Generating Production Data for a Multi-board Design

/0 תגובות/ב /על ידי

הנושאים שאגע בהם:

  • BOM ברמת מערכת
  • בחירת רכיבים – Part Choices
  • נתונים ברמת מערכת
  • דוחות BOM
  • טבלת BOM בשרטוט (Draftsman BOM Table)
  • ייצוא הרכבה מרובת לוחות Multi-Board Assembly Export

המטרה העיקרית של תכנון מרובה מעגלים (Multi-Board Design) היא לאחד את כל האלמנטים של מוצר אלקטרוני לכדי מערכת אחת לייצור או במילים אחרות – System Design.

תפוקות ייצור והרכבה, מפרויקטי משנה (בודדים), במסגרת פרויקט Multi-Board מאפשרות ייצור של אותם מודולים ספציפיים אך לא עבור המערכת הכוללת שתורכב כמוצר.

בנוסף להגדרות התכנון של תתי- מודולים של PCB,  המארזים הנדרשים, החומרה והחיווטים; תכנון מערכת צריך לכלול גם נתוני ייצור מרכזיים המתייחסים למוצר השלם, כגון הגדרות יחידות של חלקים ובשלמותו.

BOM ברמת מערכת

תיעוד מקיף של הרכיבים הנדרשים הינו אקוטי לייצור של פרויקט. הרכיבים והנתונים הקשורים אל הפרויקט תועדו ב BOM (Bill of Materials). תוכנת

Altium Designer מספקת את היכולות המתקדמות בעזרת ActiveBOM, המספקות מידע בזמן אמת על רכיבים, מקורות וספקים כמו גם מפרטי רכיבים, מחירים, מצב מחזור חיים, זמינות ועוד והכל נאסף ומנוהל באמצעות מסמך ActiveBOM  בודד של פרויקט ה – Multi-Board.  

בתכנון מערכת, ניתן ליצור מסמכי ActiveBOM בתוך הפרוייקט Multi-Board עצמו כדי לספק הגדרות BOM של מקור יחיד עבור פרויקט ה Multi-Board השלם ללא צורך בהרכבה ידנית של הנתונים מ BOMs בודדים של תתי פרויקטים.

כדי לייצר מסמך BOM ברמת מערכת, לחצו קליק ימיני על שם הפרויקט Multi-Board בפאנל הפרויקטים ואז ביחרו "הוספת חדש לפרוייקט >> ActiveBOM" מהתפריט. התוצאה תהיה קובץ ProjectName.BomDoc שיתווסף לרמה העליונה של היררכיית הפרויקט Multi-Board :

ה-BOM ברמת המערכת, שואב את הפרמטרים של הרכיבים ממסמך Multi Board Assembly, ואת המידע על הרכיבים מתתי הפרוייקטים של ה Multi Board כפי שהוגדרו ב Multi Board Schematics. מהיותו כזה, ה BOM ברמת המערכת, מסתמך על נתונים עדכניים של תתי הפרוייקטים, הסכמאות וה PCB שמסתנכרנים יחדיו בזמן אמת – כפי שקורה למסמכים סכמטיים וקבצי הרכבה מרובי מעגלים:

Design >> Update Assembly – <Assembly Document>  או  Design >> Import Changes from <Multi-Board Project

BOM מערכתי הממוקם גבוהה בהיררכיה, כולל גם פרטי מקור פרוייקט לכל פריט הרשום בטופס בעמודה: עמודות מודל Module Assembly.

עמודה זו מופעלת כברירת מחדל, בעוד שעמודות הנוספות יכולות להיות גלויות מטאב הטורים בחלונית Properties.

חשוב לציין! השינויים ממסמכי ה BOM בתוך תתי פרוייקטים אינם בשימוש על ידי מסמכי ה BOM ברמת המערכת. אך שינויים שנעשו ב BomDoc של תת פרויקט (כמו Designator או Part Choice, יאומצו על ידי עיצוב הפרוייקט עצמו ויבואו לידי ביטוי ב MultiBoard BomDoc

כאמור לעיל, כל שינוי בנתוני הרכיבים בתתי הפרוייקט, חייבים להתעדכן למסמך ההרכבה Multi Board (Update all Parts) לפני ששינויים כאלו יבואו לידי ביטוי ב Multi-Board BomDoc שברמת המערכת.

בחירת רכיבים – Part Choices

ייתרון רב עוצמה של יכולות ה – ActiveBOM הוא היכולת לספק מידע על שרשרת האספקה בזמן אמת עבור רכיבי הפרוייקט. מידע המורכב מנתוני רכיבי יצרן ומקורות ספקים מאומתים.

BOM ברמת מערכת יכול לכלול נתוני חלקים נוספים המתחייסים לתכנון המוצר הכולל כגון חלקים מכאניים מכאטרוניים, כבלים, רתמות, חיווט וכו' – מידע זה נמצא תחת Part Choices ומיושם ב BomDoc כפתרון ממופה.

לדוגמה, כבל חיבור של מודול Multi-Board בא לידי ביטוי במונחים של הרכיבים הסופיים שלהם בתכנון סכמטי של Multi Board?

