PLM

Fig. 1: La tecnología PLM proporciona acceso a datos de múltiples fuentes, lo que facilita la colaboración multidisciplinaria. Estos sistemas prometen brindar la visibilidad que ayudará a las empresas de electrónica a enfrentar la obsolescencia temprana y el final de su vida útil. Imagen cortesía de Dassault Systèmes.

La rápida proliferación de la electrónica en las últimas décadas ha traído consigo una ola de cambios dramáticos en la ingeniería de la industria y la dinámica del mercado. Estas interrupciones presentan a las empresas de electrónica y a sus socios de la cadena de suministro desafíos en su capacidad para gestionar el ciclo de vida de sus productos.

Para apreciar lo que significan estos cambios para los procesos clave de la industria, es útil examinar las capacidades y limitaciones de las plataformas actuales de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) para superar los obstáculos. Esto requiere una comprensión clara de los desafíos a los que deben enfrentarse los sistemas PLM, tendencias como cambios en las funciones de hardware y software, obsolescencia temprana, demandas de derecho a reparación, mandatos gubernamentales de sostenibilidad y digitalización.

Quizás el principal obstáculo para la entrada de las plataformas PLM en la industria electrónica surja de la creciente importancia del software. En gran medida, el software integrado o en tiempo de ejecución define las características y funcionalidades de los productos industriales y de consumo actuales. Desafortunadamente, el desarrollo de software tiene un metabolismo que difiere mucho del del hardware y las plataformas PLM tradicionales no fueron diseñadas para manejar esta tecnología.

En el pasado, los recursos de ingeniería orientados al hardware eran primordiales en el desarrollo de productos. Históricamente, los sistemas PLM comerciales tuvieron sus raíces en las herramientas de diseño mecánico, y en muchos casos comenzaron con la gestión de datos de productos de diseño mecánico (PDM). La intención original era proporcionar controles y permitir la colaboración entre grandes diseños mecánicos. Estos sistemas evolucionaron para impulsar los flujos de trabajo, abarcar múltiples disciplinas y permitir la colaboración más allá de los equipos de ingeniería, transformando en última instancia PDM en PLM.

A pesar de estos cambios, PLM ha logrado avances limitados en el sector de diseño y desarrollo electrónico.

"La gestión del ciclo de vida de la electrónica se ha incorporado en gran medida al PLM para abordar funciones no técnicas del desarrollo de productos, con muy poco contacto con los ingenieros en el ámbito de la electrónica", afirma Mark Hepburn, director del grupo de ingeniería de productos de Cadence.

“A medida que ha ido creciendo la importancia del PLM, ha tendido a cruzarse con la electrónica en los niveles de fabricación y cadena de suministro. Esto ha resultado en que muchas empresas de electrónica tengan una conectividad limitada al PLM, y muchas organizaciones utilizan un enfoque ultrarrápido, donde periódicamente se entrega manualmente una lista de materiales (BOM) basada en archivos y varios archivos de respaldo. Además, los ingenieros electrónicos han percibido muy poco valor en PLM, considerando en gran medida el proceso como una sobrecarga, con pocas ventajas obtenidas en sus cadenas de herramientas o productividad”, añade.

Sin embargo, los desarrolladores de plataformas PLM añaden constantemente herramientas y funciones destinadas a mejorar los servicios de diseño electrónico. Estas mejoras han comenzado a abrir nuevos caminos en el proceso de desarrollo.

Por ejemplo, Cadence ha visto (en gran parte debido a los aspectos de la cadena de suministro y la fabricación) que PLM se abre camino por primera vez en el segmento de placas de circuito impreso del mercado electrónico. Esto se debe a la importancia crítica del modelado de operaciones del edificio, la gran cantidad de variantes de productos que impulsan derivados geográficos e incluso funcionales de la lista de materiales. Sin embargo, la propuesta de valor se vuelve más vaga a medida que se aborda el diseño de semiconductores y circuitos integrados.

La rápida obsolescencia característica de la electrónica actual también plantea un desafío para las plataformas PLM al agregar una capa de complejidad a la gestión del ciclo de vida.

“Ya no se trata de transmitirle a su hijo equipos duraderos como ese excelente amplificador de válvulas de los años 70 y parlantes”, dice Marie McCarthy, directora de la unidad de negocios global de electrónica de consumo de Centric Software. "La nueva dinámica amplifica los desafíos relacionados con el cumplimiento, la logística de fabricación en múltiples sitios y los desafíos de abastecimiento dual, inflando los costos de los productos con una vida útil fugaz en el mercado".

