Siemens e NVIDIA usam IA e gêmeos digitais para otimizar inspeção de placas de circuito

Siemens e NVIDIA avançam na inspeção de PCBs com inteligência artificial, do gêmeo digital à fábrica

A Siemens e a NVIDIA colaboram para aumentar a produtividade da engenharia, elevar a qualidade e levar a preparação da inspeção óptica automatizada para o mundo virtual. Representações virtuais de placas de referência perfeitas e dados sintéticos dão suporte à preparação da inspeção antes que a primeira placa de circuito impresso (PCB) física chegue à linha de produção.

As metas do projeto incluem até 85% menos esforço manual de engenharia, mais de 40% menos falsas detecções e uma melhoria superior a 5% no rendimento de primeira passagem. A Siemens anunciou hoje uma nova colaboração com a NVIDIA para desenvolver recursos de manufatura adaptativa com inteligência artificial (IA), que combinam software industrial, a tecnologia de Gêmeo Digital da Siemens e o NVIDIA Cosmos para acelerar o planejamento da produção, a preparação da inspeção e a otimização.

A colaboração combina o software Teamcenter® da Siemens, voltado ao gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM), e o Process Preparation X com o NVIDIA Cosmos para criar um novo fluxo de trabalho baseado em IA para a inspeção de PCBs. A iniciativa ajuda os fabricantes de eletrônicos a preparar e otimizar processos de inspeção óptica automatizada (AOI) antes do início da produção física.

A solução está sendo demonstrada na Fábrica de Eletrônicos da Siemens em Erlangen, que atua como Customer Zero da Siemens para a produção adaptativa baseada em IA — com o objetivo de criar uma fábrica altamente adaptável, capaz de implementar rapidamente mudanças quase diárias (de 3 a 5 vezes por semana), sem interrupções.

"Ao conectar o Gêmeo Digital abrangente ao chão de fábrica e à IA, estamos melhorando tanto a produtividade da linha quanto a qualidade dos produtos. Na fábrica de Erlangen, estamos demonstrando como a natureza determinística do Gêmeo Digital da Siemens constitui a base para o uso da IA física na preparação da produção", afirmou Mark Hindsbo, vice-presidente executivo de software de operações da Siemens.

"Ao utilizar uma placa de referência virtual perfeita, os fabricantes de eletrônicos podem modificar a produção de maneira significativamente mais rápida, sem precisar interromper a operação da linha. Isso permite que respondam mais rapidamente às mudanças e alcancem a prontidão para a produção em escala e velocidade, ao mesmo tempo que ajuda a reduzir o esforço manual de engenharia, acelerar a preparação da AOI e melhorar a qualidade da manufatura."

"Os fabricantes não deveriam precisar esperar pela primeira placa de circuito físico para começar a preparar a inspeção", afirmou Rev Lebaredian, vice-presidente de Simulação de IA Física da NVIDIA. "Ao combinar o software industrial e a experiência em manufatura da Siemens com o NVIDIA Cosmos, podemos gerar imagens sintéticas de placas boas e defeituosas para preparar a inspeção virtualmente — ajudando os fabricantes a colocar novos produtos em produção mais rapidamente."

Tradicionalmente, a introdução de um novo produto ou de uma variante de produto exige um protótipo físico antes que os processos de inspeção óptica possam ser preparados e treinados para o controle de qualidade. A nova abordagem transfere uma parcela maior desse trabalho para o mundo virtual. O Teamcenter fornece o projeto da PCB, a lista de materiais e as informações dos componentes, enquanto o Process Preparation X valida, normaliza e reúne essas informações em um Gêmeo Digital do conjunto da placa de circuito impresso (Printed Circuit Board Assembly — PCBA).

Isso fornece o contexto abrangente do produto e da manufatura necessário para preparar a inspeção antes que a primeira placa física chegue à linha de produção.

Esse Gêmeo Digital da placa de referência "perfeita", frequentemente chamada de golden board (placa dourada), é utilizado em conjunto com o NVIDIA Cosmos para criar uma placa dourada virtual totalmente fotorrealista, além de amostras sintéticas fotorrealistas que representam tanto condições adequadas quanto condições falsas geradas durante a produção.

A Siemens utiliza o NVIDIA Cosmos Data Factory para gerar imagens sintéticas de defeitos em placas de circuito, permitindo a calibração das máquinas de inspeção antes que as placas físicas sejam produzidas.

O fluxo de trabalho avança, então, para a etapa de produção por meio de um recurso de inspeção secundária com suporte de IA. Quando um sistema de AOI identifica um possível defeito, esse recurso de inspeção secundária pode ajudar a analisar a condição detectada e determinar se ela representa um defeito real ou uma falsa detecção. Em conjunto, essas tecnologias têm como objetivo criar um fluxo de trabalho completo, digital e apoiado por IA, que abrange a preparação virtual da AOI, a calibração e o suporte à inspeção após o início da produção.

Customer Zero na fábrica de eletrônicos da Siemens, em Erlangen

A colaboração está sendo demonstrada na Fábrica de Eletrônicos da Siemens em Erlangen, na Alemanha, que atua como Customer Zero para iniciativas mais amplas da Siemens e da NVIDIA relacionadas à produção adaptativa, autônoma e baseada em IA. A fábrica contribui com o caso de uso de manufatura, o ambiente de produção e o conhecimento especializado em um ambiente altamente adaptável, com grande variedade de produtos e processos de produção em constante mudança.

O projeto tem como meta reduzir em até 85% o esforço manual de engenharia na geração de programas de AOI, diminuir em 40% as falsas detecções e alcançar uma melhoria superior a 5% no rendimento de primeira passagem.

Para os fabricantes, os benefícios esperados incluem a preparação antecipada da inspeção, a redução do esforço manual de engenharia, a menor dependência de amostras físicas, processos de inspeção mais bem calibrados, a redução das verificações manuais, a aceleração da prontidão para a produção e a melhoria da qualidade da manufatura.

A colaboração também demonstra como o Gêmeo Digital e a IA industrial podem conectar as especificações e intenções definidas na engenharia à inspeção no mundo real, abrangendo as etapas digitais e físicas da produção. Além disso, demonstra como o Gêmeo Digital abrangente evolui de uma representação virtual do produto para uma base ativa de processos de manufatura e qualidade orientados por inteligência artificial.