Der digitale rote Faden für elektrische Systeme

Der Digital Thread und seine Bedeutung für die Systementwicklung
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Der Umfang und die Komplexität von elektronischen und elektrischen Systemen in modernen Produkten wächst rapide. Um bei dieser Dynamik alle Abläufe und Zusammenhänge in einem modernen Produkt verstehen zu können, brauchen Ingenieure Zugang zu vollständigen und zusammenhängenden Informationen und Daten. Mit anderen Worten: Sie benötigen einen so genannten Digital Thread, also einen digitalen roten Faden, der die Zusammenhänge zwischen elektrischen und mechanischen Systemen möglichst vollständig abbildet.

Was ist ein digitaler roter Faden oder Digital Thread?

Sie haben diesen Begriff wahrscheinlich schon gehört. Aber der digitale rote Faden ist mehr als nur ein neuer Hype. Der Digital Thread soll vielmehr einen informationstechnischen Rahmen für einen vernetzten Datenfluss herstellen. Ziel ist es dabei, eine ganzheitliche, integrale Sicht auf alle Daten eines Produkts zu erhalten. Und zwar über seine Komponenten und den gesamten Lebenszyklus hinweg.

Der Digital Thread soll den einfachen Zugang zu Daten ermöglichen, die zuvor an verschiedenen und meist getrennten Stellen – häufig auch als Datensilos bezeichnet – abgelegt waren. Wenn Daten aber in Silos gehalten werden, ist es schwierig, sie für eine fundierte Analyse und Entscheidungsfindung zu finden und abzurufen. Der Digital Thread ist also ein Ansatz, der dem gesamten Team zu Gute kommt. Diese Erkenntnis setzt sich zunehmend durch und deshalb erkennen viele den Mehrwert dieser Methode für die Produktentwicklung.

Bis dato wurde der Digital Thread vor allem bei der Mechanik-Entwicklung angewandt. Maschinenbauingenieure haben den Wert eines kontrollierten Datenaustauschs im Rahmen eines solchen Frameworks bereits schätzen gelernt. Der Digital Thread ist aber auch auf elektrische und elektronische Systeme anwendbar. Lassen Sie uns deshalb über einige der Hauptmerkmale des Digital Threads sprechen und darüber, was sie für ein Entwicklungsteam leisten können.

Vernetzte Designobjekte

Der Digital Thread bietet einen Weg, die verschiedenen Ansichten auf ein Entwicklungsprojekts über verschiedene Disziplinen und Fachabteilungen hinweg zu verbinden. Eine Schlüsseleigenschaft eines echten digitalen Fadens ist seine Fähigkeit, Zusammenhänge zwischen verschiedenen Design-Elementen zu verfolgen.

Beispielsweise wird eine mechanische Hardwarekomponente in dreidimensionaler Geometrie dargestellt. Dieselbe Komponente kann an anderer Stelle, zum Beispiel in der Fertigung, auch als 2D-Zeichnung dargestellt sein. Der digitale Thread ermöglicht es, die Beziehung zwischen 3D- und 2D-Darstellung aufrecht zu halten und damit die Voraussetzung zu schaffen, dass Änderungen auf alle zusammengehörigen Elemente übertragen werden.

Es liegt auf der Hand, dass diese Vorgehensweise auch auf elektrische und elektronische Systeme übertragbar ist. In der Elektronik sind Schaltplan, PCB-Layout und die 3D-Ansicht der bestückten Platinen verschiedene Repräsentationen ein- und desselben Produkts. Wenn eine dieser Darstellungen geändert wird, muss diese Änderung an allen anderen Stellen durchgeführt werden. Ein digitaler Thread hilft dabei, solche Änderungen zu verfolgen und auf jede Design-Ebene zu übertragen.

Wie im Fall der mechanischen Hardware ermöglicht der digitale Faden auch hier Zusammenhänge und Auswirkung von Änderungen auf das Gesamtsystem zu erkennen. Jeder Beteiligte kann dadurch auf dem neuesten Stand bleiben. Besonders wertvoll ist dies während der oftmals chaotischen Work-in-Progress-Phase eines Produktlebenszyklus.

Iteratives Design mit Revisionen

Engineering ist seinem Wesen nach ein Prozess der Iteration.

Iteratives Design ermöglicht es Ingenieuren, neue Ideen schnell zu formulieren und auf ihre Machbarkeit zu untersuchen. Auf diese Weise können Probleme erkannt werden, bevor sie hohe Folgekosten verursachen. Man probiert eine Sache aus, sieht, ob sie funktioniert oder nicht, und lernt daraus. Dann versucht man etwas anderes und erzielt damit einen Erfolg.

Das geeignete Konzept zu finden, ist ein steiler Weg. Dabei werden neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie jeder Aspekt eines Entwurfs sowohl einzeln als auch im Zusammenspiel funktioniert. Dann kann man Lösungen finden, die alle Anforderungen sinnvoll und kosteneffektiv erfüllen.

Der Digital Thread ist eine leistungsfähige Methode für einen solchen iterativen Entwurfsprozess. Mit ihm können Ingenieure im Zeitverlauf verschiedene Versionen von sich entwickelnden Designobjekten zusammen mit den dazugehörigen Diskussionen und Entscheidungen verfolgen. Darüber hinaus dokumentiert der Digital Thread, wie miteinander verknüpfte Objekte sich zu verschiedenen Versionen voneinander verhalten.