Para los equipos de diseño, el impacto de la obsolescencia temprana comienza a nivel de componente. [Mira este video.]

El problema es que los componentes suelen tener ciclos de vida más cortos que los productos para los que están diseñados. Incluso ha habido casos en los que un componente quedó obsoleto antes de que el producto en el que residía fuera lanzado a producción.

Para hacer frente a los problemas que surgen en este nivel de obsolescencia temprana, los equipos de desarrollo deben aceptar las restricciones de reemplazo y sustitución de componentes, que pueden basarse en el diseño original de la placa, los requisitos del cliente, las opciones de instalación versus rediseño, el impacto de los semiconductores. cambios en la funcionalidad (por ejemplo, susceptibilidad al ruido, capacidad de accionamiento, integridad de la señal y diferentes velocidades de borde) y problemas de suministro durante la vida útil del producto.

El hecho es que la obsolescencia temprana y el final de su vida útil agravan los desafíos de diseño que los ingenieros deben superar para mantener y extender la vida operativa de los productos finales. Los rediseños de chips y placas son costosos y requieren mucho tiempo y, muy a menudo, dichos rediseños requieren recertificación y reemplazo de múltiples componentes para mantener la compatibilidad entre dispositivos.

Encontrar las mejores soluciones comerciales y de ingeniería para cumplir con todos los requisitos durante un evento al final de su vida útil a menudo presenta un punto de decisión complejo en el que se juntan todos los desafíos mencionados anteriormente (Fig. 1).

Sin embargo, las plataformas PLM han evolucionado desde su forma original y han comenzado a desempeñar un papel que ayuda en los procesos de toma de decisiones, ya que los usuarios pueden aprovechar múltiples fuentes de datos y mejorar la visibilidad.

“Antes de los enfoques basados ​​en PLM, la obsolescencia era en gran medida un análisis del 'espejo retrovisor', en el que las empresas tenían que reaccionar tácticamente después de que el problema afectaba activamente a los productos”, afirma Hepburn. “Pero el problema de la obsolescencia ha sido un factor clave en la adopción del PLM en la electrónica.

"Fuera de los dominios centrales de ingeniería, PLM proporciona la visibilidad necesaria para comprender el impacto de la disponibilidad de los componentes, lo que permite técnicas más predictivas para gestionar los problemas", añade Hepburn, señalando que PLM también permite el análisis de impacto para determinar qué otros productos se verán afectados y cómo. . “¿Cuál es el impacto más allá de simplemente conseguir un reemplazo adecuado? Técnicamente, ¿funcionará? ¿Cuánto rediseño se necesita? PLM puede ayudar a abordar estos problemas mediante el establecimiento de flujos de trabajo colaborativos habilitados por la toma de decisiones basada en datos”.

Otro desafío al que se enfrentan los equipos de diseño electrónico es la creciente demanda del "derecho a reparar". Esta tendencia ejerce más presión sobre las empresas de electrónica que intentan gestionar mejor los ciclos de vida de sus productos. También añade otra capa de complejidad a las tareas realizadas por plataformas como PLM.

Al mismo tiempo, la tendencia presenta a los desarrolladores de PLM la oportunidad de ofrecer más valor a los proveedores de electrónica y sus equipos de diseño. Al hacerlo, abre otro punto de entrada para los proveedores de PLM que buscan hacerse un hueco en el espacio de la electrónica.

Hasta ahora, el problema ha sido que a los consumidores y a los servicios de reparación de terceros se les ha negado la información, piezas y herramientas necesarias para reparar o personalizar productos electrónicos. Los defensores del derecho a reparar buscan remediar la situación logrando varios cambios que pueden implementarse mediante nuevas leyes o un cambio en las expectativas de los compradores.

Dos cambios implican la disponibilidad de recursos, y los defensores del derecho a reparar piden a las empresas de electrónica que proporcionen acceso razonable a manuales, esquemas y actualizaciones de software, así como a las piezas y herramientas necesarias para dar servicio a los dispositivos, incluidas las herramientas de diagnóstico.

Las plataformas PLM pueden ayudar con ambos objetivos.

"Para abordar eficazmente estas demandas se necesita un enfoque holístico que tenga en cuenta los procesos tanto ascendentes como descendentes", afirma McCarthy. “Ascendentemente, debemos considerar la identificación y el seguimiento de unidades reemplazables en el campo e incorporar instrucciones relevantes dentro del sistema PLM. En el sentido descendente, es crucial gestionar la disponibilidad de piezas de repuesto sin afectar directamente los costos de la lista de materiales, lo que implica la necesidad de un sistema de gestión de la cadena de suministro sólido y con capacidad de respuesta”.

