360 fokos fordulat

Egyre gyakrabban látunk olyan videókat, amelyek 360 fokban körbe forgathatók. Már megszokhattuk a különböző panorámafotókban vagy térképek utcakép fotóin a teljes körbetekintés lehetőségét. Azonban amikor mindez megelevenedik, és leszáguldhatunk a Kitzbühel egyik leghíresebb lesiklópályáján, és a világ egyik legjobb síelője szemszögéből követhetjük videón végig a futamot úgy, hogy közben bármilyen irányba forgathatjuk a nézőpontot teljes szabadsággal, még ma is lélegzetelállító látvány. Mi jöhet még?

Régóta a hétköznapok része a 3D-grafika, a 3D-vizualizáció, legyen szó szórakozásról vagy munkavégzésről. Könnyen találunk példákat mindkét területről, elég csak a 3D-s számítógépes játékokra, vagy az egyre szélesebb körben elterjedő 3D-mozifilmekre, illetve az építészet és a termékfejlesztés területén több évtizede alkalmazott technológiákra gondolni. Az elektronikai CAD-rendszerekben sem új találmány a 3D, hiszen már régóta elérhetőek a megtekintő funkciók, azonban az elvárások jelentősen megváltoztak az elmúlt években.
A fejlesztési folyamatok egyre komplexebb és egyre átfogóbb feladatköröket szabnak a mérnökökre. A költségcsökkentés és a hatékonyságnövelés miatt megszűnt a specializálódás, azaz egy hardvermérnöknek mindenhez értenie kell. A teljes fejlesztési folyamatot ismernie kell, és – a legtöbb esetben – végig kell kísérnie (vagy legalábbis összehangolnia) a különböző területek feladatait. A megváltozott körülmények mellett a kor szakmai és műszaki követelményei is gyorsuló ütemben fejlődnek. Napjainkban az újabbnál újabb funkciókon kívül a forma és látvány is alapvetően meghatározza a felhasználói élményt – és ezzel együtt a fejlesztés alapjait. A formaterv által definiált peremfeltételeknek megfelelően kell elkészíteni a funkcióleírást teljesítő elektronikát.

Fotorealisztikus összeszerelés PADS 3D-ben

Növekvő technológiai követelmények

A számok jól mutatják, milyen gyorsuló változáson megy át az elektronikai ipar. A Mentor Graphics 1988-ban elindított „Technology Leadership Awards” versenye mára az EDA^[1]-ipar egyik legrangosabb eseménye, melynek megnyerése az egyik legnagyobb elismerés szerte a világon a hardvermérnökök számára. Az évtizedek során beérkezett pályázati anyagok összevetése azt mutatja, hogy az elmúlt 5 évben – lényegében változatlan rétegszám mellett – 29%-kal csökkent az áramköri lapok területe, és ami talán még ennél is érdekesebb, hogy közben 25%-kal nőtt az alkatrészsűrűség. Egy kicsit nagyobb távlatból visszanézve, az elmúlt 20 év során a vezetékek szélessége 40%-kal, míg a teljes terület 50%-kal csökkent.

Az ECAD-MCAD új korszaka

Ma már a hardvermérnökök gyakran találják szemben magukat elektromechanikai feladatokkal, melyek jelentős erőforrást igényelhetnek, és kitolhatják a termék piacra kerülésnek idejét. Ezek közé tartozik többek között a gépészeti feltételek integrálása, illetve azok érvényesítése a NyÁK tervezése során. Hasonlóan kritikus, hogy a külső peremfeltételek megtartásával helyezzük el az áramköri lapot a termékházban, azaz egyszerre kell megvalósulniuk mind az elektronikai alkatrészekre, mind a gépészeti elemekre vonatkozó előírásoknak. 

Annak érdekében, hogy megelőzzük a hasonló költséges és időigényes módosításokat, integrált fejlesztési folyamatra van szükség. El kell érni, hogy már a layout-fázisban is képes legyen a rendszer a gépészeti követelmények megtartására, valamint biztosítsa a hatékony és adatvesztés nélküli kétirányú kommunikációt az ECAD^[2]- és MCAD^[3]-környezetek között. Éppen ez a két terület az, amiben a legújabb 3D-eszközök technológiai jelentősége kirajzolódik. 

