Elektrisch ontwerp als onderdeel van het (machine-)ontwerp

 

 

Onderdeel van de machines die NTS ontwikkelt en produceert voor haar klanten zijn de elektrische en elektronische onderdelen en subsystemen, zoals PC of PLC gebaseerde besturingskasten,  netvoedingen, motion controllers, kabelbomen, sensoren en actuatoren. Het elektrisch en elektronisch systeem van dergelijke machines wordt gelijktijdig met de rest van de machine ontwikkeld om een optimale time-to-market te realiseren. Samen met de mechanisch ontwerpers worden daarom al vroegtijdig de benodigde 3D bouwvolumes voor kabelbomen en besturingskasten gereserveerd, en componenten met lange levertijden geïdentificeerd zodat deze op tijd besteld kunnen worden.

Electrische en elektronische engineers vroeg betrokken in machine ontwerp

De specificaties van de machine op gebied van bijvoorbeeld nauwkeurigheid, snelheid, afmetingen, modulariteit, toekomstige uitbreidbaarheid en kosten, maar ook de wettelijke eisen zijn van directe invloed op de keuze van componenten en bouwblokken. Als voor de machine volgens de roadmap van de klant ook toekomstige varianten zijn voorzien met verbeterde of afwijkende specificaties, dan wordt daar in het ontwerp rekening mee gehouden, bijvoorbeeld in de vorm van reserveruimte in een besturingskast, of de keuze van een databus waarop eenvoudig uitbreidingen mogelijk zijn. Bij de keuze van componenten en bouwblokken worden direct de wettelijke eisen en industrie-standaarden meegenomen. Denk hierbij aan bijvoorbeeld CE, UL en SEMI.

Standardisatie om time to market te verkorten & risico en kosten te verlagen

Er wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt van gestandaardiseerde componenten en subsystemen omwille van risico-reductie, time to market en kosten. Een voorbeeld van hergebruik op subsysteem niveau is een PLC gebaseerd machine-veiligheidssysteem dat uit snel configureerbare hardware en firmware bouwblokken bestaat.  Het is niet altijd mogelijk om een ontwerp volledig met standaardcomponenten of bouwblokken te realiseren. Bijvoorbeeld door kosten, vormfactor,  of gewenste functionaliteit. In een dergelijke situatie ontwerpen we specifieke elektronica.

 

"Een volledig geïntegreerd elektrisch ontwerp van een machine voorkomt herontwerp, extra kosten en verlies van time-to-market"

- Coen Verkuyl, Discipline Architect Electronics Design bij NTS

 

Wat bieden wij op het gebied van Elektrisch design?

Het elektrisch ontwerp van een machine omvat in praktijk vaak een elektrisch gedeelte (besturingskasten, voedingen, kabelbomen) en een elektronisch gedeelte (voornamelijk printed circuit boards).

Elektrisch ontwerp

Om ontwerpiteraties zoveel mogelijk te voorkomen, is het elektrisch ontwerpproces volledig geïntegreerd met het mechanisch 3D CAD gebaseerd ontwerpproces en met de ERP software waarmee de toekomstige productie wordt aangestuurd. Componenten en bouwblokken worden vanuit bibliotheken geselecteerd, zodat aspecten als afmetingen en interfaces automatisch meekomen als attributen, en fouten worden voorkomen. Onderstaand de voordelen van onze werkwijze voor de diverse opleveringen van het ontwerpproces:

  • Schema ontwerp: het volledig apparaat staat overzichtelijk in één schema met alle benodigde details inclusief eventuele pneumatische/hydraulische circuits. Relevante richtlijnen voor bijvoorbeeld CE en UL worden direct in het design meegenomen. Dit maakt vroegtijdige controle van het ontwerp mogelijk, en zorgt dat voorafgaand en tijdens de realisatie van prototypes meteen alle informatie aanwezig is.
  • Kabel ontwerp: uit het elektrisch schema worden de details van de kabels opgehaald en waar nodig 3D en 2D kabelboomtekeningen gegenereerd ten behoeve van onze toeleveranciers. Kabels worden ook in het mechanisch 3D CAD model opgenomen om benodigde bouwvolumes vast te leggen. Eliminatie van handwerk voorkomt fouten en beperkt het aantal design iteraties.
  • Paneel ontwerp: Een 3D paneel ontwerp wordt in het schema ontworpen gebaseerd op 3D modellen waardoor volumes, bedrading, interfaces en maakbaarheid direct zichtbaar worden Door de integratie met de mechanische 3D CAD omgeving wordt een paneel ook meegenomen in het totaal ontwerp van de machine. Het maakt vroegtijdig reviewen van het totaalontwerp mogelijk.
  • Bill of Material (BoM): Alle onderdelen worden automatisch op de juiste locatie in de stuklijst structuur geplaatst zodat de onderdelen op de goede plaats in het ERP systeem komen te staan na vrijgave van de stuklijst. Dit voorkomt het handmatig omzetten van stuklijsten met een design view naar de voor productie vereiste manufacturing view.

Elektronica ontwerp

NTS ontwikkelt specifieke elektronica indien standaard componenten of bouwblokken niet toegepast kunnen worden. Soms is meer functionaliteit nodig, of zijn standaard oplossingen te duur, of de vormfactor van de standaardoplossing past simpelweg niet in het beschikbare bouwvolume in de machine. Onderstaand de voordelen van onze werkwijze voor de diverse opleveringen van het ontwerpproces:

  • Schema ontwerp: onze elektronica ontwerpers hebben ervaring op het gebied van motion control, sensor systemen met bijbehorende signaalprocessing, zoals inktdruppelsturing in printers, of besturing van optische kolommen met actieve optische elementen. Zij kennen dus de toepassing van de elektronica in de machine van de klant, en denken in de specificatiefase reeds mee over de functionaliteit van de te ontwikkelen elektronica.
  • Printed circuit board layout ontwerp: Ontwerpregels zijn als condities in het CAD pakket ingebouwd waardoor  de kwaliteit van het ontwerp al in grote mate wordt gewaarborgd. EMC- regels en eventuele veiligheidscircuits worden in het ontwerp meegenomen.  
  • 3D ontwerp: de printed circuit ontwerpen worden in het mechanische 3D CAD systeem geïmporteerd om bijvoorbeeld bouwvolumes en de aansluitingen te verifiëren om volume conflicten en daarmee design iteraties te voorkomen.
  • Prototypes/Serieproducten: Het complete ontwerp inclusief de productie bestanden worden op de juiste locatie in de Bill-of-Material structuur geplaatst zodat dit ook het ERP systeem correct wordt gevuld. Dit voorkomt het handmatig omzetten van stuklijsten met een design view naar de voor productie vereiste manufacturing view.

Wat kunt u verwachten?

  • Een team van hardware- en elektronica engineers die brede kennis en ervaring hebben;
  • Product compliance op gebied van CE en UL (o.a. veiligheid en EMC) als onderdeel van ons ontwikkelproces;
  • Oplevering van een ontwerp met een constructie dossier waarmee de klant in het geval van CE een conformiteitsverklaring kan afgeven op zijn/haar product;
  • Ondersteuning en begeleiding van productie vanuit de NTS ontwikkelorganisatie;
  • EMC-metingen kunnen we deels in huis doen. Waar dat niet kan of niet is toegestaan op basis van de geldende normen heeft NTS directe toegang tot een aantal externe laboratoria
  • Ver geautomatiseerde ontwerpprocessen met gebruik van standaardbibliotheken, integratie van elektrisch en mechanisch ontwerp, en directe koppeling aan het ERP systeem waarbij de stuklijst wordt gegenereerd in plaats van handmatig aangemaakt

Meer weten over hoe onze expertise time to market helpt te verkorten?

Vraag het aan één van onze experts

Vraag stellen