Más importante aún, según McCarthy, es necesario que los sistemas PLM interactúen con otros sistemas, para que todas las partes relevantes tengan acceso a la información crítica. Lo importante es que PLM pueda recopilar, analizar y distribuir datos relevantes. Cumplir estos requisitos juega directamente con los puntos fuertes del PLM.

"Los sistemas PLM deben realizar un seguimiento de múltiples vistas, como el diseño o EBOM [lista de materiales de ingeniería], MBOM [lista de materiales de fabricación], lista de materiales de servicio o lista de materiales de repuestos", dice John Kelley, vicepresidente de estrategia de productos PLM en Oracle. “Es necesario prever, almacenar y vender piezas de repuesto o repuestos a través del comercio omnicanal” (Fig. 2).

Otro objetivo de los defensores del derecho a reparar es que las empresas de electrónica garanticen que los diseños de dispositivos y componentes hagan posible la reparación (Fig. 3).

"El derecho a reparar implica hacer malabarismos con las especificaciones de diseño, y eso requiere colaboración de ingeniería multidisciplinaria", dice Hepburn. "Por ejemplo, el requisito de que una pantalla OLED pueda reemplazarse fácilmente impulsará importantes consideraciones de diseño mecánico que deben ser resueltas por los dominios mecánico y electrónico para garantizar que se cumplan los requisitos funcionales generales".

Otra área de diseño donde PLM añade valor son los módulos de gestión de calidad PLM.

"El diseño de la próxima generación de productos para cumplir con requisitos más estrictos de derecho a reparación puede verse fuertemente influenciado por lo que se debe reparar y los puntos de falla comunes", dice Hepburn. “Esta información se puede retroalimentar a través del proceso colaborativo de PLM para influir en el diseño de la próxima generación. Los requisitos adicionales se filtrarán mediante el uso de documentación PLM, que se puede utilizar en la reparación, selección y disponibilidad de componentes de terceros, de modo que los proveedores de reparación obtengan acceso a las piezas de reparación.

Fig. 3: Para satisfacer la demanda de diseños con “derecho a reparar”, las especificaciones de fabricación y ensamblaje deben tener en cuenta la ubicación de los componentes teniendo en cuenta la reparabilidad. Imagen cortesía de Dassault Systèmes.

Otro desafío que enfrentan los productores de productos electrónicos es el aumento de los mandatos gubernamentales sobre desechos electrónicos y sostenibilidad. La introducción de estas directivas provocó una considerable agitación en la industria electrónica, ya que las empresas luchaban por adaptarse a los requisitos cambiantes. El seguimiento y la aplicación de estándares en diversas estructuras de productos ha demostrado ser difícil debido a las variaciones en las ubicaciones de fabricación, las variantes de productos y las listas de materiales específicas del sitio.

Un enfoque para enfrentar los desafíos que enfrentan las empresas que buscan lograr el cumplimiento ha sido aprovechar la experiencia de otras empresas en el campo.

“Con el tiempo, han surgido soluciones específicas de cumplimiento, como Ascent, para agregar datos de la cadena de suministro y mantenerse al tanto de los cambios de cumplimiento”, dice McCarthy. “Del mismo modo, Silicon Expert surgió como una fuente confiable de información sobre cumplimiento. Muchos proveedores de PLM han optado por integrarse con proveedores de servicios que pueden consumir información de productos e informar utilizando formatos estándar de la industria y API [interfaces de programación de aplicaciones]. Sin embargo, un desafío persistente ha sido generar datos de cumplimiento para equipos personalizados, que a menudo quedan fuera del ámbito de estas bases de datos”.

Otro enfoque para abordar los requisitos de datos de cumplimiento es aprovechar la tecnología en evolución de PLM.

"La sostenibilidad en términos de materiales y productos químicos utilizados en la electrónica crea oportunidades muy interesantes para los usuarios y proveedores de PLM", afirma Pawel Z. Chadzynski, director de marketing de productos de Aras. “Gran parte de esto tiene que ver con la agregación rastreable de ciertos datos paramétricos, como las emisiones de dióxido de carbono de un producto. Es la capacidad de una plataforma PLM para integrarse con otras fuentes de información sobre la agregación lo que promete hacer que la tecnología sea tan valiosa” (Fig. 4).

Muchos proveedores de PLM ahora tienen ofertas estrechamente integradas para la gobernanza, brindando acceso a datos de cumplimiento de materiales, visibilidad para rastrear el uso y funciones para gestionar la exposición a problemas potenciales (Fig. 5).

