בתנאי השוק של היום, מוצרים שונים מיוצרים בתחומים שונים של תעשייה, אך לכולם דבר אחד במשותף, האלקטרוניקה. המונחים שבהם משתמשים יכולים להיות שונים, למשל, בתחום של כלי רכב, מעבד יהיה ‘מערכת ניהול מנוע’ [ECU], ובתחום של טלפונים סלולריים, הוא ייקרא ‘יחידת עיבוד מרכזית’ [CPU]; אבל בכל שם שנכנה אותם, כולם מתוכננים, מיוצרים, נבדקים ומחוברים במוצר הסופי באותה דרך.
המשמעות של אלקטרוניקה יכולה להיות השבב במעגל, המעגל במודול, המודול במערכת, המערכת במערכת של מערכות – ברמות מרובות אלו של היררכיה, השבב הוא הבסיס. לא חשוב מה המוצר, לאלקטרוניקה יש חשיבות מכרעת במחזור החיים של מערכת זו. שבבים הם חלק מהרצף הזה. חברות גדולות רבות מפתחות כיום מערכות של מוצרים שמתפרשים על פני תחומי תעשייה. ולא נראה שהאצת המורכבות של ההתקנים והמוצרים עומדת להאט מתישהו, בעתיד הנראה לעין.
האתגרים של היום יכולים להיות ההזדמנויות של מחר
מה סוג האתגרים העומדים בפני חברות בסביבה זו היום ובעתיד הקרוב? למעט הנושאים הכרוכים בהיעדר הצפוי של כוח עבודה מיומן, יצרנים של מוצרי אלקטרוניקה מתמודדים עם התרחבות לשווקים חדשים, הבטחת מוצרים איכותיים תוך כדי טיפול במורכבות שגדלה וגוברת, חוסר יציבות ועמידות של שרשרת האספקה, וכן הפחתה וניהול של עקבת הפחמן שלהם באופן פנימי ובאופן חיצוני על פני מחזור החיים של המוצר. והכל בצד נושאים של בטיחות ושל ממדים קטנים יותר, שמוסיפים אתגרים נוספים.
לדוגמה, כל יחידה אלקטרונית ניידת מצוידת בסוללה או במצבר, לא רק כלי רכב, מטוסים או מל”טים. סוללות (ומצברים) נמצאים בכל מקום והם נדרשים בדרגות שונות, בגדלים שונים ועל בסיס תגובות כימיות שונות; בשוק מוצרי האלקטרוניקה לצריכה, הכמויות שלהם עצומות בהשוואה לסוגי תעשייה ושווקים אחרים. נראה שלא פעם מחטיאים את האתגרים וההזדמנויות בתחום זה או מתייחסים אליהם כאל דבר-מה מובן מאליו.
מבלי להיטפל ל-Apple, אבל ההתחממות המוגזמת של הדגם iPhone 15 האחרון הייתה בעיה של תוכנה, לא של חומרה. זו לא הייתה האלקטרוניקה. לאחר שהמוצר יצא לשוק, היו מצבים שבהם אנשים השתמשו באפליקציות שהעמיסו את הסוללה ואת החיווט בעומס יתר. נושא זה לא נלקח בחשבון בהדמיות התוכנה של החומרה. עם זאת, אם היו עורכים הדמיות עם מקרי קיצון שונים, כמו למשל – ההשפעה של התוכנה על החומרה – היו מגלים את הבעיה לפני היציאה לשוק, ואנחנו לא היינו מדברים על כך.
היום קשה להפעיל הדמיות ולוודא שהגרסה הנכונה של התוכנה מזווגת לגרסה הנכונה של החומרה. למשל, ייתכן שהיה עדכון של התוכנה, אבל ההדמיה בוצעה על גרסת חומרה ללא העדכון האחרון של תכנון החומרה או הרכיבים. זו בעיה של סינכרון שאפשר לתת לה מענה דרך ניהול של מחזור חיי מוצר ונתונים.
