Ismerős mondat? Akkor Ön igazán a bőrén érzi, hogy az elmúlt években az FPGA/NYÁK-tervezés területén nagyot fordult a világ az elektronikai tervezőmérnökökkel. A megnövekedett feladatokat egyre szélesebb körben és kisebb csoportokban oldják meg, és a tervezési folyamat egészét kell végigkísérni. Nem mindegy, milyen eszközöket választunk a feladatok támogatására

A kihívás – mikor egy kézben összpontosul minden

Az FPGA/NYÁK-tervezés területén még a nagyvállalatoknál is a kisebb, sok esetben szeparált felhasználói csoportok a jellemzőek. A kiscsoportoknál a költségcsökkentés és a nagyobb hatékonyság érdekében megszűnt a specializálódás, egy hardvermérnöknek mindenhez kell értenie, a tervezés teljes folyamatát legtöbb esetben neki kell elvégeznie, végigkísérnie, de mindenképpen kézben tartania. Ez egy állandónak mondható folyamat esetében is komoly kihívást jelent a mérnököknek, nem beszélve az elektronikáról, ahol akár egyetlen fejlesztési folyamaton belül is jelenhet meg új, fejlettebb komponens.

A mérnököknek a termékfejlesztés során egy kézben kell tartaniuk a teljes tervezési folyamatot a kapcsolási rajz készítésétől, a layouttervezésen át, a megfelelő teljesítmény, élettartam elérésén keresztül az alacsony elő­állítási költségek mellett történő gyártásig, melynek eredménye a magas minőségi elvárásoknak megfelelő termék. A feladat elvégzése kevésbé komplex esetben megoldható egyszerűsítésekkel. Nagyobb fejlesztendő termékszám, vagy kicsit is komplexebb megoldások esetén a hatékonyság, a gyors piacra kerülési idő és a minőség csak a megfelelő tervezési eszközök alkalmazásával lehetséges. A tervezést segítő eszközök csak akkor támogatják hatékonyan a felhasználókat, ha mögöttük egy átgondolt, strukturáltan felépített, optimalizált tervezési és gyártási folyamat áll. A cél minden esetben a „correct-by-construction" elv megvalósítása, melynek megfelelően már a tervezési fázisban elejét kell venni a lehetséges konstrukciós hibáknak és ki kell szűrni azokat.

A katalógusok ereje

Ember legyen a talpán, aki képes átlátni, követni a gyorsan változó elektronikai komponenseket. A tervezésben általában, de az elektronikai tervezésben biztosan állíthatjuk, hogy a komponenskatalógusok nélkül nem készülhet a kor elvárásainak megfelelő terv és így termék sem. Alapvetően két kihívással kell szembenézni a katalógusok esetében. Az egyik azok felépítése, és ez a könnyebb feladat. Sokkal nehezebb kérdés az elemek változásának lekövetése és így a katalógus naprakészen tartása. Ezt megfelelő informatikai eszköz nélkül lehetetlen napjainkban hatékonyan elvégezni.

Katalóguselem megjelenítése kapcsolásirajz- és layoutmodulban

Mivel minden fejlesztés során a katalógusból kiválasztott elemek kerülnek felhasználásra, rendkívül fontos, hogy az adatbázis hibamentes legyen, tartalmazzon minden információt, ami az egyes tervezési fázisok során szükséges. Nem elegendő például egy komponens esetében az első lépéshez csak a kapcsolási rajzhoz készített szimbólumot feltölteni és hagyni, hogy a mérnökeink a további információkat majd akkor töltsék fel, amikor szükségük lesz rá. Hosszú távon időveszteséggel kell számolni, nem beszélve a feleslegesen beépített hibázási lehetőségről.

A katalógusokat magasabb szinten használó hardvermérnökök – amennyiben a tervezőeszköz lehetővé teszi – saját, intelligens katalógusokat készíthetnek nem csupán egyedi komponensekről, hanem többször használt panelekről, komponensegységekről.

A tervezési szabályok a csökkenő költségekért és tervezési időért

A mérnökök alapvetően szabálykövetők, el kell fogadniuk a fizika és a természet törvényeit, és talán pont ezért nem szeretik, ha tervezés közben megkötik a kezüket további előírásokkal. Ha jobban belegondolunk, akkor a tervezési szabályokat minden cég és minden mérnök használja. Van, ahol ezt jobban dokumentálják (ellenőrző lista, rögzített irányelvek formájában), de van, ahol kevesebb energiát fordítanak erre, hiszen „ezt mindig így szoktuk csinálni...". Egy tervezőeszköz a szabályok alkalmazását és azok betartását képes megtámogatni, felgyorsítva a folyamatot, magasabb minőségi elvárásoknak való megfelelés mellett.