La mayoría de las empresas están avanzando hacia plataformas de productos, con variaciones según las regiones geográficas.

"Las regulaciones son muy diferentes en los cuatro rincones del mundo", dice Hepburn. “PLM proporciona capacidades de gestión para manejar variaciones funcionales, variaciones de fabricación, así como cambios de cumplimiento en varias regiones. Esto se está filtrando al diseño electrónico en forma de análisis en tiempo real para informar a los ingenieros en el punto de diseño sobre posibles riesgos de cumplimiento, costos o incluso en la cadena de suministro. Por ejemplo, las bibliotecas de componentes electrónicos deben mantenerse actualizadas con dicha información para que las herramientas CAD funcionen con los datos más precisos disponibles”.

Sin embargo, a pesar de los esfuerzos de los proveedores de PLM para cumplir con estos requisitos únicos, el cumplimiento sigue siendo un desafío para muchos fabricantes.

Fig. 5: Las herramientas de evaluación del ciclo de vida del producto pueden ayudar a las empresas de electrónica a garantizar el cumplimiento de las directivas gubernamentales de sostenibilidad cuantificando y mostrando factores ambientales como la producción de carbono, el consumo de energía y las emisiones al aire, el suelo y el agua durante la vida útil del producto, incluida la fabricación. proceso. Imagen cortesía de Dassault Systèmes.

La demanda entre industrias de productos superiores y rentables entregados en plazos más cortos ha llevado a una evolución significativa del sistema PLM. Estas mejoras están ayudando a PLM a aumentar su presencia en el sector de la electrónica.

Estos avances se deben en parte al uso de tecnologías digitales avanzadas que se están abriendo camino hacia la corriente principal.

"Las plataformas PLM ahora aprovechan la AR [realidad aumentada], la VR [realidad virtual], la IoT [Internet de las cosas] y la IA para simular el rendimiento del producto y explorar cuestiones de diseño a través de gemelos digitales", afirma McCarthy. “Esto permite una resolución intuitiva de problemas y una experiencia general mejorada para el cliente. Además, estos sistemas alimentan los conocimientos obtenidos de las plataformas de interacción con el cliente, los sistemas de gestión de contenidos y las bases de conocimientos en los procesos front-end de PLM, como la ideación, la gestión de requisitos, la gestión de carteras y el diseño por costes. Al centrarse en la reutilización del diseño y el costo del cambio, las empresas pueden mejorar los productos en un proceso rentable y transparente”.

Dicho esto, la innovación electrónica se basa en gran medida en torno al software. La desconexión que todavía existe entre los sistemas PLM centrados en hardware y los sistemas de desarrollo de software amplifica la complejidad inherente al establecimiento de un registro único de la verdad que abarque los dos ámbitos tecnológicos. Las continuas brechas entre los datos de software y hardware y las herramientas de desarrollo mitigan la eficacia de tecnologías avanzadas como los hilos digitales y los gemelos digitales.

Esto se puede ver al examinar las rutas de datos actuales. “En el ámbito digital, vemos la electrónica como un punto ciego en la iniciativa PLM de muchas empresas, y es un problema que quieren resolver”, afirma Hepburn.

Los principales proveedores de PLM sostienen que la manera de eliminar los puntos ciegos es encontrar formas de entregar valor directamente a los ingenieros electrónicos para que el PLM se convierta en una mejora de la productividad y al mismo tiempo aumente la colaboración multidisciplinaria y la visibilidad.

"El objetivo es hacer que PLM sea parte integral de las herramientas de diseño, aumentando las herramientas con información útil de PLM (como la disponibilidad y el riesgo de los componentes) e incorporando la colaboración interdisciplinaria a los flujos de trabajo de las herramientas", dice Hepburn. “Un ejemplo de esto sería informar a los ingenieros dentro de sus herramientas sobre los cambios y los impactos en sus diseños, como un cambio en la carcasa mecánica que afecta el diseño de la PCB. Al automatizar la colaboración ECAD/MCAD desde las respectivas soluciones mecánicas y electrónicas, los ingenieros obtienen valor directo al resolver sus problemas, aumentar la productividad y permitir mayores niveles de visibilidad empresarial”.

Por lo tanto, el desafío radica en armonizar perfectamente estos elementos para evitar el fracaso de la integración, asegurando que cada subsistema no sólo funcione eficientemente por sí solo, sino también de manera cohesiva como parte de un ecosistema de productos más amplio.

Tom Kevan es un escritor y editor independiente especializado en ingeniería y tecnología de las comunicaciones. Contáctelo a través de .(JavaScript debe estar habilitado para ver esta dirección de correo electrónico).