ECAD と MCAD の一体化: 境界の薄れる 2 つの領域

今日の製品のほぼすべて — 自動車から産業機器、医療機器に至るまで — に、何らかのタイプの電子機器が組み込まれています。製品に電子部品が使われることによって、設計プロセスが複雑になります。これは、従来別々のものと考えられてきた 2 つの領域、つまり電子エンジニアリングと機械エンジニアリングを統合しなければならないためです。

より小さく、より高性能な製品を継続的に求める要求の高い消費者が増え、その流れに遅れをとらないように、エレクトロニクスはかつてなく速いスピードで開発および製造されるようになりました。電子機器の設計が複雑になるにつれて、電子設計と機械設計の調和を見出すことがますます重要になっています。複雑なエレクトロニクスをかつてない速いスピードで、そしてかつてない高い品質で設計するために、製造メーカーは設計プロセスを一体化し、電子と機械の境界線を、設計データがスムーズかつ効率的に流れるようにしなければなりません。製品開発チームの課題は、製品のスケジュールを順守しながら、相互の依存度がますます高くなる機械プロセスと電子プロセスを管理し、扱わなければならないことです。これらすべての要因により、設計の電子的側面と機械的側面の間の効率的な設計コラボレーションのニーズが増大する一方、より小さく機能性の高いパッケージングに対する需要により、これら 2 つの領域が設計のあらゆる段階で完全に同期する必要が生まれました。

現在の基板アセンブリには、多くの場合、外部ハードウェア (コネクタ、キーパッド、ディスプレイ) すべてが組み込まれており、製品ケース アセンブリではこれらがユーザーからきちんと見えるようになっています。その結果、パッケージングは単なるコンテナから緊密に統合された製品の一部分となりました。さらにその結果、製品のパッケージから内部のエレクトロニクスの物理的な側面がわかるようになっていなければならず、その一方、電子アセンブリ — 回路基板設計 — でパッケージ設計の物理的なスタイルおよび機能を考慮できなければならなくなりました。このため、機械設計と電子設計の統合は不可欠です。

ECAD 環境および MCAD 環境の間で双方向に設計データをやり取りすることができる設計ツールが、コラボレーションによる製品開発のための要件となりつつあります。ECAD 環境では、これは MCAD システムから 3D 部品データをインポートしてシームレスに統合し、基板アセンブリの精密な 3D 表現全体を MCAD システムに戻す機能を意味します。製品開発プロセスの早い段階で機械設計者に幅広い基板データを渡すことができるため、設計フローが向上し、機械設計段階でのプロトタイプ基板アセンブリの必要性が削減されます。製造メーカーは、自社の ECAD システムが部品レベルで 3D モデリングをサポートでき、精密な 3D 設計データをエクスポートできるようにしなければなりません。これは、機械環境と電子環境の間で必要なデータのやり取りを可能にし、コラボレーションによる MCAD と ECAD の共同設計を実現するためです。

メカトロニクス: 個別の設計手法の統合
この統合を一歩先へ進めると、メカトロニクス設計となります。「メカトロニクス」の定義は、さまざまな領域 — 機械、電子、コンピュータ、制御、システムの設計エンジニアリング – を統合するエンジニアリング システム設計です。設計の早い段階で、また設計サイクル全体で、製品の機械部品、電気部品、電子部品の設計を統合することは、スケジュールどおりに、また予算を超えずに、革新的な製品を設計し製造しなければならないという高まるプレッシャーにさらされた製造メーカーにとって重要になってきています。メカトロニクスのアプローチで開発を効率化するには、各領域の設計チームが、設計、プロトタイプ作成、開発に関して並行して作業し、継続的にコラボレーションを行わなければなりません。製造メーカーは、電子、機械、制御のシステム エンジニアリング間で設計データをリアルタイムに共有することを可能にする、コンカレントな設計およびシステム エンジニアリング プロセスを採用する必要があります。現在、多くの製造メーカーが、シミュレーション ソフトウェアを使用して統合に関する問題を検出して解消し、全体的なシステム パフォーマンスを実質的に最適化しています。これらのツールは、設計プロセス全体で機械および電子のサブシステムの間のやり取りをシミュレートします。

画像提供: It’s Our City

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