fases de diseño del proceso de desarrollo del produto.

Entre empresas líderes del sector, el impacto positivo de la simulación se ha desplazado a la izquierda en las fases de desarrollo del producto basadas en el diseño. En estas, la simulación tiene un fuerte impacto positivo; especialmente, en la fase de diseño a nivel de componente. En el resto de empresas, el pico se sitúa en las fases de testado y verificación.

impacto del diseño basado en la simulación

El diseño basado en la simulación, garantiza un resultado óptimo por varios motivos. En este caso, el diseñador se sitúa en el centro, mientras que los expertos en simulación se conviertes en figuras de apoyo; se trata de un modelo colaborativo. Además, las empresas adquieren competencias de los expertos CAE y las vuelven más accesibles a los diseñadores. Por último, el 73% de las empresas líderes del sector verifica el diseño del producto al inicio del proceso de desarrollo del producto, mediante un modelado computacional. Este paso resulta fundamental a la hora de garantizar que la idea de producto funcione.

Las empresas líderes del sector que han pasado al diseño basado en la simulación, comparten las mejores prácticas y competencias en simulación, haciéndola más accesible.

Las ventajas del diseño basado en la simulación

El informe del Grupo Aberdeen parece probar que esta modalidad de diseño genera importantes beneficios -en términos de costes, time-to-market y calidad- para las empresas que la implementan.

Los diseñadores que aplican la simulación al inicio del proceso de diseño superan a la competencia en cuanto a calidad, coste del producto, time-to-market y beneficios generados. Esto se traduce en proyectos innovadores y optimizados.

Las mejores empresas de cada categoría reducen, así mismo, el tiempo dedicado a la reelaboración del producto, el número de prototipos y, como consecuencia, el tiempo total de desarrollo.

Como los ingenieros de diseño bien saben, el coste de un paso en falso en la fase de diseño puede ser muy elevado. Supone la aparición de problemas en las fases sucesivas, costosos y difíciles de resolver. El diseño basado en la simulación resulve este inconveniente, al desplazar la simulación a las fases iniciales de diseño del producto electrónico. El resultado es una mejoría del 21% en el número de peticiones de modificaciones técnicas (ECO) emitidos desde la producción. Gracias al aumento del prototipado virtual, se ha construido un 27% menos de prototipos físicos y se ha mejorado en un 29% el tiempo de desarrollo.

Conclusiones y principales recomendaciones

  • Innovación. El motivo por el cual las empresas líderes del sector han reducido el número de prototipos físicos en un 27% se encuentra en la creación y aplicación de prototipos y tests virtuales. Esto les ha permitido concentrarse en la innovación.
  • Time-to-market. Los mejores diseñadores de cada categoría han mejorado el tiempo de desarrollo en un 29%, seis veces por encima de la tasa de mejora del resto. Las mejores empresas del sector han alcanzado los objetivos de time-to-market el 76% de las veces, una tasa superior en un 17% respecto a la conseguida por las demás.
  • Calidad. El 77% de las mejores empresas de una categoría ha alcanzado los propios objetivos relativos a la calidad. Los mejores productos tienen mayores probabilidades de funcionar correctamente a la primera y menores probabilidades de necesitar modificaciones; las mejores empresas del sector han mejorado su ECO en un 21%.
  • Costes. El 71% de los diseñadores de las empresas mejor posicionadas ha alcanzado los objetivos relativos al coste del producto, frente al 63% de los demás diseñadores.

 

thomas edison

Thomas Edison.

Thomas Edison dijo una vez que “el genio es 1% inspiración y 99% transpiración” (tuvo que probar más de 1.000 prototipos físicos de la bombilla incandescente). Sin embargo, el diseño basado en la simulación -con sus prototipos y tests virtuales- elimina buena parte del porcentaje de “transpiración”. Hoy en día, los diseñadores pueden probar cientos de alternativas hasta que no les llega la “inspiración” que da lugar al diseño de un producto innovador, que satisface, así mismo, los objetivos de calidad, coste y tempística.

Libro blanco

Informe del Grupo Aberdeen sobre el diseño basado en la simulación

Texto completo sobre la investigación del Grupo Aberdeen sobre la adopción del diseño basado en la simulación: “The Benefits of Simulation-Driven Design”. En el documeno se explica, detalladamente, cómo las empresas líderes del sector electrónico consiguen reducir costes y tiempo de lanzamiento de los productos gracias a la aplicación de esta modalidad de diseño.

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