התשובה היא – כן.

מחברי הכבלים יכולים להיות כחלק מה BOM ברמת המערכת, ביחד עם פתרון שרשרת אספקה המשוייך להם או עם רכיב/אספקה מסויימת כפתרון ידני.

נתונים ברמת מערכת – Connection Manager

מעבר לנתוני תפוקת הייצור שנוצרו בשביל הייצור וההרכבה של תתי פרוייקטים, פרוייקטי Multi-Board ברמת מערכת דורשים נתונים שתקפים לייצור של כל ה Multi Board באופן כולל.

Altium Designer מציעה נתוני דאטה כאלו ברמת המערכת באמצעות דוחות ומסמכים גרפיים, ואחר המרשימים ביותר שלה היא היכולת להציג או להוציא לדו"ח את רשימת כל החיבורים בין כל המעגלים – בין אם בחיבור ישיר או ע"י כבילה:

דוחות BOM

ניתן להפיק דוח BOM ישירות מתוך מסמך ה ActiveBOM  דרך מנהל הדוחות. נפתח את Reports >> Bill of Materials בתפריט הראשי.

מנהל הדוחות (Bill of materials for BOM documents <BOMDoc>) מאפשר לכם להגדיר ולהפיק דוח BOM עבור העיצוב ברמת מערכת במגון פורמטים כולל PDF, XML, CSV ועוד.

הדוח יכלול נתוני ActiveBOM  הכוללים תמונת מצב של נתוני שרשרת האספקה של כל פריט לכל עץ המוצר שהגדרתם בפרוייקט.

טבלת BOM בשרטוט (Draftsman BOM Table)

דוח טבלת שרטוט מתווסף למסמך שרטוט ברמת מערכת וישאב ויציג את הנתונים שלו ממסמך Multi-Board ActiveBOM

כדי לייצר מסמך שרטוט ברמת מערכת, הקליקו על שם הפרוייקט וביחרו הוסיפו ל Add New to Project >> Draftsman Document מתוך התפריט (ניתן לבחור בכל תת פרוייקט כמקור).

כאשר טבלת BOM נוצרת מתוך מסמך ברמה הגבוהה של הפרוייקט (Place >> Bill of Materials) התוכן שלו יכלול את כל פריטי החלקים מהעיצוב הכולל של Multi Board.

ישנן עמודות פרמטרים נוספות זמינות לשימוש כגון הרכבת מודול, ייעוד, מקור וכותרת. עמודות טבלת ה BOM מנוהלות תחת לשונית Columns בתוך ה Properties Panel כאשר נבחר בטבלה מתוך  דוח טבלת השרטוט

 ייצוא הרכבה מרובת מעגלים Multi-Board Assembly Export

ייצוד של הרכבת Multi Board  ברמת מערכת יכולה להיות מיוצאת מתוך האפשרויות של File >> Export הזמינות כאשר הרכבת Multi Board פעילה במסמך. אפשרויות הייצוא כוללות PARASOLID (*.x_t), STEP 3D (*.step) and PDF3D (*.pdf). ניתן לראות דוגמה של interactive PDF 3D  בתמונה:

Output Jobs

ניתן להוסיף את כל סוגי הדאטה הנזכרים לעיל ל – Altium Designer Output Job File כדי לייצר נתוני ייצור המכוונים לפורמטים ספציפיים. המסמך OutJob File  מתווסף לפרוייקט Multi Board והתוצרים שלו ייציגו את התכנון ברמת מערכת.

ניתן להוסיף את ה Output Job לפרוייקט Multi Board על ידי קליק ימני על השם שלו ולחיצה על  add new project>> Output Job file מתוך התפריט.

ה Multiboard Output  יאפשר אפשרויות ייצוא קבצי יצור ברמת מערכת בלבד, כגון דוקומנטציה ודוחות המוזכרים לעיל.

לסיכום:

ניתן לקחת את הבלוג הזה ולהפיק איתו תועלת רבה שמנסיון – תתורגם ישירות לחיסכון אדיר בזמן ובמשאבים מיותרים. נפגשתי לא פעם עם מהנדסים ועורכי מעגלים שהציגו לי תקלות ובעיות שהיו להם במישור הזה של תכנון מעגלים בסביבה אחת והמורכבות של התכנון בהיעדר מערכת מרכזת אחת. בתוכנת Altium Designer יש את המענה הייחודי שמספק פתרון מקצה לקצה בכל הנוגע לתכנון מודולים ייחד.

נגענו רק בקצה הקרחון בכל הנוגע תכנון רב מעגלי או בשמו באנגלית – Multi-Board Design . אם אתם מעוניינים לראות את זה בעצמכם, אתם מוזמנים להתנסות ב  ALTIUM FREE TRIAL בקישור הבא.

אמליץ לכם לעקוב אחרי הוובינרים שלנו באתר סיסטמטיקס, לצפות בוובינרים הקודמים שלנו ב- YouTube  ולהתעדכן בדף הלינקדין שלנו באירועים הקרובים.

