Machine Design

Machine Design (ISSN 0024-9114) adalah majalah dan situs web perdagangan Amerika yang melayani pasar perekayasaan OEM. Terbitan cetaknya menjangkau para insinyur desain dan manajer teknik yang berkualifikasi dua kali dalam sebulan.

Teknologi utama yang dicakup meliputi desain dan manufaktur berbantuan komputer (CAD/CAM), kelistrikan dan elektronik, pengikatan dan penyambungan, tenaga fluida, manufaktur, material rekayasa, teknik mesin, dan kontrol gerak.

Saat ini, Machine Design dimiliki oleh Informa, dan memiliki kantor editorial yang berbasis di New York, New York dan Cleveland, Ohio, Amerika Serikat.

Sejarah

Edisi perdana Desain Mesin bertepatan dengan jatuhnya pasar saham tahun 1929 dan awal Depresi Besar. Meskipun negara berada dalam kelesuan ekonomi, terdapat perkembangan desain yang signifikan yang terjadi di hampir semua segmen industri termasuk otomotif, pesawat terbang, peralatan pertanian, peralatan rumah tangga, dan mesin industri.

Permulaan Perang Dunia II datang dan membawa aktivitas yang hampir hingar-bingar pada rekayasa desain secara luas. Setelah perang, industri sipil berkembang pesat. Namun, pada tahun-tahun setelah perang dan hingga tahun 1950-an, peran insinyur desain merana, dicap sebagai pencipta alat penghancuran baru.

Perguruan tinggi teknik mulai merasa diremehkan karena dokter, pengacara, dan eksekutif bisnis dipandang memiliki prestise dan status profesional yang lebih tinggi dibandingkan lulusan teknik. Para elit intelektual memandang perguruan tinggi teknik sebagai sekolah perdagangan, dan lulusan insinyur dikatakan tidak lebih dari sekadar montir atau pekerja bengkel yang dimuliakan. Sebagai tanggapan, sekolah-sekolah teknik mulai menghapus mata kuliah yang tidak memiliki ketelitian akademis atau memiliki sedikit pun aura kerah biru.

Peluncuran Sputnik pada tahun 1957 kembali mengubah persepsi tentang rekayasa desain. Hilangnya kepemimpinan dunia dalam teknologi udara dan ruang angkasa oleh orang-orang Amerika Serikat menjadi awal dari pembaharuan prestise yang cukup besar bagi disiplin ilmu teknik. Setelah lebih dari satu dekade Perang Dingin, masyarakat menyadari bahwa sains dan teknik dapat memainkan peran penting dalam menjaga agar Komunis tetap berada di luar jangkauan. Pemerintah mengucurkan dana yang hampir tak terbatas untuk industri pertahanan berteknologi tinggi, dan insinyur menjadi karier pilihan. Gaji tinggi dan tunjangan yang berlimpah diberikan kepada para insinyur dan ilmuwan.

Sayangnya, Sputnik juga mempercepat gerakan untuk menghapus mata kuliah tentang manufaktur dan praktik bengkel dari kurikulum sekolah-sekolah unggulan. Idenya adalah untuk menggambarkan para insinyur lebih sebagai ilmuwan daripada mekanik. Ilmuwan roket yang bekerja pada program luar angkasa menjadi citra yang dicita-citakan oleh sebagian besar insinyur.

Sikap ini sangat berpengaruh dalam membingkai kebijakan editorial Machine Design selama tahun 1960-an. Kebijakan tersebut selaras dengan apa yang terjadi di perusahaan-perusahaan terbesar dan tercanggih, terutama industri pesawat terbang dan otomotif, di mana teknik desain dan teknik manufaktur semakin diperlakukan sebagai entitas yang terpisah dan tidak memiliki kepentingan yang sama. Merefleksikan hal ini, artikel-artikel yang dipilih untuk Desain Mesin dirancang dengan hati-hati agar tidak terlalu berorientasi pada manufaktur.

Dimulai pada akhir tahun 1960-an, pergeseran lain dalam persepsi Amerika disebabkan oleh meningkatnya kesadaran akan fasilitas manufaktur di luar negeri yang menghasilkan produk berbiaya lebih rendah dengan kualitas yang lebih tinggi. Meskipun upah tenaga kerja yang lebih rendah memainkan peran penting dalam biaya yang lebih rendah, mereka tidak dapat membenarkan keandalan yang lebih tinggi dari produk luar negeri dibandingkan produk yang diproduksi di dalam negeri. Segera ditemukan bahwa toko-toko dengan produksi berkualitas lebih tinggi menyadari bahwa desain dan teknik manufaktur saling terkait erat. Artikel-artikel Desain Mesin mulai merefleksikan tren ini. Sebagai contoh, majalah ini diyakini sebagai majalah perdagangan industri pertama yang memuat artikel komprehensif yang menjelaskan pemesinan kontrol numerik dan bagaimana hal ini berkaitan dengan rekayasa desain.

Liputan Machine Design mengenai manufaktur menempatkannya pada posisi yang tepat ketika rekayasa bersamaan menjadi ide yang trendi di industri. Perusahaan-perusahaan besar tiba-tiba menemukan bahwa desain dan manufaktur saling terkait, dan menjadi mode untuk meruntuhkan tembok-tembok pemisah antara insinyur desain dan manufaktur.

Pada tahun 1970-an, analisis elemen hingga muncul di kancah industri. Desain berbantuan komputer berkembang, dan pada tahun 1980-an, hal ini juga berdampak besar pada prosedur desain. Manufaktur berbantuan komputer berkembang secara terpisah, tetapi pada tahun 1990 CAD dan CAM telah bergabung. Di bidang teknologi listrik dan elektronik, kontrol relai mulai digantikan oleh elektronik digital dan mikroprosesor yang mengarah pada penggabungan sejumlah disiplin ilmu desain ke dalam teknologi mekatronik dan kontrol gerak.

