L'iniziativa combina il software industriale di Siemens, la sua tecnologia Digital Twin e la piattaforma NVIDIA Cosmos per creare un flusso di lavoro che genera rappresentazioni virtuali di schede elettroniche e dati sintetici per i sistemi di ispezione. Il progetto è in fase di dimostrazione presso lo stabilimento Siemens Electronics di Erlangen, in Germania, che funge da ambiente di validazione iniziale per la collaborazione.
Tra gli obiettivi prefissati figurano la riduzione fino all'85% dello sforzo di ingegneria manuale necessario per generare i programmi di ispezione AOI, la diminuzione di oltre il 40% dei falsi positivi e il miglioramento di oltre il 5% della resa al primo passaggio.
Preparazione per l'ispezione AOI prima della produzione della prima scheda:
nei processi di produzione elettronica convenzionali, l'introduzione di un nuovo prodotto o di una variante richiede in genere una scheda fisica prima di preparare e regolare i sistemi di ispezione ottica. La collaborazione tra Siemens e NVIDIA mira a spostare una parte significativa di queste operazioni nell'ambiente virtuale. Per raggiungere questo obiettivo, le aziende stanno sviluppando una procedura che utilizza le informazioni di progettazione e produzione della scheda per preparare i sistemi AOI prima dell'inizio della produzione fisica. Questo approccio consentirebbe di effettuare in anticipo la configurazione e la calibrazione delle apparecchiature di ispezione.
Si propone inoltre di agevolare l'introduzione di nuove varianti di prodotto senza la necessità di interrompere la linea di produzione per eseguire tutte le operazioni preparatorie.
Teamcenter e Process Preparation X creano il gemello digitale del PCBA.
Il flusso di lavoro sviluppato da entrambe le aziende deriva dall'integrazione di Siemens Teamcenter e Process Preparation X. Teamcenter, la soluzione di Siemens per la gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM), fornisce informazioni relative alla progettazione del PCB, alla distinta base e ai componenti elettronici. Process Preparation X convalida, normalizza e assembla questi dati per creare un gemello digitale del circuito stampato (PCBA).
NVIDIA Cosmos genera schede virtuali e immagini sintetiche di difetti.
Uno degli elementi principali della collaborazione è l'utilizzo di NVIDIA Cosmos per generare rappresentazioni visive realistiche di schede elettroniche. Il processo inizia con una scheda di riferimento virtuale, nota come golden board, che rappresenta le corrette condizioni di assemblaggio.
Grazie a questo gemello digitale, NVIDIA Cosmos permette di generare una rappresentazione fotorealistica della scheda di riferimento e campioni sintetici che riproducono sia le condizioni corrette sia eventuali difetti di fabbricazione.
Siemens utilizza NVIDIA Cosmos Data Factory per generare immagini sintetiche di difetti su circuiti stampati. Queste immagini hanno lo scopo di facilitare la preparazione e la calibrazione dei sistemi di ispezione prima della produzione delle prime schede. La disponibilità di dati sintetici può ridurre la dipendenza da campioni fisici durante le fasi iniziali di configurazione.
Ispezione secondaria basata sull'intelligenza artificiale per ridurre i falsi positivi.
La collaborazione non si limita alla preparazione virtuale dei sistemi AOI. Il flusso di lavoro include anche l'integrazione di funzionalità di ispezione secondaria assistita dall'IA durante la produzione. Quando un sistema di ispezione ottica automatizzato identifica un potenziale difetto, questa seconda fase può aiutare ad analizzare la condizione rilevata. Il suo scopo è quello di aiutare a determinare se si tratta di un difetto reale o di un falso positivo, noto anche come falso allarme.
La combinazione di preparazione virtuale, calibrazione con dati sintetici e ispezione secondaria mira a stabilire un processo integrato dalle prime fasi di progettazione fino al controllo qualità in fabbrica.
Lo stabilimento Siemens di Erlangen funge da ambiente dimostrativo.
La fabbrica di elettronica Siemens di Erlangen è stata scelta come sede per dimostrare le capacità sviluppate. L'impianto partecipa come Cliente Zero, una denominazione utilizzata da Siemens per identificare il primo ambiente di applicazione e valutazione per queste tecnologie. Lo stabilimento fornisce il caso d'uso industriale, l'ambiente di produzione e le competenze tecniche necessarie per sviluppare e testare il flusso di lavoro. Si tratta di un impianto caratterizzato da una produzione adattabile, con un'ampia varietà di prodotti e processi soggetti a frequenti modifiche.
Obiettivi di riduzione dello sforzo ingegneristico e di miglioramento della qualità
Il progetto stabilisce tre indicatori principali per valutare i miglioramenti pianificati.
85%. Fino all'85% in meno di sforzo ingegneristico manuale nella generazione di programmi AOI
. 40%. Oltre il 40% di riduzione pianificata dei falsi rilevamenti
. 5%. Oltre il 5% di miglioramento dell'obiettivo nelle prestazioni di produzione al primo tentativo.
L'aumento della resa al primo tentativo si riferisce al miglioramento della percentuale di unità che superano i controlli di produzione al primo colpo, senza richiedere correzioni o rilavorazioni. Secondo Siemens, la combinazione di questi miglioramenti accelererebbe la preparazione di nuovi codici prodotto e aumenterebbe la qualità dei processi di produzione elettronica.
Siemens collega il gemello digitale alla produzione fisica:
Mark Hindsbo, Vicepresidente esecutivo di Siemens per il software operativo, ha sottolineato che la connessione tra il gemello digitale, il reparto produttivo e l'intelligenza artificiale consente un approccio unificato alla produttività e alla qualità. Secondo Hindsbo, la rappresentazione digitale della scheda di riferimento fornisce le basi per la preparazione dei processi produttivi tramite l'intelligenza artificiale applicata alla fisica. Ritiene che questo approccio possa aiutare i produttori di elettronica a implementare più rapidamente le modifiche alla produzione e a ridurre la necessità di interrompere le linee durante la configurazione del sistema di ispezione.
Il vicepresidente di NVIDIA per la simulazione fisica tramite intelligenza artificiale, Rev Lebaredian, ha indicato che i produttori non dovrebbero dover attendere l'arrivo della prima scheda fisica prima di iniziare i processi di ispezione. L'utilizzo di immagini sintetiche di schede funzionanti e difettose è uno dei meccanismi previsti per velocizzare queste operazioni.
Verso una produzione elettronica più adattabile grazie all'IA industriale:
la collaborazione tra Siemens e NVIDIA rappresenta un'applicazione dei gemelli digitali e dell'intelligenza artificiale alle operazioni di ispezione e controllo qualità delle schede elettroniche. La proposta combina i dati di progettazione di Teamcenter, la preparazione del processo tramite Process Preparation X e la generazione di immagini sintetiche con NVIDIA Cosmos. Queste funzionalità sono integrate da una fase di ispezione secondaria assistita dall'IA, progettata per analizzare i potenziali difetti durante la produzione.
Il progetto mira a collegare le fasi di produzione virtuale e fisica per ridurre la dipendenza dai prototipi, velocizzare la configurazione dei sistemi AOI e facilitare l'introduzione di nuovi riferimenti.