מוזמנים לשלוח לנו שאלות ולהתייעץ

תודה רבה,

בן

PCB Manufacturing for Startups

/0 תגובות/ב /על ידי

בואו נתחיל…

אז עברתם כבר כמה סבבים של אבי טיפוס, עשיתם כמה בדיקות פונקציונאליות בשטח והמוצר שלכם אפילו עבר מבחן תאימות EMC. השלב הבא הוא לקחת את אב-הטיפוס שלכם ולהכניס אותו לתוך תהליך הייצור, שבסופו (בשאיפה…), יניב ייצור מוצר בהיקף כמויות גדולות.

אז מה סטארטאפים צריכים לעשות כאשר הם מוכנים לבצע את הצעד החשוב הזה ואיך הם יכולים להקטין את הסיכונים של תהליך הייצור?

אנחנו תמיד אוהבים להגיד "תעבדו עם הייצרן" אבל לפעמים, אפשרויות קטנות ופשוטות כמו גם תהליכים לוגיסטיים, יכולים לייצר מעבר חלק יותר לתוך תהליך הייצור.

במדריך זה נעבור איתכם על מה צריך לצפות במעבר לתפוקה גבוהה, כולל גם ייצור בהיקף גבוהה. כאשר מדובר בזמן ירידה למדפים (TTM), תוכלו להיות מוכנים להיכנס לייצור המוני במהירות ועם תיקוני עריכה מינימלים שמגדילים את האופטימיזציה.

איך מנווטים בין היקף גבוה לנמוך?

ניהול ייצור של PCB הוא פחות או יותר שונה כאשר מייצרים בהיקפים נמוכים בניגוד לנפחים גבוהים.

סטארטאפים וחברות מבוססות עוקבות אחרי תהליכים דומים בנושא:

  • הצורך לייצר תחילה אביטיפוס בהיקף ייצור נמוך כדי לאמת ולהכשיר את התכן החשמלי
  • בנוסף צריכים לחזור לתכן הראשוני ולבצע שינויים כדי להתאים לדרישות המשתמשים
  • מוצרים צריכים לעבור שינוי לתוך תהליך היצור בהיקף גבוה
  • הצוות צריך לנהל את המקורות והלוגיסטיקה במהלך תהליך הייצור

אבי טיפוס

תהליך יצירת אביטיפוס הם הנקודה בה הרבה סטרטאפים מצליחים. הם משקיעים זמן ומשאבים בכדי להצליח בבניית הפונקציונליות של המוצר ובהסמכת הספקים. זו הזדמנות ללמוד מטעויות ובסופו של דבר לשכלל את המוצר לפני יציאה לשוק.

תהליכי יצירת אבטיפוס וייצור בהיקף נמוך שונים באופן משמעותי מייצור בהיקפים גבוהים בהמון תחומים וניתן לראות את ההבדלים בטבלה הזו:

רכש בכמויות גדולות

מנסיוני בעבודה עם סטארטאפים, נושא אחד שכולם לוקחים כמובן מאליו הוא הרכש. כאשר מייצרים אבטיפוס, כנראה שתחפשו רכיבים אצל המפיצים הגדולים בארה"ב כדי להשיג את החלקים. תלוי במספר החלקים שתרצו לרכוש, הם מקור מעולה שיכול לעזור לכם למלא הזמנות ולתקצב ייצור.

בהיקפים גדולים תידרש גישה שונה לכמה מהרכיבים הקריטיים ביותר. במקרים מסויימים, לא תוכלו לרכוש מלאי מספיק ממפיצים כדי לייצר בהיקף גדול. במקום, צריך לפנות ישירות לייצרני החלקים כדי לקבל הקצאת חלקים תקופתית.

להלן כמה מקרים בהם זה יהיה הכרחי:

  • רוב המעבדים (MCU /  FPGA וכו')
  • רוב ה ASICs המיוחדים ללא תחליפים תואמים
  • רכיבים מודולריים (ספקי כוח, מודולים משולבים וכו')
  • רכיבים אינדוקטיביים (שנאים מותאמים אישית, inductors וכו')
  • מחברים
  • חיישנים מיוחדים ללא תחליפים מתאימים

בהסתכלות על הרשימה לעיל, תראו שהיא מכילה בערך את רוב החלקים למעט הפאסיביים וכמה מוליכים למחצה נפרדים.

בזמנים שלנו, מכיוון שרבים מהרכיבים הפאסיביים והבודדים חוזרים לתצורת עודפים, עדיין אפשר לרכוש אותם ממפיצים בהיקפים גדולים. שתי חברות שעבדתי איתן כחלק מעבודה עם סטארטאפים הן microchip  ו Texas Instruments. לשתיהן צוותי מכירות שיכולים לעבוד איתכם כדי לקבל הקצאת רכיבים בהיקף משמעותי או על בסיס חודשי. יצרני מוליכים למחצה (Semi – Conductors) אחרים יכולים לספק הקצאה לפי הצורך ואז תוכלו להגיע לייעדי ייצור חודשיים או אפילו שנתיים.