A tervezési szabályok elengedhetetlen eszközei egy profi hardvermérnöknek, amelyek többek közt lehetővé teszik, hogy egy projekten belül dolgozó mérnökök azonos elvek szerint építsék fel termékeiket. Nemcsak azonos építőelemeket lehet használni, hanem komplett egységek újrahasznosítása is megvalósítható a tervezői szabályok és a katalógusok tudatos használatával. A darabszám növekedése pedig a költségcsökkentésben segíti a vállalatot, nem beszélve a lerövidülő tervezési időről.

A magas minőségi elvárások felé történő lépés, amikor a tervezési szabályok segítik a mérnököt abban, hogy vállalatvagy megrendelőspecifikus gyártási előírások teljesüljenek már a tervezés fázisában. Példaként: ha a biztonsági távolságok előre definiálásával a komponensek elhelyezésének pillanatában biztosítható azok helyes és helytakarékos elhelyezése, úgy a végső ellenőrzési lépések száma is drasztikusan lecsökkenthető.

Számos más eset is felhozható a tervezési szabályok alkalmazására, melyek akár már a munka közben segítik a tervező munkáját, de ellenőrző eszközök révén akár utólag is minősíthető egy elkészült terv.

Gyorsan, jót!

A megfelelően felépített katalógus és a tervezési szabályok használatával számos hibalehetőség már a tervezés fázisában kiszűrhető, de nem minden. Felhasználási terület és komplexitás kérdése, hogy a további ellenőrzések a fizikai prototípusokon történjenek-e, vagy érdemes virtuális teszteket, szimulációkat végezni.

Napjaink kihívásainak megfelelően nem az elektronikához tervezik meg a burkolatot, hanem a formaterv által definiált peremfeltételeknek megfelelően kell elkészíteni a funkcióleírást teljesítő elektronikát. A megváltozott folyamatok miatt a hardvermérnökök és a terméktervezők/gépészek közötti együttműködés kihagyhatatlan lépés. Késő, ha mindkét terület elkészíti a prototípusát és akkor kezdődnek az egyeztetések a módosításokról. A két területen jellemzően használt tervezőeszközök több lehetőséget is kínálnak az együttműködésre. Cél minden esetben a lehető legtöbb információ átvitele egy rendszerbe és a szükséges vizsgálatok elvégzése a fizikai prototípusok legyártása előtt. Az együttműködés leghatékonyabb módja, ha a tervezési folyamat bármely pillanatában kétirányú kommunikáció valósítható meg a partnerek között.

Termikus szimuláció

További alapszintű vizsgálatnak tekinthetők a jelintegritás- és termikus vizsgálatok, melyek alapszintű elvégzésére alkalmas eszközök rendelkezésre állnak már a desktop ECAD-rendszerekben is. A szimulációs eszközökkel a hardvermérnökök képesek a tervezési fázisban felderíteni a kritikus helyeket és így szükség esetén változtatni a terveken. A gyártási szabályok ellenőrzésére külön eszközkészlet áll rendelkezésre, melynek segítségével a vállalat gyártástechnológiájának peremfeltételeit ellenőrzik a tervezési fázisban. Az átgondolt ellenőrzési rendszer lehetővé teszi, hogy az elkészült tervek esetében a gyárthatatlanságból eredő hibák száma jelentősen csökkenjen, számos esetben meg is szűnjön.

Gyárthatóság (DFM)-vizsgálat

Melyiket válasszam?

Napjaink hardvermérnökeinek komplex és szerteágazó feladatokat kell elvégezniük. A komplexitás mellett magas elvárások fogalmazódnak meg a termék minőségével és gyors piacra kerülésével kapcsolatosan, mindez versenyképes áron. A mérnökök munkáját egy jól kiválasztott tervezőeszköz nagymértékben megkönnyítheti, hatékonyabbá teheti. A hatékonyabb eszköz használatával a mérnököknek több ideje jut a tervek alaposabb, átgondoltabb kivitelezésére. Az egyes, tervezést segítő eszközök között jelentős különbségek vannak. A kiválasztás során javasolt kidolgozni a vállalat igényeit tükröző szempontrendszert és a kiválasztás során ennek megfelelően értékelni a szóba jöhető megoldásokat. Egy vállalat akkor realizálhat költségcsökkentést, ha a kiválasztott, folyamatait támogató eszközökkel képes termékeit rövidebb idő alatt, az elvárt minőségi elvárásnál magasabb szinten és a lehető legalacsonyabb előállítási költségek mellett piacra juttatni.

Az EDMD Solutions honlapja