Pada tahun 2000-an, Internet of Things telah menguasai industri dan telah menyusup ke setiap tingkat teknik, mulai dari desain hingga manufaktur, hingga pemeliharaan prediktif dan realitas tertambah. Machine Design memberikan liputan mendalam tentang teknologi yang sedang berkembang ini agar para insinyur selalu mendapatkan informasi terbaru tentang apa yang akan terjadi di industri teknik.

Selama lebih dari 80 tahun, Desain Mesin telah memprediksi dan memimpin komunitas industri dalam melihat tren dan perubahan mendasar dalam operasi manufaktur. Dengan menyediakan serangkaian tinjauan teknologi yang berkelanjutan yang diselingi dengan tutorial mendalam, majalah ini membuat para pembacanya terus mengikuti perkembangan teknologi yang mengubah desain produk. Hal ini dilakukan oleh staf editorial yang terdiri dari para insinyur yang memiliki pengalaman industri dan berkewajiban untuk membuat artikel yang jernih dan menarik yang didukung oleh penggunaan grafis yang cerdas.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Produsen peralatan asli

Produsen peralatan asli (OEM) umumnya dianggap sebagai perusahaan yang memproduksi suku cadang dan peralatan yang mungkin dipasarkan oleh produsen lain. Istilah ini juga digunakan dalam beberapa cara lain, yang menyebabkan ambiguitas. Istilah ini terkadang berarti pembuat sistem yang mencakup subsistem perusahaan lain, produsen produk akhir, suku cadang otomotif yang diproduksi oleh perusahaan yang sama yang memproduksi suku cadang asli yang digunakan dalam perakitan mobil, atau pengecer bernilai tambah.

Suku cadang otomotif

Ketika mengacu pada suku cadang mobil, OEM biasanya mengacu pada produsen peralatan asli, yaitu suku cadang yang kemudian dirakit dan dipasang selama konstruksi kendaraan baru. Sebaliknya, suku cadang aftermarket adalah suku cadang yang dibuat oleh perusahaan selain OEM, yang mungkin dipasang sebagai pengganti atau tambahan setelah mobil keluar dari pabrik. Sebagai contoh, jika Ford menggunakan busi Autolite, baterai Exide, injektor bahan bakar Bosch, dan blok mesin dan kepala mesin Ford sendiri saat membuat mobil, maka pemulih dan kolektor mobil menganggapnya sebagai suku cadang OEM.

Suku cadang merek lain akan dianggap sebagai suku cadang aftermarket, seperti busi Champion, aki DieHard, injektor bahan bakar Kinsler, dan blok dan kepala mesin BMP. Banyak produsen suku cadang mobil menjual suku cadang melalui berbagai saluran, misalnya kepada pembuat mobil untuk pemasangan selama konstruksi kendaraan baru, kepada pembuat mobil untuk dijual kembali sebagai suku cadang pengganti bermerek pembuat mobil, dan melalui rantai pasokan perdagangan umum. Merek suku cadang tertentu dapat berupa OEM pada beberapa model kendaraan dan purnajual pada model lainnya.

Perangkat lunak komputer

Microsoft adalah contoh populer dari perusahaan yang mengeluarkan sistem operasi Windows untuk digunakan oleh produsen komputer OEM melalui bundling Microsoft Windows. Kunci produk OEM memiliki harga yang lebih rendah daripada kunci produk ritel, terutama karena dibeli dalam jumlah besar, meskipun mereka menggunakan perangkat lunak yang sama dengan versi ritel Windows. Mereka terutama untuk OEM produsen PC dan pembangun sistem, dan dengan demikian biasanya dijual dalam kesepakatan lisensi volume ke berbagai produsen (Dell, HP, ASUS, Acer, Lenovo, Wistron, Inventec, Supermicro, Compal Electronics, Quanta Computer, Foxconn, Pegatron, Jabil, Flex, dll.).

OEM ini biasanya menggunakan prosedur yang dikenal sebagai System Locked Pre-installation, yang mengaktifkan Windows pada PC yang akan dijual melalui distribusi massal. OEM ini juga biasanya membundel perangkat lunak yang tidak terinstal pada stok Windows pada gambar Windows yang akan digunakan dengan PC mereka (driver perangkat keras yang sesuai, perangkat lunak anti-malware dan pemeliharaan, berbagai aplikasi, dll.).

Individu juga dapat membeli lisensi "pembangun sistem" OEM untuk penggunaan pribadi (untuk menyertakan perangkat keras virtual), atau untuk dijual/dijual kembali pada PC yang mereka buat. Sesuai dengan EULA Microsoft mengenai produsen PC dan lisensi OEM pembangun sistem, kunci produk terkait dengan motherboard PC tempat ia diinstal, dan biasanya tidak ada pemindahan kunci antar PC sesudahnya. Hal ini berbeda dengan kunci ritel, yang dapat ditransfer, asalkan hanya diaktifkan pada satu PC pada satu waktu. Perubahan perangkat keras yang signifikan akan memicu pemberitahuan pengaktifan ulang, seperti halnya pada produk eceran.

OEM langsung secara resmi bertanggung jawab atas hal-hal seperti media instalasi/pemulihan, dan dengan demikian biasanya disediakan hingga akhir tahun 2000-an. Hal ini dihapuskan dan diganti dengan partisi pemulihan yang terletak di drive penyimpanan utama PC (dan tersedia untuk dipesan dari produsen berdasarkan permintaan) agar pengguna dapat memperbaiki atau memulihkan sistem mereka ke kondisi pabrik. Hal ini tidak hanya mengurangi biaya, tetapi juga merupakan konsekuensi dari keusangan dan penghapusan  secara bertahap dari tahun 2010 dan seterusnya. Pembuat sistem juga memiliki persyaratan yang berbeda mengenai media instalasi dari OEM Langsung.