A fejlett 3D-eszközök alkalmazásával nemcsak átfogóbb képet alkothatunk a tervezési folyamatról, hanem nagyobb befolyást is gyakorolhatunk rá, továbbá ez a kezdeti elképzelés a még pontosabb megvalósítás lehetőségét teremti meg a fejlesztőmérnökök számára. Természetesen a 3D-funkciók nem helyettesítik a különböző területek közötti mérnöki egyeztetést, de a hatékonyabb és gyorsabb kommunikációval lerövidíti a tervezési ciklusokat és csökkenti az iterációs lépések számát.

PADS MCAD Collaborator

A 3D Layout feltételei

A 3D-fejlesztői környezetben időben azonosítani tudjuk a terv kritikus területeit, azaz a felmerülő elektromechanikai kihívásokat a folyamat részeként kezelhetjük. Megnyílt a lehetőség olyan idő- és költségnövelő tényezők elhárítására, melyekre eddig csak azután derült fény, hogy a kész terveket átadtuk a gépésztervező-csoportnak, sőt, nemritkán csak a prototípus összeszerelését követően. Ehhez természetesen, nem elég egy – a 2D-s tervadatok felhasználásával megalkotott – 3D interpretáció. Sokkal inkább a terv egy valósághű, fotorealisztikus megjelenítésében kell gondolkodni, ami azt mutatja meg, hogy hogyan fog kinézni a legyártott áramköri lap.
Egy megfelelően felépített 3D-fejlesztőkörnyezet egyik kulcsa és legmeghatározóbb eleme a rendelkezésre álló alkatrészmodellek minősége. Az alkatrészszerkesztők „varázsló” funkcióival ma már gyorsan és könnyen létre lehet hozni alkatrészeket 2D-s környezethez. Ugyanez teljesen más történet a 3D esetében. Először is szükség van egy gépész tervezőre, aki ismeri és jól tudja kezelni az adott MCAD-rendszert. Értelemszerűen ehhez rendelkezésre kell álljon az a bizonyos gépészeti CAD-rendszer is, amiben – a megfelelő tudás birtokában – a mérnök megtervezi az adott alkatrészt, majd hozzáadja az alkatrészkönyvtárhoz. Ez az út megfelelő eszközök és erőforrások hiányában nem feltétlenül érhető el kisebb projektalapú vagy önálló fejlesztőmérnökök számára. Szerencsére ma már a legtöbb gyártó mellékel modelleket az alkatrészekhez, melyeket STEP-formátumban letölthetünk a weboldalukról.

Kényszerek kezelése 3D-felületen

Néhány bekezdéssel korábban azt állítottuk, hogy egy – a kor követelményeinek megfelelő – 3D-fejlesztőkörnyezet képes már az elrendezéstervezés során is figyelembe venni a gépészeti követelményeket. Egy ilyen szintű együttes tervezés megvalósításának kulcseleme a gépészeti paraméterek meghatározása, valamint azok alkalmazhatósága az ECAD-rendszerben. Ugyanakkor a felhasználhatóságot és a kezelhetőséget is szem előtt kell tartani. Éppen ezért a legjobb, ha a 3D vonatkozó szabályait ugyanazon a felületen keresztül lehet rögzíteni, amin keresztül az elektronikára vonatkozó kényszereket is. Azonban önmagában nem elég rögzíteni ezeket a kényszereket, megfeleltetésük még fontosabb feladat. Ezért is van jelentős szerepe egy olyan valósidejű 3D-tervezési-szabály-követő (online 3D DRC) eszköznek, amely akár grafikus felületen keresztül is jelzi a legapróbb eltérést is a rögzített kényszerektől.

