La iniciativa combina el software industrial de Siemens, su tecnología Digital Twin y la plataforma NVIDIA Cosmos para crear un flujo de trabajo que permita generar representaciones virtuales de placas electrónicas y datos sintéticos destinados a los sistemas de inspección. El proyecto se está demostrando en la Siemens Electronics Factory de Erlangen, Alemania, que actúa como entorno de validación inicial de la colaboración.
Entre los objetivos establecidos figuran reducir hasta un 85 % el esfuerzo manual de ingeniería necesario para generar programas de inspección AOI, disminuir en más de un 40 % las falsas detecciones y mejorar en más de un 5 % el rendimiento de producción a la primera (first-pass yield).
Preparación de la inspección AOI antes de fabricar la primera placa
En los procesos convencionales de fabricación electrónica, la introducción de un nuevo producto o una variante suele requerir disponer de una placa física antes de preparar y ajustar los sistemas de inspección óptica La colaboración entre Siemens y NVIDIA pretende trasladar una parte importante de estas operaciones al entorno virtual. Para ello, las empresas están desarrollando un procedimiento que utiliza la información de diseño y fabricación de las placas para preparar los sistemas AOI antes de que comience la producción física. Este enfoque permitiría adelantar las actividades de configuración y calibración de los equipos de inspección.
También busca facilitar la introducción de nuevas variantes de producto sin necesidad de interrumpir la línea para realizar todas las tareas de preparación.
Teamcenter y Process Preparation X crean el gemelo digital de la PCBA
El flujo de trabajo desarrollado por ambas compañías parte de la integración de Siemens Teamcenter y Process Preparation X Teamcenter, la solución de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) de Siemens, proporciona información relacionada con el diseño de la PCB, la lista de materiales y los componentes electrónicos. A continuación, Process Preparation X valida, normaliza y reúne estos datos para construir un gemelo digital del ensamblaje de la placa de circuito impreso (PCBA).
NVIDIA Cosmos genera placas virtuales e imágenes sintéticas de defectos
Uno de los elementos principales de la colaboración es la utilización de NVIDIA Cosmos para generar representaciones visuales realistas de las placas electrónicas. El proceso parte de una placa de referencia virtual, conocida como golden board, que representa las condiciones correctas del ensamblaje.
A partir de este gemelo digital, NVIDIA Cosmos permite generar una representación fotorrealista de la placa de referencia y muestras sintéticas que reproducen tanto condiciones correctas como posibles defectos de fabricación.
Siemens utiliza NVIDIA Cosmos Data Factory para generar imágenes sintéticas de defectos en circuitos impresos. Estas imágenes están destinadas a facilitar la preparación y calibración de los sistemas de inspección antes de fabricar las primeras placas. La disponibilidad de datos sintéticos puede reducir la dependencia de muestras físicas durante las fases iniciales de configuración.
Inspección secundaria mediante IA para reducir falsas detecciones
La colaboración no se limita a la preparación virtual de los sistemas AOI. El flujo de trabajo también contempla la incorporación de una capacidad de inspección secundaria asistida por inteligencia artificial durante la producción. Cuando un sistema de inspección óptica automatizada identifica un posible defecto, esta segunda etapa puede ayudar a analizar la condición detectada. Su finalidad es contribuir a determinar si se trata de un defecto real o de una falsa detección, también denominada false call.
La combinación de preparación virtual, calibración con datos sintéticos e inspección secundaria pretende establecer un proceso conectado desde las primeras fases de ingeniería hasta el control de calidad en fábrica.
La fábrica de Siemens en Erlangen actúa como entorno de demostración
La Siemens Electronics Factory de Erlangen es el escenario elegido para demostrar las capacidades desarrolladas. La instalación participa como Customer Zero, denominación utilizada por Siemens para identificar el primer entorno de aplicación y evaluación de estas tecnologías. La fábrica proporciona el caso de uso industrial, el entorno productivo y los conocimientos técnicos necesarios para desarrollar y probar el flujo de trabajo. Se trata de una instalación caracterizada por una producción adaptable, con una elevada variedad de productos y procesos sujetos a cambios frecuentes.
Objetivos de reducción del esfuerzo de ingeniería y mejora de la calidad
El proyecto establece tres indicadores principales para evaluar las mejoras previstas.
85 %. Hasta un 85 % menos de esfuerzo manual de ingeniería en la generación de programas AOI
40 %. Más de un 40 % de reducción prevista de falsas detecciones
5 %. Más de un 5 % de mejora objetivo en el rendimiento de producción a la primera
El incremento del first-pass yield se refiere a la mejora del porcentaje de unidades que superan los controles de producción a la primera, sin necesidad de correcciones o reprocesamientos. Según Siemens, la combinación de estas mejoras permitiría acelerar la preparación de nuevas referencias y aumentar la calidad de los procesos de fabricación electrónica.
Siemens conecta el gemelo digital con la producción física
Mark Hindsbo, vicepresidente ejecutivo de software de operaciones de Siemens, ha destacado que la conexión entre el gemelo digital, la planta de producción y la inteligencia artificial permite abordar conjuntamente la productividad y la calidad. Según el directivo, la representación digital de la placa de referencia proporciona una base para preparar los procesos de fabricación mediante IA física. Hindsbo considera que este enfoque puede ayudar a los fabricantes de electrónica a introducir cambios de producción con mayor rapidez y reducir la necesidad de detener las líneas durante la preparación de los sistemas de inspección.
Por parte de NVIDIA, Rev Lebaredian, vicepresidente de simulación de IA física, ha señalado que los fabricantes no deberían necesitar esperar a disponer de la primera placa física para comenzar a preparar los procesos de inspección. La utilización de imágenes sintéticas de placas correctas y defectuosas constituye uno de los mecanismos previstos para adelantar estas operaciones.
Hacia una fabricación electrónica más adaptable mediante IA industrial
La colaboración entre Siemens y NVIDIA representa una aplicación del gemelo digital y la inteligencia artificial a las operaciones de inspección y control de calidad de placas electrónicas. La propuesta combina datos de ingeniería procedentes de Teamcenter, preparación de procesos mediante Process Preparation X y generación de imágenes sintéticas con NVIDIA Cosmos. A estas capacidades se añade una etapa de inspección secundaria asistida por IA destinada a analizar posibles defectos durante la producción.
El proyecto busca conectar las fases virtuales y físicas de fabricación para reducir la dependencia de prototipos, adelantar la configuración de los sistemas AOI y facilitar la introducción de nuevas referencias.