Meskipun media ritel Windows yang bersih dapat diinstal dan diaktifkan pada perangkat ini dengan kunci OEM (paling sering menggunakan kunci SLP yang sudah tertanam di dalam firmware sistem), media pemulihan OEM yang sebenarnya yang dibuat oleh produsen PC (bukan pembangun sistem atau versi Windows ritel) biasanya hanya berfungsi pada lini model PC yang dirancang untuk itu. Sebagai contoh, disk pemulihan/USB untuk Toshiba Satellite P50-B hanya akan berfungsi pada model tersebut, dan bukan Satellite S55T.

Skala ekonomis

OEM mengandalkan kemampuan mereka untuk menurunkan biaya produksi melalui skala ekonomis. Menggunakan OEM juga memungkinkan perusahaan yang membeli untuk mendapatkan komponen atau produk yang dibutuhkan tanpa harus memiliki dan mengoperasikan pabrik.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Finite element method

Metode elemen hingga (FEM) adalah metode yang populer untuk menyelesaikan persamaan diferensial yang muncul dalam bidang teknik dan pemodelan matematika secara numerik. Bidang masalah yang umum diminati meliputi bidang tradisional analisis struktural, perpindahan panas, aliran fluida, transportasi massa, dan potensial elektromagnetik.

FEM adalah metode numerik umum untuk menyelesaikan persamaan diferensial parsial dalam dua atau tiga variabel ruang (yaitu, beberapa masalah nilai batas). Untuk menyelesaikan masalah, FEM membagi sistem yang besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan lebih sederhana yang disebut elemen hingga. Hal ini dicapai dengan diskritisasi ruang tertentu dalam dimensi ruang, yang diimplementasikan dengan konstruksi mesh objek: domain numerik untuk solusi, yang memiliki jumlah titik yang terbatas. Perumusan metode elemen hingga dari masalah nilai batas pada akhirnya menghasilkan sistem persamaan aljabar. Metode ini memperkirakan fungsi yang tidak diketahui pada domain. Persamaan sederhana yang memodelkan elemen-elemen hingga ini kemudian dirangkai menjadi sistem persamaan yang lebih besar yang memodelkan keseluruhan masalah. FEM kemudian mendekati solusi dengan meminimalkan fungsi kesalahan yang terkait melalui kalkulus variasi Mempelajari atau menganalisis fenomena dengan FEM sering disebut sebagai analisis elemen hingga (FEA).

Sejarah

Meskipun sulit untuk mengutip tanggal penemuan metode elemen hingga, metode ini berasal dari kebutuhan untuk menyelesaikan masalah elastisitas dan analisis struktural yang kompleks dalam teknik sipil dan penerbangan. Perkembangannya dapat ditelusuri kembali ke karya Alexander Hrennikoff dan Richard Courant pada awal 1940-an. Pelopor lainnya adalah Ioannis Argyris. Di Uni Soviet, pengenalan aplikasi praktis dari metode ini biasanya dihubungkan dengan nama Leonard Oganesyan. Metode ini juga ditemukan kembali secara independen di Tiongkok oleh Feng Kang pada akhir 1950-an dan awal 1960-an, berdasarkan perhitungan konstruksi bendungan, yang kemudian disebut metode beda hingga berdasarkan prinsip variasi. Meskipun pendekatan yang digunakan oleh para pionir ini berbeda, mereka memiliki satu karakteristik penting: diskritisasi mesh dari domain kontinu ke dalam satu set sub-domain diskrit, yang biasanya disebut elemen.

Karya Hrennikoff mendiskritisasi domain dengan menggunakan analogi kisi, sedangkan pendekatan Courant membagi domain menjadi sub-domain segitiga berhingga untuk menyelesaikan persamaan diferensial parsial eliptik orde dua yang muncul dari masalah torsi silinder. Kontribusi Courant bersifat evolusioner, mengacu pada sejumlah besar hasil sebelumnya untuk PDE yang dikembangkan oleh Lord Rayleigh, Walther Ritz, dan Boris Galerkin.

Metode elemen hingga memperoleh dorongan nyata pada tahun 1960-an dan 1970-an oleh perkembangan J. H. Argyris dengan rekan kerjanya di Universitas Stuttgart, R. W. Clough dengan rekan kerjanya di UC Berkeley, O. C. Zienkiewicz dengan rekan kerjanya Ernest Hinton, Bruce Irons dan lainnya di Universitas Swansea, Philippe G. Ciarlet di Universitas Paris 6 dan Richard Gallagher dengan rekan kerjanya di Universitas Cornell. Dorongan lebih lanjut diberikan pada tahun-tahun ini oleh program elemen hingga sumber terbuka yang tersedia. NASA mensponsori versi asli NASTRAN. UC Berkeley membuat program elemen hingga SAP IV dan kemudian OpenSees tersedia secara luas. Di Norwegia, masyarakat klasifikasi kapal Det Norske Veritas (sekarang DNV GL) mengembangkan Sesam pada tahun 1969 untuk digunakan dalam analisis kapal. Dasar matematis yang ketat untuk metode elemen hingga diberikan pada tahun 1973 dengan publikasi oleh Gilbert Strang dan George Fix. Metode ini telah digeneralisasikan untuk pemodelan numerik sistem fisik di berbagai disiplin ilmu teknik, misalnya, elektromagnetisme, perpindahan panas, dan dinamika fluida.

