Elektroniikkaa on kaikkialla, kaikilla toimialoilla. Mitä se tarkoittaa vuodelle 2024 ja sen jälkeen? Siemens Digital Industries Softwaren Alan Porter visioi, mihin digitalisaatio ja tekoäly ovat elektroniikkayrityksiä viemässä.

Nykyään markkinoilla valmistetaan erilaisia tuotteita eri toimialoilla, mutta niille kaikille on yhteistä elektroniikka. Terminologia voi olla erilainen, esimerkiksi autoissa prosessori on ECU ja matkapuhelimessa CPU; mutta kutsumme sitä miksi tahansa, ne kaikki on suunniteltu, valmistettu, testattu ja yhdistetty lopputuotteeseen samalla tavalla.

Elektroniikka voi tarkoittaa piiriä kortilla, korttia moduulissa, moduulia järjestelmässä, järjestelmää järjestelmien järjestelmässä – näillä kaikilla eri hierarkian tasoilla siru on perusta. Olipa tuote mikä tahansa, elektroniikka on ratkaisevan tärkeä järjestelmän koko elinkaaren kannalta. Sirut ovat osa tätä jatkumoa. Monet suuret yritykset kehittävät nykyään tuotejärjestelmiä, jotka kattavat eri toimialoja. Laitteen ja tuotteen monimutkaisuuden lisääntyminen ei näytä olevan hidastumassa.

Tämän päivän haasteet voivat olla huomisen mahdollisuuksia

Millaisia haasteita yritykset kohtaavat tässä ympäristössä tänään ja lähitulevaisuudessa? Tulevan ammattitaitoisen työvoiman puutteen lisäksi elektroniikkavalmistajat joutuvat laajentumaan uusille markkinoille, varmistamaan laadukkaat tuotteet samalla kun käsittelevät lisääntyvää monimutkaisuutta, toimitusketjun epävakautta ja joustavuutta sekä vähentävät ja hallitsevat hiilijalanjälkeään sisäisesti ja ulkoisesti tuotteen koko elinkaaren ajan. Turvallisuuskysymykset ja laitteiden kutistuminen lisäävät haasteita.

Esimerkiksi jokaisessa kannettavassa elektroniikkalaitteessa on akku - ei vain ajoneuvoissa, lentokoneissa tai droneissa. Akkuja on kaikkialla, ja niitä tarvitaan eri määriä, eri kokoja ja eri kemioihin perustuvia. Kulutuselektroniikan volyymit ovat valtavia muihin toimialoihin ja markkinoihin verrattuna. Mielestäni tämän alueen haasteet ja mahdollisuudet jäävät usein huomiotta tai niitä pidetään itsestäänselvyytenä.

Ei sinänsä halua valittaa Applesta, mutta äskettäinen iPhone 15:n ylikuumeneminen oli ohjelmisto-ongelma, ei laitteiston. Kyse ei ollut elektroniikasta. Tuotteen julkaisun jälkeen oli tilanteita, joissa jotkut ihmiset käyttivät akkua ja piirejä ylikuormittavia sovelluksia. Tätä ongelmaa ei otettu huomioon, kun laitteisto simuloitiin ohjelmistolla. Jos simulaatioita tehtiin erilaisilla ääritapauksilla, ohjelmistojen vaikutukset laitteistoon olisi huomattu ennen julkistusta, eikä mitään julkista ongelmaa olisi syntynyt.

Nykyään on vaikeaa suorittaa simulaatioita ja varmistaa, että oikea ohjelmistoversio on yhdistetty oikean laitteistoversion kanssa. Esimerkiksi ohjelmisto saattaa olla päivitetty, mutta simulointi suoritettiin laitteistolle ilman viimeisintä päivitystä laitteiston suunnittelussa tai komponenteissa. Tämä on synkronointiongelma, joka voidaan ratkaista tuotteen elinkaaren ja tiedonhallinnan avulla.

Näistäkin haasteista huolimatta ohjelmistolähtöisyys voi avata uusia markkinoita tuotevalmistajille, koska se sisältää ominaisuuksia ja ominaisuuksia, joita voidaan lisätä ja optimoida tuotteen elinkaaren aikana.

Tekoälyn potentiaali

Elektroniikkateollisuus käsittelee edelleen viimeisen kolmen vuoden aikana tapahtuneita globaaleja muutoksia. Jotkut niistä jäävät elämään, mutta uusia mahdollisuuksia on jo näköpiirissä. Lisätyn ja virtuaalitodellisuuden teknologiat sekä tekoälysovellukset voivat dramaattisesti muuttaa tapaamme valmistaa tuotteita.

Tekoäly ei ole mikään uusi asia. EDA-yritykset ovat käyttäneet tekoälyä ja ML:ää vuosia auttamaan monimutkaisissa tehtävissä ja analysoinnissa, hyödyt kasvavat merkittävästi, kun tekoälyä lisätään metaversumiin ja pilveen. Yksi suurimmista jäljellä olevista haasteista on kuitenkin varmistaa, että oikeat algoritmit toteutetaan vastaamaan kunkin toimialueen ainutlaatuisiin tarpeisiin: ohjelmistoihin, sähköisiin ja mekaanisiin tarpeisiin.

