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Exemples de collaboration multidisciplinaire dans la conception de circuits imprimés

on 13 juin 2019

Les produits électroniques sont conçus en utilisant un système de développement, souvent très complexe car hétérogène, au sein duquel travaille une multitude de disciplines différentes insérées dans des équipes de travail spécialisées. Pour que le produit soit compétitif, à la fois en termes de réalisation et de coût, ce système doit être optimisé afin que la collaboration entre les différentes disciplines soit maximale et aboutisse aux meilleurs résultats. Il est donc essentiel que les différents domaines – mécanique, électronique et électrique – travaillent ensemble efficacement.

Cela nécessite de dépasser l’approche traditionnelle, basée sur la division entre des groupes travaillant généralement de manière autonome et ne se réunissant qu’à la fin du processus pour valider le système global. C’est un problème culturel, mais pas uniquement. En effet, ceux qui ont essayé de collaborer ont souvent dû faire face à l’incompatibilité des outils, à l’absence de plateformes de révision communes et à des contraintes dues à des systèmes incompatibles entre eux.

Le prix d’une collaboration inefficace

Les organisations traditionnelles créent généralement des « silos » distincts pour chaque spécialisation de la conception, où la collaboration est basée sur des processus manuels lents. Ceux-ci incluent des systèmes tels que des tests sur papier, l’utilisation du téléphone, des emails, etc, sans qu’il ne soit possible de maintenir un flux numérique continu entre les différentes disciplines. Mettre un produit complexe sur le marché plus rapidement nécessite une intégration plus complète du matériel électronique, des logiciels, du câblage et de l’infrastructure mécanique. Ces échanges multi-domaines plus rapides sont nécessaires afin d’optimiser et de différencier le produit final.

De plus, l’augmentation du nombre d’équipes réparties géographiquement fait davantage ressortir les lacunes des processus de collaboration existants.

La séparation entre différentes disciplines dans la conception de circuits imprimés

Il est clair que ce type d’organisation engendre un niveau d’intégration insuffisant, dans lequel les outils de collaboration sont constitués de normes inappropriées au contexte, tels que Powerpoint, Excel et Visio, ou de certaines automatisations personnalisées. Dans les domaines les plus particuliers de la conception des PCB des formes de collaboration spécifiques se sont développées, mais elles restent insuffisantes pour une collaboration entre différentes disciplines.

Selon une étude réalisée par Aberdeen, 53% des entreprises ayant des performances moyennes ont besoin de ressources supplémentaires pour atteindre leurs objectifs lors du lancement de nouveaux produits sur le marché. Dans environ un tiers de ces entreprises (32%), les managers estiment que le manque de collaboration est l’une des principales causes de l’échec des objectifs.

Une collaboration « optimisée » nécessite une transformation qui, à travers un flux numérique continu, affecte toutes les disciplines et tous les processus, depuis la définition des exigences du produit jusqu’à la production. Cette transformation réduit le besoin d’interventions manuelles, favorise la collaboration et améliore la transparence entre les différentes disciplines. De plus, cette approche supprime les barrières entre les équipes et les disciplines pour permettre une conception simultanée, dans laquelle l’électronique est intégrée au flux de travail global de développement du produit. Cela permet aux entreprises d’arriver sur le marché plus rapidement et avec de meilleurs produits.

Dans les exemples suivants, nous verrons comment la continuité du flux numérique permet à différents spécialistes de collaborer déjà au sein de leurs propres applications.

Collaboration ECAD/MCAD

La collaboration entre la CAO électronique et la CAO mécanique est parmi les plus importantes. Elle est rendue fluide et immédiate lorsque les deux types d’outils sont intégrés, comme Xpedition avec NX ou PADS avec Solid Edge par exemple. L’intégration permet d’optimiser le produit en fonction de la forme, sur la base de la qualité et de la performance. Les équipes peuvent travailler sur différents scénarios de conception avant d’arriver à la version finale. Lorsque les concepteurs électroniques peuvent utiliser le modèle 3D, toutes les interférences sont contrôlées directement, sans étape supplémentaire.

Dans cette courte vidéo, nous pouvons voir un exemple d’intégration entre Xpedition et NX :

Collaboration électronique/câblage

Un autre exemple est la collaboration entre l’électronique et le câblage électrique associé. Un câblage électrique peut relier plusieurs circuits imprimés dans un même boîtier ou encore le câblage peut être plus complexe et relier plusieurs systèmes entiers les uns avec les autres dans des secteurs tels que l’aérospatiale, l’armée, l’automobile ou le secteur industriel par exemple.

Les solutions Siemens permettent aux concepteurs de systèmes de définir des modèles fonctionnels à partir de prérequis, de les diviser en architectures EE (Electrique/Electronique) optimisées et donc de co-concevoir chaque domaine dans des environnements intégrés. Il est également possible de gérer et d’optimiser des systèmes matériels complexes avec plusieurs cartes et connexions via des connecteurs et des câbles, ainsi que des systèmes matériels distribués connectés au câblage.

Dans le cas de systèmes multi-cartes, il est nécessaire de concevoir le câblage entre les cartes et vers les éléments électromécaniques externes, tels que les capteurs et les actionneurs. Le câblage a la caractéristique d’être bidirectionnel et intégré à la CAO mécanique. Son rôle est fondamental afin d’assurer une définition précise et fiable des chemins des signaux et afin d’optimiser le poids et la taille des appareils.

Dans cette vidéo, nous pouvons voir un exemple de conception de câblage dans Xpedition :

Autres domaines de collaboration

D’autres formes de collaboration multidisciplinaire peuvent inclure les cas suivants :

Co-conception PCB / FPGA

L’optimisation I/O de FPGA multiples est possible dans le contexte du PCB, dans un environnement “correct-by-construction” qui tire parti des règles du fabricant de FPGA.

Optimisation du package PCB / IC

Il est possible d’optimiser l’I/O des circuits imprimés dans un processus efficace et prévisible et d’obtenir un flux flexible et multidirectionnel pour l’optimisation de die, de boîtiers ou de circuits imprimés.

Design to manufacturing

Il est possible d’obtenir un processus simplifié de lancement de nouveaux produits (NPI), facilité par une validation DFM simultanée et un modèle de produit complet pour une intégration directe dans les processus de production.

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Les Meilleures pratiques pour les responsables de la conception des circuits imprimés

Toutes les données, en français, issues du rapport du groupe Aberdeen sur les caractéristiques des groupes de projets qui obtiennent les meilleurs résultats en termes de respect des délais, de budget et de succès sur le marché.

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