Metode elemen hingga dan transformasi fourier cepat (FFT)

Metode lain yang digunakan untuk memperkirakan solusi persamaan diferensial parsial adalah Fast Fourier Transform (FFT), di mana solusinya didekati dengan deret fourier yang dihitung menggunakan FFT. Untuk memperkirakan respons mekanis material di bawah tekanan, FFT sering kali jauh lebih cepat, tetapi FEM mungkin lebih akurat. Salah satu contoh keunggulan masing-masing dari kedua metode ini adalah dalam simulasi penggulungan lembaran aluminium (logam FCC), dan penarikan kawat tungsten (logam BCC). Simulasi ini tidak memiliki algoritme pembaruan bentuk yang canggih untuk metode FFT. Dalam kedua kasus tersebut, metode FFt lebih dari 10 kali lebih cepat daripada FEM, tetapi dalam simulasi penarikan kawat, di mana terdapat deformasi yang besar pada butiran, metode FEM jauh lebih akurat. Dalam simulasi penggulungan lembaran, hasil dari kedua metode tersebut serupa. FFT memiliki keunggulan kecepatan yang lebih besar dalam kasus-kasus di mana kondisi batas diberikan dalam regangan material, dan kehilangan sebagian efisiensinya dalam kasus-kasus di mana tegangan digunakan untuk menerapkan kondisi batas, karena lebih banyak iterasi metode yang diperlukan.

Metode FE dan FFT juga dapat dikombinasikan dalam metode berbasis voxel (2) untuk mensimulasikan deformasi pada material, di mana metode FE digunakan untuk tegangan dan deformasi skala makro, dan metode FFT digunakan pada skala mikro untuk menangani efek skala mikro pada respon mekanis. Tidak seperti FEM, kemiripan metode FFT dengan metode image processing berarti bahwa gambar aktual struktur mikro dari mikroskop dapat dimasukkan ke solver untuk mendapatkan respon tegangan yang lebih akurat. Menggunakan gambar nyata dengan FFT menghindari meshing struktur mikro, yang akan diperlukan jika menggunakan simulasi FEM untuk struktur mikro, dan mungkin sulit dilakukan. Karena pendekatan fourier secara inheren bersifat periodik, FFT hanya dapat digunakan dalam kasus struktur mikro periodik, tetapi hal ini umum terjadi pada material nyata. FFT juga dapat digabungkan dengan metode FEM dengan menggunakan komponen fourier sebagai dasar variasi untuk memperkirakan medan di dalam elemen, yang dapat memanfaatkan kecepatan solver berbasis FFT.

Aplikasi

Berbagai spesialisasi di bawah payung disiplin ilmu teknik mesin (seperti industri aeronautika, biomekanik, dan otomotif) umumnya menggunakan FEM terintegrasi dalam desain dan pengembangan produk mereka. Beberapa paket FEM modern menyertakan komponen-komponen spesifik seperti lingkungan kerja termal, elektromagnetik, fluida, dan struktural. Dalam simulasi struktural, FEM sangat membantu dalam menghasilkan visualisasi kekakuan dan kekuatan serta meminimalkan berat, material, dan biaya.

FEM memungkinkan visualisasi detail di mana struktur membengkok atau terpuntir, yang mengindikasikan distribusi tegangan dan perpindahan. Perangkat lunak FEM menyediakan berbagai pilihan simulasi untuk mengendalikan kompleksitas pemodelan dan analisis sistem. Demikian pula, tingkat akurasi yang diinginkan dan kebutuhan waktu komputasi terkait dapat dikelola secara bersamaan untuk menangani sebagian besar aplikasi teknik. FEM memungkinkan seluruh desain dibangun, disempurnakan, dan dioptimalkan sebelum desain diproduksi. Mesh merupakan bagian integral dari model dan harus dikontrol dengan hati-hati untuk memberikan hasil terbaik. Secara umum, semakin tinggi jumlah elemen dalam mesh, semakin akurat solusi dari masalah yang didiskritisasi. Namun, ada nilai di mana hasilnya menyatu, dan penyempurnaan mesh lebih lanjut tidak meningkatkan akurasi.

Alat desain yang kuat ini telah secara signifikan meningkatkan standar desain teknik dan metodologi proses desain di banyak aplikasi industri. Pengenalan FEM secara substansial telah mengurangi waktu untuk membawa produk dari konsep ke lini produksi. Pengujian dan pengembangan telah dipercepat terutama melalui desain prototipe awal yang lebih baik dengan menggunakan FEM. Singkatnya, manfaat FEM termasuk peningkatan akurasi, desain yang ditingkatkan dan wawasan yang lebih baik tentang parameter desain kritis, pembuatan prototipe virtual, prototipe perangkat keras yang lebih sedikit, siklus desain yang lebih cepat dan lebih murah, peningkatan produktivitas, dan peningkatan pendapatan. Pada tahun 1990-an, FEM diusulkan untuk digunakan dalam pemodelan stokastik untuk menyelesaikan model probabilitas secara numerik dan kemudian untuk penilaian keandalan.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Otomatisasi desain elektronik

Otomatisasi desain elektronik (EDA), juga disebut sebagai desain berbantuan komputer elektronik (ECAD), adalah kategori alat perangkat lunak untuk mendesain sistem elektronik seperti sirkuit terpadu dan papan sirkuit tercetak. Alat-alat ini bekerja bersama dalam alur desain yang digunakan perancang chip untuk mendesain dan menganalisis seluruh chip semikonduktor. Karena chip semikonduktor modern dapat memiliki miliaran komponen, alat EDA sangat penting untuk desain mereka; artikel ini secara khusus menjelaskan EDA secara khusus sehubungan dengan sirkuit terpadu (IC).

Sejarah

Masa-masa awal

Otomatisasi desain elektronik paling awal dikaitkan dengan IBM dengan dokumentasi komputer seri 700 pada tahun 1950-an.