איפה כדאי לייצר בהקיפים גדולים

ה"אני מאמין" הוא שכדי לייצר בהיקפים נמוכים, עדיף שתייצרו מקומית. ישנם הרבה יתרונות לכך, בעיקר הימנעות משפה זרה והבדלי שעות. אם אתם בארה"ב זה לעיתים אומר מקסיקו, קנדה או מקומות אחרים באמריקה הלטינית. ברגע שהתחלתם לייצר באיזורים אלו, ואתם מרוצים מאיכות התוצר, ואתם מוכנים לעבור לייצור המוני, תוכלו אולי לשקול מעבר לייצור במקום רחוק כמו אסיה כדי להגיע להיקפים גדולים יותר.

האם עדיף לייצר בחו"ל?

במקרים מסויימים, יצרנים אסייתים יכולים להיות היחידים שיכולים לספק את יכולות הייצור הדרושות לייצר את מעגל שלכם בהיקפים גדולים.

ייתכן מצב שהם קיימים בארה"ב אך גם ייתכן שלא יצליחו לעמוד ביעדי היקף הייצור או העלויות שאתם רוצים. לדוגמא מעגל עם עריכות מיוחדות ו HDI בקו עדין הדורשים תוספים לייצור.

במקרים מסויימים ייתכן שלא תוכלו מבחינה חוקים לייצר בחו"ל ללא רישיון ייצוא ועבודה עם חברת EMS מורשית. בארה"ב מוצרים מסויימים ברשימת התחמושת של ארה"ב (USML) מוצרים לשימוש צבאי או מוצרים מסחריים לשימוש צבאי אוסרים לייצוא לחו"ל באופן חלקי או מלא. תקנות דומות קיימות בקנדה ואירופה. במקרים כאלו תצטרכו לעבוד עם יצרן מקומי בהתאם.

אופטימיזציה של העיצוב המתאים

מעגלים שנוצרים כאביטיפוס לא יראו זהים לתכן שלהם כאשר הייצור עובר להקיפים גדולים. לפני הכנסת המעגל לייצור, ישנם שלבי אופטימיזציה שנדרשים כמו ביטול כיתובים, נקודות בדיקה (Test-Points), מעגלי בדיקה, חיבורים קטנים ושטחים ללא שימוש במעגלים יכולים להתבצע כחלק מהאופצטימיזציה.

נקודות אלו גם מסייעות להפחתת עלויות עבור המוצר, דבר שמצטבר במהירות בייצור בהקיפים גדולים.

נגענו רק בקצה הקרחון בכל הנוגע לשילוב Altium Designer   &Altium 365  בכל הנוגע לתכנון אביטיפוס וייצור – מוזמנים להתנסות בעצמכם ב  ALTIUM FREE TRIAL בקישור הבא.

אמליץ לכם לעקוב אחרי הוובינרים שלנו באתר סיסטמטיקס, לצפות בוובינרים הקודמים שלנו ב- YouTube  ולהתעדכן בדף הלינקדין שלנו באירועים הקרובים.

מוזמנים לשלוח לנו שאלות ולהתייעץ

תודה רבה,

בן

חילוץ ודירוג פיצ'רים לביצוע אחזקה חזויה – ללא צורך בכתיבת קוד!

/0 תגובות/ב /על ידי

הדאטה הרבה פעמים הינו דאטה רועש, ומאוד קשה לנו להבדיל רק על סמך התבוננות בדאטה הגולמי בין אותות שמעידים על מערכת "בריאה" לעומת אותות שמרמזים על התחלה של היווצרות פגם או כשל כלשהו.

על מנת להשתמש בשיטות שונות כמו למידת מכונה (Machine Learning), נצטרך לחלץ את הפיצ'רים הנכונים מתוך הדאטה שלנו שיעידו בצורה הטובה ביותר על התנהגות המכונות. אבל חילוץ הפיצ'רים המתאימים יכולה להיות משימה לא פשוטה כלל, בטח אם אנחנו לא מהתחום – איך נוכל לדעת אילו פיצ'רים הכי טובים?

בתור התחלה אולי נתחיל רק ביישור קו קטן, פיצ'רים: כשאני אומרת פיצ'רים, הכוונה בפועל לסט של מספרים, בהם נשתמש במקום הדאטא הגולמי שהקלטנו באמצעות הסנסורים על המכונות – אשר מאפיינים בדרך קומפקטית וייחודית את המשתנים שבדאטה שלי.

באמצעות אותם ייצוגים קומפקטיים של הדאטה, נוכל להפריד הרבה יותר בקלות בין מצבים שונים שמאפיינים את התנהגות המכונה (בריאה או פגומה), ונוכל לנבא באמצעותם הרבה יותר בפשוט התנהגויות עתידיות של המכונה, בהתאם.