ואולם, גם עם אתגרים אלו, העובדה שהמוצר מונע על ידי תוכנה יכולה לפתוח תחומי שוק חדשים בפני יצרני מוצרים, על ידי כך שהם יוסיפו תכונות ויכולות שייכללו ויעברו אופטימיזציה במהלך מחזור החיים של המוצר.
הפוטנציאל הגלום באינטליגנציה מלאכותית
תעשיית האלקטרוניקה ממשיכה להתמודד עם השלכות לא מתוכננות של שינויים עולמיים שהתרחשו בשלושת העשורים האחרונים; חלקם עדיין פה אך הזדמנויות חדשות צצות באופק. לטכנולוגיות של מציאות רבודה ומציאות מדומה, כמו ליישומים של אינטליגנציה מלאכותית, יש פוטנציאל לשנות באופן דרמטי את הדרך שבה אנו יוצרים מוצרים.
אינטליגנציה מלאכותית אינה נושא חדש – חברות לאוטומציה של תכנון אלקטרוני (EDA) משתמשות כבר שנים באינטליגנציה מלאכותית ובלימוד מכונה (ML) כדי לסייע במשימות וניתוחים מורכבים – אבל היא עוברת התפתחות משמעותית ככל שאינטליגנציה מלאכותית מוטמעת בתוך מרחב metaverse ובענן. עם זאת, אחד האתגרים הגדולים ביותר שנותר הוא להבטיח את יישום האלגוריתמים הנכונים כדי לענות על הדרישות הייחודיות בכל אחד מהתחומים הבאים: תחום התוכנה, התחום החשמלי והתחום המכני.
על מנת למנף את הפוטנציאל המלא של האינטליגנציה המלאכותית, אין אפשרות להשתמש בה ככלי עצמאי, אלא יש צורך לשלב אותו באסטרטגיית הדיגיטליזציה (שיפור תהליכים באמצעים דיגיטליים) של החברה. על ידי שילובו של הפוטנציאל הזה במסע ההמרה הדיגיטלית הכולל שלהן, החברות יכולות להבטיח שיש בידם שילוב נכון של שימושיות, של יכולת אימות ושל ניתוח, כדי שיוכלו להוסיף שיפורים אמיתיים לתהליכי ההנדסה – תכנון, בדיקה, אימות ייצור ובסופו של דבר, להגיע לרמת בשלות של אופטימיזציה בחוג סגור.
יציאה למסע לעבר בשלות ההמרה לדיגיטלי
מבחינת הלקוחות שלנו, הם בוחנים את מה שהם יכולים לעשות בטווח הקצר ובטווח הארוך. השיפור של זוג התאומים הדיגיטליים, חייב להיות תהליך התפתחותי, צעד אחר צעד, כדי לחבר תחומים ולנהל את כל מחזור החיים של המוצר: לקחת את הטכנולוגיות הזמינות, לשלב אותן, לאתר את הפערים ולהשתמש בגישה שיש בה שלבים.
לאחרונה, עמיתיי ואני השקענו זמן מה בפיתוח מפת דרכים להמרה דיגיטלית ממורכזת סביב חמש אבני דרך עיקריות (איור 1): קונפיגורציה, חיבור, אוטומציה, תכנון גנרטיבי (generative design) ואופטימיזציה בחוג סגור.
איור 1: המסע לעבר בשלות ההמרה לדיגיטלי כולל חמש אבני דרך עיקריות לבשלות
חברות רבות בתעשיית האלקטרוניקה נתקעות בשלבים המוקדמים של הקונפיגורציה והחיבור. קונפיגורציה היא מעבר ממסגרת עבודה בנתונים מבוססת מסמך למסגרת עבודה בנתונים מבוססת דגם. חיבור מתקיים כאשר חברות מתחילות לפרק מגדלים (silo) ולחבר נתונים מבוססי מודל על פני תחומים. בעוד שהשימוש בצעדים אלו חיוני להכרה בפוטנציאל המלא הגלום בהתמרה דיגיטלית, החברות חייבות להמשיך ולדחוף לכיוון רמות גבוהות יותר של המרה למרחב הדיגיטלי, במיוחד כדי למנף את העוצמה המתפתחת של אינטליגנציה מלאכותית.