Sebelum pengembangan EDA, sirkuit terpadu dirancang dengan tangan dan ditata secara manual. Beberapa toko canggih menggunakan perangkat lunak geometris untuk menghasilkan kaset untuk photoplotter Gerber, yang bertanggung jawab untuk menghasilkan gambar eksposur monokromatik, tetapi bahkan menyalin rekaman digital dari komponen yang digambar secara mekanis. Proses ini pada dasarnya bersifat grafis, dengan penerjemahan dari elektronik ke grafis yang dilakukan secara manual; perusahaan paling terkenal dari era ini adalah Calma, yang format GDSII-nya masih digunakan sampai sekarang. Pada pertengahan 1970-an, para pengembang mulai mengotomatiskan desain sirkuit selain penyusunan dan alat penempatan dan perutean pertama dikembangkan; ketika hal ini terjadi, prosiding Konferensi Otomasi Desain mengkatalogkan sebagian besar perkembangan pada saat itu.

Era berikutnya dimulai setelah publikasi "Introduction to VLSI Systems" oleh Carver Mead dan Lynn Conway pada tahun 1980; yang dianggap sebagai buku teks standar untuk desain chip. Hasilnya adalah peningkatan kompleksitas chip yang dapat didesain, dengan akses yang lebih baik ke alat verifikasi desain yang menggunakan simulasi logika. Chip lebih mudah ditata dan lebih mungkin berfungsi dengan benar, karena desainnya dapat disimulasikan secara lebih menyeluruh sebelum konstruksi. Meskipun bahasa dan alat telah berevolusi, pendekatan umum untuk menentukan perilaku yang diinginkan dalam bahasa pemrograman tekstual dan membiarkan alat mendapatkan desain fisik yang terperinci tetap menjadi dasar desain IC digital saat ini.

Alat EDA paling awal diproduksi secara akademis. Salah satu yang paling terkenal adalah "Berkeley VLSI Tools Tarball", seperangkat utilitas UNIX yang digunakan untuk mendesain sistem VLSI awal. Yang banyak digunakan adalah peminimalisasi logika heuristik Espresso, yang bertanggung jawab atas pengurangan kompleksitas sirkuit dan Magic, platform desain berbantuan komputer. Perkembangan penting lainnya adalah pembentukan MOSIS, sebuah konsorsium universitas dan perakit yang mengembangkan cara yang murah untuk melatih para perancang chip mahasiswa dengan memproduksi sirkuit terpadu yang sesungguhnya. Konsep dasarnya adalah menggunakan proses IC yang andal, murah, dan berteknologi relatif rendah serta mengemas sejumlah besar proyek per wafer, dengan beberapa salinan chip dari setiap proyek yang tetap dipertahankan. Perakit yang bekerja sama menyumbangkan wafer yang telah diproses atau menjualnya dengan biaya, karena mereka melihat program ini membantu pertumbuhan jangka panjang mereka sendiri.

Kelahiran komersial

Tahun 1981 menandai awal mula EDA sebagai sebuah industri. Selama bertahun-tahun, perusahaan elektronik yang lebih besar, seperti Hewlett-Packard, Tektronix, dan Intel, telah mengejar EDA secara internal, dengan para manajer dan pengembang mulai keluar dari perusahaan-perusahaan ini untuk berkonsentrasi pada EDA sebagai sebuah bisnis. Daisy Systems, Mentor Graphics, dan Valid Logic Systems semuanya didirikan pada masa ini dan secara kolektif disebut sebagai DMV. Pada tahun 1981, Departemen Pertahanan AS juga mulai mendanai VHDL sebagai bahasa deskripsi perangkat keras. Dalam beberapa tahun, ada banyak perusahaan yang berspesialisasi dalam EDA, masing-masing dengan penekanan yang sedikit berbeda.

Pameran dagang pertama untuk EDA diadakan di Design Automation Conference pada tahun 1984 dan pada tahun 1986, Verilog, bahasa desain tingkat tinggi yang populer, pertama kali diperkenalkan sebagai bahasa deskripsi perangkat keras oleh Gateway Design Automation. Simulator dengan cepat mengikuti perkenalan ini, memungkinkan simulasi langsung desain chip dan spesifikasi yang dapat dieksekusi. Dalam beberapa tahun, back-end dikembangkan untuk melakukan sintesis logika.

Masa kini

Aliran digital saat ini sangat modular, dengan ujung depan menghasilkan deskripsi desain standar yang dikompilasi menjadi doa unit yang mirip dengan sel tanpa memperhatikan teknologi masing-masing. Sel mengimplementasikan logika atau fungsi elektronik lainnya melalui pemanfaatan teknologi sirkuit terpadu tertentu. Perakit umumnya menyediakan pustaka komponen untuk proses produksi mereka, dengan model simulasi yang sesuai dengan alat simulasi standar.

Sebagian besar sirkuit analog masih dirancang dengan cara manual, membutuhkan pengetahuan khusus yang unik untuk desain analog (seperti konsep pencocokan). Oleh karena itu, alat EDA analog jauh lebih tidak modular, karena lebih banyak fungsi yang diperlukan, mereka berinteraksi lebih kuat, dan komponen, secara umum, kurang ideal.

EDA untuk elektronik telah meningkat pesat dalam hal kepentingan dengan peningkatan teknologi semikonduktor yang terus menerus. Beberapa pengguna adalah operator pengecoran, yang mengoperasikan fasilitas fabrikasi semikonduktor ("fabs") dan individu tambahan yang bertanggung jawab untuk memanfaatkan perusahaan jasa desain teknologi yang menggunakan perangkat lunak EDA untuk mengevaluasi desain yang masuk untuk kesiapan produksi. Alat EDA juga digunakan untuk memprogram fungsionalitas desain ke dalam FPGA atau susunan gerbang yang dapat diprogram di lapangan, desain sirkuit terpadu yang dapat disesuaikan.