כאן המומחיות של צוות המהנדסים היא קריטית – התובנות לגבי אופי התנהגות המכונות, ויכולת הזיהוי של הפיצ'רים הטובים ביותר לתיאור המערכת, היא בידיים שלהם. כך ששלב חילוץ הפיצ'רים הינו שלב חשוב ביותר ומהווה למפתח לבניית אלגוריתם אחזקה חזויה מוצלח.

אבל כאמור זו לא משימה פשוטה, וב-MathWorks עומלים רבות על הנגשת תחום ה-AI לקהל מפתחים רחב ככל הניתן, גם עבור מפתחים שחדשים לחלוטין בתחום. בין היתר, על ידי הנגשת AI על ידי פיתוח אינטארטיבי ללא צורך בכתיבת קוד / כתיבת קוד מינימלית. תוכלו לקרוא עוד על כך בבלוג שכתבנו בנושא כאן.

עבור חילוץ פיצ'רים, קיימת אפליקציה ייעודית לתחום האחזקה החזויה בשם Diagnostic Feature Designer, שבעיניי היא ממש מגניבה כי היא ממש מקלה על תהליך חילוץ ובחינה של פיצ'רים שונים, בין אם בתחום הזמן או התדר.
אפשר לבחור פיצ'רים ייחודיים לחלקי מכונות כמו מיסבים או מערכות של גלגלי שיניים למשל.

ומעבר לזה, האפליקציה מאפשרת לא רק לחלץ את הפיצ'רים אלא גם לבצע דירוג שלהם – כלומר להבין אילו פיצ'רים תרמו הכי הרבה לביצוע הניבויים, ואילו תרמו הכי פחות (ואולי מכאן נוכל לחשוב להסיר אותם מסט הפיצ'רים שלנו, כי הם מעלים את רמת הסיבוכיות של המודל שלנו ומרחיקים אותנו מביצוע ניבויים נכונים).  
וכל זה…. רק בלחיצות כפתור, לא כותבים כלל.

תוכלו ללמוד עוד על היכולות של האפליקציה בסרטון הבא:

ייצוא הממצאים שקיבלנו באפליקציה גם הוא איננו דורש מאיתנו צורך בכתיבת קוד – קיימת האפשרות לייצא את הפיצ'רים שהצלחנו לחלץ מהדאטה ישירות לאפליקציות שימושיות אחרות לאימון מודל מתאים.

כך למשל, נוכל לייצא את הפיצ'רים שחולצו לאפליקציית Classification Learner, בה נוכל לבנות מודל סיווג לניבוי שאלות כמו למשל האם קיימת תקלה בחלק כלשהו במכונה? איזה חלק של המכונה פגום? וכן הלאה.

חשוב גם להבין שתהליך מציאת המודל המתאים ביותר הינו תהליך איטרטיבי בו עלינו לבדוק סוגי מודלים שונים וכן לבדוק קומבינציות שונות של היפרפרמטרים של המודל על מנת לאפטם את ביצועיו ולהצליח להפיק מודל שמספק אותנו בצורה טובה מבחינת אחוזי הדיוק שלו.

אפליקציית Classification Learner מאוד מקלה על תהליך הבחינה של מודלים שונים בגישה זו של ניסוי וטעיה, ועוזרת לנו להשיג את המודל המתאים ביותר לתיאור הקלט והפלט הרצוי בדאטה שלנו.

תוכלו לשמוע בסרטון הקצר הבא עוד על האפליקציה:

בהתאם למודל שקיבלנו, נוכל להתחיל לבצע ניבויים ולחזות את ההתנהגות העתידית של המכונה שלנו, ולדאוג לאחזקה הרצויה עבור הרכיב הספציפי שעומד להכשל בזמן המדויק והמתאים ביותר לביצוע פעולת התחזוקה הבאה.

למידע נוסף:

  1. היכרות עם נושא אחזקה חזויה – בלוג באתר סיסטמטיקס
  2. E-book – איך מתגברים על 4 האתגרים הגדולים של אחזקה חזויה?
  3. סדרה של 4 סרטונים קצרים על אחזקה חזויה
  4. Feature Diagnostic App

להציל את העולם = לחשמל את העולם! – Electrification כבר כאן

/0 תגובות/ב /על ידי


מגה-טרנד שבא לענות על צורך זה ותופס מקום ענק בתעשייה הוא Electrification  שכבר זכה לכינוי "המהפכה התעשייתית הרביעית", אשר מניע החלפת טכנולוגיות פחות יעילות לייצור חשמל בטכנולוגיות חדישות וירוקות יותר, ועוזר להשיג עתיד יותר בר-קיימא.

תחום ה-Electrification למעשה כולל בו את כל מה שקשור לייצור, אגירה, העברה וניהול של אנרגיה. בפוסט זה הייתי רוצה לבצע היכרות עם התחום, לראות תחת אילו מוקדים ניתן להילחם בשינויי האקלים בתחום זה וכן לדבר על היישומים העיקריים של ה-Electrification.  

עם כל היתרונות של חופשיות הגישה שלנו לחשמל בימים אלו, היום אנו יודעים להגיד שהנוחות הזו שאנו נהנים ממנה בהחלט באה עם מחיר – וכיום מתרחשת מגמת מעבר לחיפוש מקורות אנרגיה ירוקים ממקורות שונים, שאת חלקם נציג בפוסט זה.