PADS 3D Layout

Adatforgalom

Ami talán az egyik legnagyobb eltérést mutathatja a különböző 3D Layout-eszközök összehasonlítása során, az az MCAD-rendszerekkel való kommunikáció és az együttműködés minősége. Még ma is gyakori és elterjedt formátum a rendszerek közötti adatok közvetítésére az IDF, ami azonban csak statikus kommunikációt tesz lehetővé. Ennél a módszernél egy egész adatbázisnyi információ állományában kell megtalálnia az egyik félnek a másik fél által eszközölt módosításokat, majd ezt követően azokat beemelni és érvényesíteni a saját fejlesztői környezetében. Ezzel szemben az integrált ECAD/MCAD-együttműködés már a fejlesztés kezdetétől összehangolt munkát tesz lehetővé, és adatvesztés nélküli, kétirányú kommunikációt valósít meg, amin keresztül jobban érvényesíthető a befolyás a tervezői szándék megvalósításához, és végső soron magasabb minőségű tervet eredményez.

Túl a tervezésen

Nem könnyű feladat egy fejlesztőmérnöknek, hogy 2D-s vázlatok segítségével adja át a gyártónak azt az információt, ahogy a fejében a terv egy egységgé alakult. Egy részletes, valósághű 3D-PDF sablon hasznos eszköz abban, hogy a gyártó is nagyobb rálátást nyerjen a tervezői elképzelésre a NyÁK végső formáját illetően. Ez nemcsak a gyártói kommunikációt javítja, hiszen ha a fogadóoldal nem képes a STEP-formátumot kezelni, még mindig készíthetünk 3D-PDF- vagy akár JPG-változatokat, melyek lényegében mindenki számára befogadható formátumok. Képzeljük el, mekkora előnyt jelent egy eszköz, ha ez a fogadó épp a megrendelő.

MeCoDeS – ECAD/MCAD-integráció

Személyre szabott megoldások

Pontosan ezek azok a szempontok, amelyek mentén ECAD/MCAD-megoldásainkat fejlesztjük. A gépész és elektromos rendszerek közötti kétirányú kommunikációt az EDMD-, valamint IDX-protokollok alkalmazásával úgy oldjuk meg, hogy nem kényszerítjük a felhasználót a saját fejlesztői környezetének elhagyására. Mind a gépész, mind az elektronikai tervező a saját jól ismert rendszerén belül dolgozhat. Egyedi, személyre szabott rendszereink hátterét többek között a Mentor Graphics és a Mecodes eszközei szolgáltatják.
Piacvezető ECAD-megoldásaival biztos hátteret jelent a Mentor Graphics. A legismertebb és legelterjedtebb PADS-termékcsaládja a közelmúltban éppen ezekre az ECAD-MCAD „határterületi” kihívásokra reagálva újult meg. Valamennyi konfiguráció részei az új high-end 3D-technológiák és a fotorealisztikus megjelenítő eszközök, esetenként 3D-layout-funkciókkal kiegészítve.
Az EDMD Solutions Kft. a kor növekvő kihívásait szem előtt tartva olyan megoldásokat nyújt mind az ECAD‑MCAD-együttműködés, mind az ECAD-megoldások területén, melyek a tervezési idő csökkentése és a hatékonyabb erőforrás-kihasználás mellett magasabb minőségű fejlesztést eredményeznek.

Fülöp Attila - EDMD Solutions Kft.

1087 Budapest Könyves Kálmán krt. 76.
Tel.: +36 1 461 9000
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.edmd.hu

Még több EDMD Solutions

Címkék: MCAD | Mecodes

_____________

^[1] Electronic Design Automation – automatizált elektronikai termékfejlesztés.
^[2] Electronic Computer Aided Design – egy termék elektronikai funkcióinak számítógéppel támogatott tervezése.
^[3] Mechanical Computer Aided Design – egy termék mechanikai konstrukciójának számítógéppel támogatott tervezése. (A szerkesztő megjegyzése: az ECAD és MCAD gyakran szorosan összefügg, a tervezés során mindkét típusú tervezési folyamatban figyelembe kell venni a másik tervezési szempontjait. Ez ugyan a két tervezési fázis egymás utáni végrehajtásával is érvényesíthető, de napjainkban a termékek piacképes állapotra fejlesztésének gyors végrehajtására egyre nagyobb a piaci nyomás, ami a két folyamat egyidejű végrehajtását követeli meg. Ez utóbbi viszont csak a kétféle tervezési folyamat közötti dinamikus és valós idejű kölcsönhatással, az ECAD és az MCAD együttműködésével valósítható meg.)