Fokus perangkat lunak

Desain

Alur desain terutama tetap dicirikan melalui beberapa komponen utama; ini termasuk:

• Sintesis tingkat tinggi (juga dikenal sebagai sintesis perilaku atau sintesis algoritmik) - Deskripsi desain tingkat tinggi (misalnya dalam C / C ++) dikonversi ke RTL atau tingkat transfer register, yang bertanggung jawab untuk merepresentasikan sirkuit melalui pemanfaatan interaksi antar register.
• Sintesis logika - Penerjemahan deskripsi desain RTL (misalnya ditulis dalam Verilog atau VHDL) ke dalam netlist diskrit atau representasi gerbang logika.
• Penangkapan skematik - Untuk sel standar digital, analog, RF-like Capture CIS di Orcad oleh Cadence dan ISIS di Proteus [diperlukan klarifikasi].
• Tata letak - biasanya tata letak berbasis skematik, seperti Tata Letak di Orcad by Cadence, ARES di Proteus

Simulasi

• Simulasi transistor - simulasi transistor tingkat rendah dari perilaku skematik/tata letak, akurat pada tingkat perangkat.
• Simulasi logika - simulasi digital dari perilaku digital RTL atau daftar gerbang (Boolean 0/1), akurat pada tingkat Boolean.
• Simulasi perilaku - simulasi tingkat tinggi dari operasi arsitektur desain, akurat pada tingkat siklus atau tingkat antarmuka.
• Emulasi perangkat keras - Penggunaan perangkat keras dengan tujuan khusus untuk meniru logika desain yang diusulkan. Kadang-kadang dapat dicolokkan ke dalam sistem sebagai pengganti chip yang belum dibuat; ini disebut emulasi dalam sirkuit.
• Teknologi CAD mensimulasikan dan menganalisis teknologi proses yang mendasarinya. Sifat kelistrikan perangkat diperoleh langsung dari fisika perangkat

Analisis dan verifikasi

• Verifikasi fungsional: memastikan desain logika sesuai dengan spesifikasi dan menjalankan tugas dengan benar. Termasuk verifikasi fungsional dinamis melalui simulasi, emulasi, dan prototipe.
• RTL Linting untuk kepatuhan terhadap aturan pengkodean seperti sintaks, semantik, dan gaya.
• Verifikasi penyeberangan domain clock (pemeriksaan CDC): mirip dengan linting, tetapi pemeriksaan/alat ini mengkhususkan diri dalam mendeteksi dan melaporkan masalah potensial seperti kehilangan data, meta-stabilitas karena penggunaan beberapa domain clock dalam desain.
• Verifikasi formal, juga pengecekan model: upaya untuk membuktikan, dengan metode matematis, bahwa sistem memiliki sifat tertentu yang diinginkan, dan bahwa beberapa efek yang tidak diinginkan (seperti kebuntuan) tidak dapat terjadi.
• Pemeriksaan kesetaraan: perbandingan algoritmik antara deskripsi RTL chip dan daftar gerbang yang disintesis, untuk memastikan kesetaraan fungsional pada tingkat logis.
• Analisis waktu statis: analisis waktu rangkaian dengan cara yang tidak bergantung pada input, sehingga menemukan kasus terburuk dari semua input yang mungkin.
• Ekstraksi tata letak: dimulai dengan tata letak yang diusulkan, menghitung (perkiraan) karakteristik listrik setiap kabel dan perangkat. Sering digunakan bersama dengan analisis waktu statis di atas untuk memperkirakan kinerja chip yang telah selesai dibuat.
• Pemecah medan elektromagnetik, atau hanya pemecah medan, memecahkan persamaan Maxwell secara langsung untuk kasus-kasus yang menarik dalam desain IC dan PCB. Metode ini dikenal lebih lambat namun lebih akurat daripada ekstraksi tata letak di atas.
• Verifikasi fisik, PV: memeriksa apakah suatu desain dapat diproduksi secara fisik, dan bahwa chip yang dihasilkan tidak akan memiliki cacat fisik yang menghalangi fungsi, dan akan memenuhi spesifikasi asli.

Persiapan manufaktur

• Persiapan data masker atau MDP - Pembuatan foto litografi aktual, yang digunakan untuk membuat chip secara fisik.
• Penyelesaian akhir chip yang mencakup penunjukan dan struktur khusus untuk meningkatkan kemampuan manufaktur tata letak. Contoh yang terakhir adalah cincin segel dan struktur pengisi 
• Memproduksi tata letak reticle dengan pola uji dan tanda pelurusan.
• Persiapan tata-letak-ke-topeng yang menyempurnakan data tata-letak dengan operasi grafis, misalnya, teknik peningkatan resolusi (RET) - metode untuk meningkatkan kualitas photomask akhir. Ini juga mencakup koreksi kedekatan optik (OPC) atau teknologi litografi terbalik (ILT) - kompensasi di muka untuk efek difraksi dan interferensi yang terjadi kemudian, apabila chip dibuat dengan menggunakan mask ini.
• Pembuatan topeng - Pembuatan gambar topeng datar dari desain hierarki.
• Pembuatan pola uji otomatis atau ATPG - Pembuatan data pola secara sistematis untuk menjalankan sebanyak mungkin gerbang logika dan komponen lainnya.
• Built-in self-test atau BIST - Pemasangan pengontrol uji mandiri untuk secara otomatis menguji logika atau struktur memori dalam desain

Keamanan fungsional

• Analisis keselamatan fungsional, penghitungan sistematis tingkat kegagalan dalam waktu (FIT) dan metrik cakupan diagnostik untuk desain guna memenuhi persyaratan kepatuhan untuk tingkat integritas keselamatan yang diinginkan.
• Sintesis keamanan fungsional, menambahkan peningkatan keandalan pada elemen terstruktur (modul, RAM, ROM, file register, FIFO) untuk meningkatkan deteksi kesalahan/toleransi kesalahan. Ini termasuk (tidak terbatas pada) penambahan deteksi kesalahan dan/atau kode koreksi (Hamming), logika redundan untuk deteksi kesalahan dan toleransi kesalahan (duplikat/rangkap tiga) dan pemeriksaan protokol (paritas antarmuka, perataan alamat, hitungan detak)
• Verifikasi keamanan fungsional, menjalankan kampanye kesalahan, termasuk memasukkan kesalahan ke dalam desain dan verifikasi bahwa mekanisme keamanan bereaksi dengan cara yang tepat untuk kesalahan yang dianggap tercakup.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Design Engineer