תחום ה-Electrification נלחם בשינויי האקלים מ3 כיוונים:

  • הורדת התלות בדלק מאובנים

אנרגיה המופקת מדלק מאובנים (נפט, פחם וגז טבעי) זמינה בכמויות מוגבלות, ,ולוקח זמן לחדש אותה. לעומת זאת, מקורות אנרגיה מתחדשים מצויים למשל באנרגיית מים, אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, ומציעים פוטנציאל אדיר שגלום בהם מפני שהאנרגיה מגיעה ממקורות טבעיים שמתחדשים בכל עת.
טמונה כאן נקודת מפתח חשובה ביותר למעבר לשימוש בחשמל בצורה ירוקה – והיום כבר מפותחים מוצרים טכנולוגיים חדשניים ופחות יקרים שמאפשרים להפיק ולשמר אנרגיות ירוקות, מה שהופך אותה למקור כוח חשוב ומבוקש יותר.  

וכך אנחנו רואים עלייה בשימוש למשל בפיתוח ובשימוש של כלי תחבורה חשמליים (מישהו אמר טסלה?) או בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים כמו טורבינות רוח ולוחות סולאריים.


פיתוח של כלי תחבורה חשמליים הינו מורכב ודורש שילוב של תתי מערכות מורכבות שונות (חשמליות, בקרה, מידול פיזיקלי ועוד) שעלינו לדאוג לכך שיעבדו בצורה טובה ביחד.
ניתן לערוך את הטסטים שלנו לפני שאנחנו מטמיעים את המערכת על גבי המוצר הסופי באמצעות מידול תתי המערכות של המערכות וכן על ידי הרצת סימולציות מערכתיות.
כך לדוגמא, תוכלו לשמוע בסרטון הבא כיצד השתמשו ב-Simscape למידול ולסמלוץ של המערכת השלמה עבור פיתוח רכב אלקטרוני.   

כמובן שלא ניתן להעלות את הרכב לכביש לפני שביצענו את הבדיקות השונות אשר נדרשות לווידוא עמידה בדרישות המערכת. על מנת להתגבר על תקציבים (לא נפתח את החומרה לפני שביצענו סימולציות ברמת המעבדה קודם) וכן על מנת להתגבר על הצורך בבדיקות בזמן-אמת- נוכל לקיים בדיקות HIL (Hardware-in-the-loop). כך נוכל לאבחן את התנהגות המערכת ואת האלגוריתמים שלנו מבלי לבנות אב-טיפוס פיזי.

  • הרחבת הנגישות לחשמל

עוד דרך להילחם בשינויי האקלים היא להביא להרחבת הנגישות לחשמל באמצעות שימוש בשיטות שונות לאחסון אנרגיה ולהעברת אנרגיה, וכן באמצעות פיתוח micro-grids חכמים.

מיקרו-גריד זהו תחום הולך וגדל שמאפשר לייצר רשת חשמל אוטונומית בצורה חסכונית, שיכולה לעמוד בדרישות אספקת האנרגיה המשתנות באופן תדיר.

תכנון, מידול, סמלוץ והטמעה של מערכות מיקרו-גריד נעשית אפשרית באמצעות Simscape Electrical, ותוכלו לשמוע עוד על הנושא בסרטון הבא.  

נקודה שחשוב לשים עליה דגש היא שהרבה פעמים רשת המיקרו-גריד נסמכת על מקורות אנרגיה ירוקים כמו רוח או שמש, ולכן יתכנו מצבים בהם הצורך באספקת חשמל לא עונה על הדרישה בחשמל.
הפתרון במקרים אלו הוא לדאוג לאחסון האנרגיה, ואת זה אפשר להשיג למשל על ידי סוללות – שיכולות לאגור אנרגיה באופן חכם, ולספק את האנרגיה רק ברגעים בהם היא דרושה.


צריך לקחת בחשבון שפיתוח מערכי סוללות זוהי משימה מורכבת בפני עצמה הדורשת תכנון, מידול, וביצוע סימולציות וטסטים שונים ברמת המערכת מראש.
בסדרת סרטונים זו, תוכלו להיחשף לכלי Simscape Battery, שבא לענות על צורך זה, וללמוד דרך דוגמאות פרקטיות כיצד ניתן לפתח מערכות ממונעות סוללות ולבצע ניהול של מערכות סוללות מורכבות (BMS).
למידע יותר מעמיק בנושא תוכלו לעיין ב-E book  הבא אשר מציע קריאה מפורטת על כל אחד מהשלבים השונים בתכנון ופיתוח של מערכות סוללות, כולל לינקים והפניות לסרטונים ולדוגמאות פרקטיות.