הרמות היותר גבוהות של המרה למרחב הדיגיטלי – אוטומציה, תכנון גנרטיבי ואופטימיזציה בחוג סגור – משתמשות באינטליגנציה מלאכותית כדי להמיר באופן מלא תהליכים הנדסיים, החל במשימות אוטומציה יומיומיות. ככל שההתמרה הדיגיטלית של החברות מבשילה, הן יכולות לפתח את האוטומציה כדי שתשמש במשימות מורכבות והולכות, ולבסוף היא תגיע לתכנון גנרטיבי בדרגה ארבע, דרגה שבה אינטליגנציה מלאכותית תוכל להשתמש בתאום דיגיטלי (digital twin) ובנתוני חברה, כדי ליצור תכנונים של תת מערכות ובסופו של דבר אפילו של מוצרים. היא תוכל להשתמש בהדמיות כדי להפעיל את המוצר באמצעות תהליך בחוג סגור של יצירה, התפתחות והישנות (iteration), לפני בחירה בתכנון או בתכנונים האופטימליים, כדי שהמהנדסים יוכלו לקבל החלטות סופיות.
שנת 2024 ואילך
בנוסף לעלייה הנמשכת במורכבות של ההתקנים והמוצרים, סביר שהפגיעות של שרשרת האספקה תמשיך להשפיע במידה רבה מאוד על הכלכלה והייצור בעולם, במהלך השנים הבאות. שיבושים גיאו-פוליטיים יציבו אתגרים חדשים ועימם גם הזדמנויות חדשות. ככל שחברות יתקדמו להביא את הייצור שלהן אל חוף מבטחים ולאזורים חדשים כגון הודו ווייטנאם, גם השווקים ייפתחו ויאפשרו להגיע ללקוחות חדשים.
בתמונה: באמצעות הדיגיטליזציה, חברות יוכלו לא רק לעמוד בדרישות הגוברות של הצרכנים לקיימות, אלא הן יוכלו גם להפוך אותה להזדמנות. (מקור התמונה: Gettyimages/pcess609)
המקור של אבטחה ונתונים ויכולת המעקב האמינה מנקודת מבט של אילן יוחסין, הינם וימשיכו להיות אתגר שצועד ידי ביד עם קיימות ותאימות, כאשר חברות חייבות להוכיח שהן עומדות בתאימות עם התקנות השונות ועם תנאי הקיימות שלהן. כל זאת קשור גם לציפיות המשתנות שבהן לקוחות מצפים ליותר מהחברות שאיתם הם משתפים פעולה כדי שאזרחים משתפי פעולה והשפעותיהם על תנאי הסביבה העולמיים, יהיו חלק בשורה התחתונה שלהם. אמנם זה אתגר, אך גם הזדמנות מנקודת מבט עסקית, שעה שחברות טכנולוגיות ויצרני ציוד אלקטרוני לומדים כיצד הם יכולים לחסוך כסף באמצעות קיימות.
אודות המחבר:
אלן פורטר [Alan Porter] הוא סגן נשיא עולמי בתחום האלקטרוניקה, בתחום התוכנה ובתחום התעשיות הדיגיטליות בחברת Siemens. מר Porter הצטרף לחברת Siemens בשנת 2020 לאחר ששירת בתחומים של הנדסת מוליכים למחצה ואלקטרוניקה בחברות תעשייתיות רבות, לרבות מערכות אלקטרוניקה לצריכה, בתחום הצבאי ותעשיית החלל, בתחום הרכב ובתשתיות של רשתות. הוא עבד בחברות Apple ו-Huawei, בחברות תוכנת EDA בהן Mentor, Synopsys ו-Cadence וכן בחברות הזנק ובתפקידי שירות מקצועיים למוצרים בהיקפי ייצור גבוהים ונמוכים. למר Porter יש ניסיון מקיף בארכיטקטורת המרה דיגיטלית ובמימושה מנקודת מבט של הלקוח וגם מזו של ספק הפתרון.
קרדיט לתמונה: Siemens