Seorang insinyur desain adalah seorang insinyur yang berfokus pada proses desain teknik di salah satu dari berbagai disiplin ilmu teknik (termasuk sipil, mekanik, listrik, kimia, tekstil, kedirgantaraan, nuklir, manufaktur, sistem, dan struktur / bangunan / arsitektur) dan disiplin ilmu desain seperti Interaksi Manusia dan Komputer. Insinyur desain cenderung bekerja pada produk dan sistem yang melibatkan pengadaptasian dan penggunaan teknik ilmiah dan matematika yang kompleks. Penekanannya cenderung pada penggunaan fisika teknik dan ilmu terapan lainnya untuk mengembangkan solusi bagi masyarakat.

Seorang insinyur desain biasanya bekerja dengan tim insinyur lain dan jenis desainer lainnya (misalnya desainer industri), untuk mengembangkan desain konseptual dan terperinci yang memastikan suatu produk berfungsi, berkinerja, dan sesuai dengan tujuannya. Mereka juga dapat bekerja sama dengan pemasar untuk mengembangkan konsep dan spesifikasi produk untuk memenuhi kebutuhan pelanggan, dan dapat mengarahkan upaya desain. Di banyak bidang teknik, ada perbedaan antara "insinyur desain" dan peran teknik lainnya (misalnya insinyur perencanaan, insinyur proyek, insinyur pengujian). Analisis cenderung memainkan peran yang lebih besar untuk bidang yang terakhir, sementara sintesis lebih penting untuk bidang yang pertama; namun demikian, semua peran tersebut secara teknis merupakan bagian dari proses desain teknik secara keseluruhan.

Ketika sebuah proyek perekayasaan melibatkan keselamatan publik, para insinyur desain yang terlibat sering kali diharuskan memiliki lisensi - misalnya, sebagai Insinyur Profesional (di AS dan Kanada). Sering kali terdapat "pengecualian industri" untuk insinyur yang bekerja pada proyek hanya secara internal di organisasi mereka, meskipun ruang lingkup dan ketentuan pengecualian tersebut sangat bervariasi di seluruh yurisdiksi.

Tugas Design Engineer

Insinyur desain dapat bekerja dalam tim bersama dengan desainer lain untuk membuat gambar yang diperlukan untuk pembuatan prototipe dan produksi, atau dalam kasus bangunan, untuk konstruksi. Namun, dengan munculnya perangkat lunak CAD dan pemodelan solid, insinyur desain dapat membuat gambar sendiri, atau mungkin dengan bantuan banyak penyedia layanan perusahaan.

Tanggung jawab berikutnya dari banyak insinyur desain adalah pembuatan prototipe. Model produk dibuat dan ditinjau. Prototipe dapat bersifat fungsional atau non-fungsional. Prototipe "alfa" fungsional digunakan untuk pengujian; prototipe non-fungsional digunakan untuk pengecekan bentuk dan kesesuaian. Pembuatan prototipe virtual dan karenanya untuk solusi perangkat lunak semacam itu juga dapat digunakan. Tahap ini adalah tahap di mana kekurangan desain ditemukan dan diperbaiki, serta perkakas, perlengkapan manufaktur, dan pengemasan dikembangkan.

Setelah prototipe "alfa" diselesaikan setelah banyak iterasi, langkah selanjutnya adalah prototipe pra-produksi "beta". Insinyur desain, bekerja sama dengan insinyur industri, insinyur manufaktur, dan insinyur kualitas, meninjau proses awal komponen dan rakitan untuk kesesuaian desain dan analisis metode fabrikasi/pabrikasi. Hal ini sering kali ditentukan melalui kontrol proses statistik. Variasi dalam produk dikorelasikan dengan aspek proses dan dieliminasi. Metrik yang paling umum digunakan adalah indeks kapabilitas proses Cpk. Cpk sebesar 1,0 dianggap sebagai penerimaan awal untuk memulai produksi penuh.

Insinyur desain dapat mengikuti produk dan membuat perubahan dan koreksi yang diminta selama masa pakai produk. Hal ini disebut sebagai rekayasa "dari buaian ke liang lahat". Insinyur desain bekerja sama dengan insinyur manufaktur di seluruh siklus hidup produk, dan sering kali diminta untuk menyelidiki dan memvalidasi perubahan desain yang dapat mengarah pada kemungkinan pengurangan biaya produksi untuk secara konsisten mengurangi harga ketika produk menjadi matang dan dengan demikian dikenakan diskon untuk mempertahankan volume pasar terhadap produk pesaing yang lebih baru. Selain itu, perubahan desain juga dapat diwajibkan oleh pembaruan hukum dan peraturan.

Proses desain adalah proses yang intensif informasi, dan para insinyur desain telah terbukti menghabiskan 56% waktu mereka untuk terlibat dalam berbagai perilaku informasi, termasuk 14% secara aktif mencari informasi. Selain kompetensi teknis inti para insinyur desain, penelitian telah menunjukkan sifat penting dari atribut pribadi, keterampilan manajemen proyek, dan kemampuan kognitif mereka untuk berhasil dalam peran tersebut.