  • שיפור השימוש בחשמל (EMS)

    בנוסף כל מה שקשור לתכנון והניהול של אספקת החשמל גם הכרחי במשימות אלו – אנו צריכים להחליט מתי לקחת חשמל ממקור אחד למקור אחר, מתי להפעיל רכיבים מסוימים, מתי להתחבר למערכת החשמל וכו'. השיקולים לכל החלטה כזו הם רבים ויש גם הרבה צורך בביצוע אופטימיזציות כשאנחנו ניגשים לבעיות מסוג זה.

להשגת מערכות ניהול חכמות הרבה פעמים משלבים במערכת גם יכולות מעולמות הנדסיים וורטיקליים נוספים כגון בינה מלאכותית, אחזקה חזויה.


לדוגמא, תוכלו לשמוע בסרטון הבא על השימוש ברשתות נוירונים לביצוע ניטור מצב המיסבים של טורבינות רוח בגישת אחזקה חזויה (Predictive Maintenance)

כמו כן, מזמינה אתכם להצטרף לסרטון הבא בו מנכ"ל חברת Monarch Tractor כיצד הם שילבו AI לטרקטור האוטונומי החשמלי שהם פיתחו.  

בשורה התחתונה, חשוב להבין שככל שהעולם מתקדם לעתיד מחושמל יותר ויותר, אנחנו רואים כמה שהטכנולוגיות החדשניות הללו משלבות יכולות ממגוון תעשיות ויישומים שונים.

אם גם אתם משלבים במוצרים אותם אתם מפתחים מערכות חשמליות מורכבות – נשמח לעזור ולראות יחדיו כיצד נוכל לתת לכם את המענה המלא לפיתוח המוצר שלכם מקצה לקצה.

אם הייתי מנסה לסכם את חשיבות הנושא בשורה אחת, הייתי אומרת שאפשר לארוז הכל לנוסחה אחת מאוד פשוטה:

אם נייצר יותר חשמל ממקורות מתחדשים + נשתמש בחשמל כמקור האנרגיה הראשי שלנו = נוכל לחשמל את העולם ולהבטיח עתיד יותר ירוק לדורות הבאים!

תיאוריית ה-FFF, התאמת טכנולוגיית ההדפסה לחלק

/0 תגובות/ב /על ידי

התיאוריה מתייחסת למטרת החלק ולמאפייני השימוש בו, בכדי לבחור את המדפסת המתאימה ביותר. לשם כך עלינו לקחת בחשבון את דרישות החלקים, ולבחון האם המדפסת מספקת מענה מבחינת מעטפת הביצועים של המדפסת, וחומרי הגלם הנתמכים.

Form Fit Function היא תאוריה המקשרת בין ייעוד החלק, לתהליך ההדפסה.
כאשר מדובר בייצור אבטיפוס המטרה היא לקבל חלק פיזי המדמה את התכונות של המוצר המתוכנן. שלבי פיתוח שונים דורשים אבות טיפוס שונים שאינם חייבים להיות זהים לחלק הסופי.
לפני יצירת האבטיפוס נידרש להחליט מה החלק נדרש לעשות מבחינת היישום,
לדוגמא: אילו עומסים צפוי לשאת החלק? ובאילו תנאי סביבה הוא נדרש לשרת? ובנוסף להתאים את הטכנולוגיה גם לפי גיאומטריית החלק, כדי להבטיח שהתוצר הסופי יענה על המטרות בצורה הטובה ביותר.

תיאוריית ה- Form Fit Function מדרגת את מטרות החלק להיררכיה של שלוש דרגות.

דרגה ראשונה – FORM (צורה)

כאשר תפקידו של החלק הוא צורני בלבד, ומדובר בחלק שמטרתו המחשה וויזואלית בלבד ניתן לבחור בהדפסה מהירה ברזולוציה נמוכה ושימוש בחומרי הדפסה זולים ונוחים להדפסה.

הדפסה של חלק וויזואלי בטכנולוגיית FDM, הדפסה מבוססת אקסטרוזיה (שיחול) של חומר תרמופלסטי (לדוגמא מדפסת BCN3D Epsilon W50), תהיה זולה ומהירה, אך ייתכן שטיב פני השטח ורמת הפירוט (רזולוציה) לא תהיה מספקת. עבור היישום הנ"ל, החומרים הרלוונטיים יהיו PLA או Tough PLA, שכן מדובר בחומרים נוחים להדפסה, הנתמכים ברוב סוגי המדפסות, ועלותם נמוכה.

הדפסה של חלק וויזואלי בטכנולוגיית  SLA (הדפסה מבוססת פוטו-פולימר), תניב חלק ויזואלי ברמה גבוהה הרבה יותר מבחינת איכות ההדפסה וטיב פני שטח חלק יותר, רמת פירוט גבוהה יותר וגם ברוב המקרים דיוק רב יותר. נשתמש בחומרים מסוג שרפים תרמוסטים כגון Standard Resin, או בחומרי הדפסה מהירה כגון Draft Resin לדוגמא מדפסת (Form3+ / Form3L).