Auf diese Weise kann jeder sofort sehen, was die neusten und aktuellsten Objekte sind. Aber es ermöglicht Ihrem Team auch, zu verstehen, was diese Designobjekte zu einem früheren Zeitpunkt waren. Der Digital Thread präsentiert eine vollständige Historie darüber, wie alle Komponenten Ihres Designs – selbst die mit komplexen Verknüpfungen – aufeinander referenzieren.

Trifft dies auf elektrische Systeme und Elektronik zu? Aber sicher! Mit einem digitalen Leitfaden wissen alle Beteiligten am Entwurfsprozess, dass sie das aktuellste Diagramm, das aktuellste Layout oder die aktuellste Leiterplattenbaugruppe vor sich haben. Wenn alle auf dem neusten Stand sind, fällt es leichter, fundierte Entscheidungen über die nächsten Schritte zu treffen.

Wie handhaben Sie den Digital Thread heute?

Ob Sie sich dessen bewusst sind oder nicht, Sie führen bereits einen Digital Thread. Sie verfolgen bereits, wie sich Ihre verschiedenen Designobjekte auf andere Teile des Systems auswirken. Dazu müssen Sie in der Lage sein, verschiedene Versionen zu verfolgen, während sie reifen und sich entwickeln.
Um den Erfolg Ihres Nachverfolgungsprozesses zu beurteilen, sollten Sie sich einige Fragen stellen:

  • Verfügen Sie über die richtigen Prozesse und Technologien, um den Zustand dieser Objekte den Mitarbeitern mitzuteilen, die im Moment nicht aktiv daran arbeiten?
  • Haben Sie die Möglichkeit, den neuesten Stand des Entwurfs mit anderen Ingenieuren zu teilen?
  • Können Sie ihn mit anderen in Ihrem Unternehmen teilen, die keine direkte Interaktion mit dem Entwickler dieser Objekte hatten?
  • Können Sie Einblicke in den Designprozess geben, die genügend Details enthalten, damit die Mitglieder Ihrer Organisation fundierte Entscheidungen über die nächsten Schritte treffen können.

Wenn Sie auf eine dieser Fragen mit „Nein“ geantwortet haben, gibt es gute Nachrichten: Sie können den Verlauf des digitalen roten Fadens in Ihrer Organisation verbessern.

Der Aufbau und die Aufrechterhaltung dieses unverzichtbaren Frameworks unterstützt jeden in der Organisation, vom Konstruktionsteam bis zur C-Suite. Es bietet eine konsistente Möglichkeit, den gesamten Designkontext sowie den aktuellen Status Ihres Entwurfs mitzuteilen. So können alle Beteiligten fundiertere, bessere und schnellere Entscheidungen treffen.

Zusammenfassung

  • Der digitale rote Faden ist mehr als nur ein hype. Er bildet ein Kommunikations-Framework, das eine integrierte Sicht auf den Datenfluss eines Produkts über seine verschiedenen Komponenten und seinen Lebenszyklus hinweg ermöglicht. In der Vergangenheit wurde der Digital Thread in der Mechanikentwicklung verwendet. Sein Einsatz ist auch beim Entwurf von elektrischen und elektronischen Systemen sinnvoll.
  • Der Digital Thread verbindet die Prozesse und Funktionen eines Produkts und bietet Ingenieuren eine Möglichkeit, Systemänderungen im Zeitverlauf zu verfolgen. Wenn es um den Entwurf eines elektrischen Systems geht, sollten Ihr Logikdiagramm, Ihr Formboard-Layout und Ihr 3D-Modell auf dem selben Stand sein. Mit Hilfe des digitalen Threads können Sie sicherstellen, dass alle Änderungen auf alle Ebenen eines komplexen Designs übertragen werden. So sparen Sie und Ihr Team später Zeit und Nerven.
  • Der Digital Thread ist auch für den iterativen Designprozess von großem Wert, da er verschiedene Versionen der sich im Laufe der Zeit entwickelnden Designobjekte verfolgt. Er verfolgt auch, wie miteinander verbundene Komponenten in Beziehung zueinander stehen und wie Änderungen an einem Objekt ein anderes beeinflussen können. Wenn Sie den Designprozess im Laufe der Zeit betrachten, bietet der digitale Thread eine vollständige Historie Ihres Designs. Sie und Ihr Team können bei Bedarf jederzeit darauf zurückgreifen.
  • Wahrscheinlich arbeiten Sie bereits mit einer Art Digital Thread. Es kann jedoch sein, dass Sie sich dessen nicht einmal bewusst sind. Möglicherweise verwenden Sie auch nicht die modernsten Technologien und Verfahren, die Ihnen eine einfache Handhabung ermöglichen. Unabhängig davon, ob Sie mechanische Hardware oder elektrische Systeme entwerfen, wird der Einsatz des digitalen Threads zu einem integralen Bestandteil des Designprozesses. Sie haben die Möglichkeit, den digitalen Faden in Ihrem Unternehmen zu verbessern, indem Sie diesen unverzichtbaren Kommunikationsframework pflegen, um die Entscheidungsfindung im gesamten Unternehmen zu unterstützen.
Chad Jackson
Chad Jackson
Chief Analyst and CEO of Lifecycle Insights
Chad Jackson is the Chief Analyst and CEO of Lifecycle Insights. He leads the company’s research and thought leadership programs, attends and speaks at industry events, and reviews emerging technology solutions. Chad’s twenty-five-year career has focused on improving executives’ ability to reap value from technology-led engineering initiatives during the industry’s transition to smart, connected products.
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