Di antara temuan yang lebih rinci lainnya, sebuah studi pengambilan sampel kerja baru-baru ini menemukan bahwa insinyur desain menghabiskan 62,92% waktunya untuk melakukan pekerjaan teknis, 40,37% untuk pekerjaan sosial, dan 49,66% untuk pekerjaan berbasis komputer. Terdapat tumpang tindih yang cukup besar di antara berbagai jenis pekerjaan ini, dengan para insinyur menghabiskan 24,96% waktu mereka untuk melakukan pekerjaan teknis dan sosial, 37,97% untuk pekerjaan teknis dan non-sosial, 15,42% untuk pekerjaan non-sosial dan teknis, serta 21,66% untuk pekerjaan non-sosial dan teknis.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Teknik berbantuan komputer

Teknik berbantuan komputer (CAE) adalah penggunaan teknologi secara umum untuk membantu tugas-tugas yang berkaitan dengan analisis teknik. Setiap penggunaan teknologi untuk memecahkan atau membantu masalah teknik berada di bawah payung ini.

Gambaran Umum

Seiring dengan peningkatan yang konsisten dalam grafis dan kecepatan komputer, bantuan komputer membantu para insinyur dengan tugas-tugas yang dulunya rumit dan memakan waktu dengan memasukkan informasi dan menekan sebuah tombol.

Ini mencakup analisis elemen hingga (FEA), dinamika fluida komputasi (CFD), dinamika multibodi (MBD), daya tahan dan pengoptimalan. CAE juga disertakan dengan desain berbantuan komputer (CAD) dan manufaktur berbantuan komputer (CAM) dalam singkatan kolektif "CAx".

Istilah CAE telah digunakan untuk menggambarkan penggunaan teknologi komputer dalam bidang teknik dalam arti yang lebih luas daripada sekadar analisis teknik. Dalam konteks inilah istilah ini diciptakan oleh Jason Lemon, pendiri SDRC pada akhir tahun 1970-an. Namun, definisi ini lebih dikenal saat ini dengan istilah CAx dan PLM.

Sistem CAE secara individual dianggap sebagai satu simpul pada jaringan informasi total dan setiap simpul dapat berinteraksi dengan simpul lain pada jaringan.

Bidang dan fase CAE

Bidang CAE yang tercakup meliputi:

• Analisis tegangan pada komponen dan rakitan menggunakan analisis elemen hingga (FEA);
• Analisis termal dan aliran fluida menggunakan dinamika fluida komputasi (CFD);
• Dinamika multibodi (MBD) dan kinematika;
• Alat analisis untuk simulasi proses untuk operasi seperti pengecoran, pencetakan, dan pembentukan cetakan;
• Optimalisasi produk atau proses.

Secara umum, ada tiga fase dalam setiap tugas rekayasa berbantuan komputer:

• Pra-pemrosesan - mendefinisikan model dan faktor lingkungan yang akan diterapkan (biasanya model elemen hingga, tetapi metode facet, voxel, dan lembaran tipis juga digunakan);
• Pemecah analisis (biasanya dilakukan pada komputer berkekuatan tinggi);
• Pasca-pemrosesan hasil (menggunakan alat visualisasi).

Siklus ini diulang, seringkali berkali-kali, baik secara manual maupun dengan menggunakan perangkat lunak pengoptimalan komersial.

CAE dalam industri otomotif

Alat bantu CAE banyak digunakan dalam industri otomotif. Penggunaannya telah memungkinkan produsen mobil untuk mengurangi biaya dan waktu pengembangan produk sekaligus meningkatkan keamanan, kenyamanan, dan daya tahan kendaraan yang mereka produksi. Kemampuan prediktif alat CAE telah berkembang hingga ke titik di mana sebagian besar verifikasi desain dilakukan dengan menggunakan simulasi komputer (diagnosis) daripada pengujian prototipe fisik. Ketergantungan CAE didasarkan pada semua asumsi yang tepat sebagai input dan harus mengidentifikasi input kritis (BJ). Meskipun ada banyak kemajuan dalam CAE, dan digunakan secara luas di bidang teknik, pengujian fisik masih merupakan suatu keharusan. Hal ini digunakan untuk verifikasi dan pembaruan model, untuk mendefinisikan beban dan kondisi batas secara akurat, dan untuk pengesahan prototipe akhir.

Masa depan CAE dalam proses pengembangan produk

Meskipun CAE telah membangun reputasi yang kuat sebagai alat verifikasi, pemecahan masalah, dan analisis, masih ada persepsi bahwa hasil yang cukup akurat datang agak terlambat dalam siklus desain untuk benar-benar mendorong desain. Hal ini diperkirakan akan menjadi masalah karena produk modern menjadi semakin kompleks. Produk tersebut mencakup sistem pintar, yang mengarah pada peningkatan kebutuhan untuk analisis multi-fisika termasuk kontrol, dan mengandung material ringan baru, yang sering kali kurang dikenal oleh para insinyur. Perusahaan dan produsen perangkat lunak CAE terus mencari alat bantu dan peningkatan proses untuk mengubah situasi ini.

Di sisi perangkat lunak, mereka terus berupaya mengembangkan pemecah masalah yang lebih kuat, memanfaatkan sumber daya komputer dengan lebih baik, dan memasukkan pengetahuan teknik dalam pra dan pasca-pemrosesan. Di sisi proses, mereka mencoba mencapai keselarasan yang lebih baik antara CAE 3D, simulasi sistem 1D, dan pengujian fisik. Hal ini akan meningkatkan realisme pemodelan dan kecepatan perhitungan.

Perusahaan perangkat lunak CAE dan produsen mencoba mengintegrasikan CAE dengan lebih baik dalam manajemen siklus hidup produk secara keseluruhan. Dengan cara ini mereka dapat menghubungkan desain produk dengan penggunaan produk, yang diperlukan untuk produk pintar. Proses rekayasa yang disempurnakan ini juga disebut sebagai analitik rekayasa prediktif.

Disadur dari: en.wikipedia.org