Tekoälyn täyden potentiaalin hyödyntämiseksi sitä ei voi käyttää itsenäisenä työkaluna, vaan se on sisällytettävä yrityksen digitalisointistrategiaan. Liittämällä sen osaksi yleistä digitaalista muutosta yritykset voivat varmistaa, että ne ovat yhdistäneet käytettävyyden, todennettavuuden ja analyysin oikean yhdistelmän tuodakseen todellisia parannuksia suunnitteluprosesseihin eli suunnitteluun, testaamiseen, verifiointiin, valmistukseen ja saavuttaa lopulta suljettu, kypsä prosessi.

Matkalle kohti digitaalisen muutoksen kypsyyttä

Asiakkaamme katsovat, mitä he voivat realistisesti tehdä lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. Digitaalisen kaksosen hyödyntämisen, toimialueiden yhdistämisen ja tuotteen koko elinkaaren hallinnan on oltava kehittyvä vaiheittainen prosessi: ota käyttöön saatavilla olevat tekniikat, selvitä aukot ja käytä vaiheittaista lähestymistapaa.

Viime aikoina kollegani ja minä olemme käyttäneet jonkin aikaa digitaalisen murroksen tiekartan kehittämiseen. Se keskittyy viiteen tärkeimpään virstanpylvääseen: konfigurointi, liitäntä, automaatio, generatiivinen suunnittelu ja suljetun silmukan optimointi.

Kuva 1: Digitaalisen muutoksen matka sisältää viisi keskeistä kypsyyden virstanpylvästä.

Monet elektroniikkateollisuuden yritykset ovat pysähtyneet alkumatkalla konfiguroinnin ja liitännän vaiheeseen. Konfigurointi on siirtymistä dokumenttipohjaisesta mallipohjaiseen tietokehykseen. Liitännästä on kyse silloin, kun yritykset alkavat hajottaa siiloja ja yhdistää mallipohjaisia tietoja eri toimialueille. Vaikka näiden vaiheiden toteuttaminen on elintärkeää digitaalisen transformaation täyden potentiaalin hyödyntämiseksi, yritysten on jatkettava työskentelyä kohti korkeampaa digitalisaatiotasoa, erityisesti hyödyntääkseen tekoälyn kasvavaa voimaa.

Korkeammat digitalisaation tasot – automaatio, generatiivinen suunnittelu ja suljetun silmukan optimointi – käyttävät tekoälyä muuttamaan täysin suunnitteluprosesseja alkaen arkipäiväisten tehtävien automatisoinnista. Kun yritykset kypsyvät digitaalisessa muutoksessaan, ne voivat kehittää automaatiota ottamaan vastaan monimutkaisempia tehtäviä ja saavuttaa lopulta neljännen vaiheen, generatiivisen suunnittelun, jolloin tekoäly voisi käyttää digitaalista kaksosta ja yrityksen tietoja kokonaisten osajärjestelmien ja lopulta jopa tuotteiden suunnitteluun. Se voisi käyttää simulaatioita tuotteen ajamiseen suljetun generointi-, arviointi- ja iterointiprosessin läpi, ennen kuin se valitsee optimoidun suunnittelun tai suunnittelut insinööreille lopullisia päätöksiä varten.

Mitä seuraavaksi?

Laitteiden ja tuotteiden monimutkaisuuden jatkuvan lisääntymisen lisäksi toimitusketjun epävakaus vaikuttaa todennäköisesti edelleen valtavasti maailmantalouteen ja tuotantoon seuraavien vuosien aikana. Geopoliittiset häiriöt tuovat uusia haasteita, mutta myös uusia mahdollisuuksia. Yritysten siirtyessä tuotantoaan takaisin ja uusille alueille, kuten Intiaan ja Vietnamiin, avautuvat myös markkinat uusille asiakkaille.

Kuva 2. Digitalisaation avulla yritykset paitsi pystyvät vastaamaan kuluttajien kasvavaan kestävän kehityksen kysyntään, voivat myös muuttaa sen mahdollisuudeksi. (Gettyimages/pcess609).

Turvallisuus ja datan alkuperä sekä luotettava jäljitettävyys ovat ja tulevat jatkossakin olemaan haasteita, jotka kulkevat käsi kädessä kestävyyden ja vaatimustenmukaisuuden kanssa. Yritysten on todistettava olevansa vaatimustenmukaisia ja kestäviä erilaisten säädösten perusteella. Tämä liittyy myös muuttuviin odotuksiin: asiakkaat odottavat yrityksiltä enemmän, että he työskentelevät sisällyttääkseen hyvän yrityskansalaisen ja sen vaikutukset globaaliin ympäristöön osana tulostaan. Vaikka se on haaste, se on myös mahdollisuus liiketoiminnan näkökulmasta, kun teknologiayritykset ja elektroniikkavalmistajat oppivat säästämään rahaa kestävän kehityksen avulla.