דרגה שנייה – FIT (התאמה)

כאשר תפקידו של החלק הוא בדיקת התממשקות ותאימות לרכיבים אחרים (שאינם מודפסים),
תהליך נפוץ בשלבי פיתוח בהם האבטיפוס עובר מחזורי שינוי קצרים ומהירים, ולכן נדרשת רמת פירוט גיאומטרי ורמות דיוק גבוהות. חלקים כאלה יידרשו הדפסה ברזולוציה גבוהה יותר ושימוש בחומרים דומים יותר למוצר הסופי, מכיוון שייתכן והם כוללים אלמנטים כגון תבריגים, סנאפים, צירים גמישים וכדומה.

הדפסה של חלק התאמה בטכנולוגיית FDM אפשרית, אך לרוב נדרשת מדפסת עם רמת ביצוע גבוהה יותר המסוגלת להדפיס ברזולוציה גבוהה, ומחומרים הנדסיים כגון ABS/PETG/PA/PP .

הדפסה של חלק התאמה בטכנולוגיית SLA מתאימה עוד יותר, מכיוון שרמות הפירוט והדיוק הן גבוהות מספיק בכדי לדמות חלקים שייוצרו בהזרקה או עיבוד שבבי, ומגוון החומרים הקיים כולל גם חומרים הנדסיים שמתאימים לתבריגים וחיבורי Snap-Fit  כגון Grey Pro Resin או Tough 1500 Resin או Durable Resin.

דרגה שלישית – FUNCTION (פונקציונאליות)

כאשר תפקידו של החלק הוא בדיקה פונקציונאלית, או כלי עזר לייצור, עלינו לקחת בחשבון את העומסים מכניים הצפויים לפעול על החלק, את מידת הקשיחות הרצויה, את מידת החסינות לשבר ואת תנאי סביבה שהחלק ישרת בהם מבחינה כימית ותרמית.

במצבים כאלה יהיה נכון להשתמש במדפסת תלת-ממד התומכת בהדפסת חומרים הנדסיים בעלי תכונות מכניות גבוהות, כגון PA-CF (ניילון משולב סיבי פחמן) או PET-CF.

במקרים שבהם העומסים המכניים הצפויים הם גבוהים מאוד ונדרש חלק קשיח וחזק במיוחד, יהיה נכון להשתמש במדפסות בטכנולוגיית CFR המסוגלות להדפיס חלקים במבנה מרוכב בעלי סיבים רציפים (דוגמא מדפסות Markforged Mark Two / X7).

הדפסה של חלק פונקציונאלי אפשרית גם בטכנולוגיית SLA, שכן מגוון החומרים הקיים כולל חומרים בעלי תכונות מכניות גבוהות, לדוגמא Rigid 10K,  Tough 2000, Durable.
בטכנולוגיה זו החלקים הם מלאים (Solid) דבר שתורם לתכונות מכניות גבוהות ואיזוטרופיות, אטימות לזורמים וגם מאפשר לבצע עיבוד משלים כגון עיבוד שבבי והברזות.

כאשר בנוסף לדרישות המכניות הגבוהות, ישנה דרישה לעמידות תרמית גבוהה, או תכונות מעכבות בעירה, נדרש להשתמש במדפסות שמסוגלות להדפיס חומר מסוג Ultem 9085 שזה חומר העונה לתקנים תעופתיים (דוגמא מדפסת MarkForged FX20) או בטכנולוגיית SLA בשרף Flame Retardant Resin (דוגמא מדפסת +Form3).

טכנולוגיה נוספת שמאוד רלוונטית ונפוצה להדפסה של חלקים פונקציונאליים וחלקי קצה היא טכנולוגיית SLS (הדפסת פולימר מבוססת אבקה). בטכנולוגיה זו משתמשים לרוב בחומר גלם ממשפחת הניילון (Polyamide), ולכן החלקים המתקבלים הם עמידים מאוד מבחינה מכנית, תרמית וכימית. החלקים מודפסים מלאים (Solid) אטומים לזורמים, וניתן לבצע בהם עיבוד משלים.

בנוסף, בטכנולוגיה זו קצב הייצור הוא גבוה, שכן מנצלים את כל נפח תא ההדפסה להצבת החלקים וניתן לייצר כמות גדולה של חלקים, יחד עם גיאומטריות מורכבות מאוד. לרוב הדפסות בטכנולוגיה זו הם יקרות יותר מכיוון שהם מבוצעות אצל ספק חיצוני (לשכות שירות) אבל היום ישנם פתרונות הדפסה SLS שהם נגישים מבחינת רמת המחיר וקלות התפעול, שניתן להטמיע אותם בארגונים שעוסקים בפיתוח וייצור ולהוזיל את תהליך הייצור באופן משמעותי (דוגמא מדפסת +Formlabs Fuse1). 

לסיכום, השימוש בתאוריית Form Fit Function מסייע לנו לחדד את הצרכים והמטרות, וכך לבחור את טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית המתאימה ביותר, שתביא אותנו לתוצאות אופטימליות תוך שימוש במשאבים מינימליים. על מנת להגיע לתוצאות הרצויות יש לקחת בחשבון את השימוש המיועד של החלק, את הדרישות הטכניות ואת תקציב הייצור.