基于PDM的EDA集成關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

引言

電子行業(yè)中電子設(shè)計(jì)輔助(EDA)技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了電子設(shè)備的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)者應(yīng)用EDA進(jìn)行產(chǎn)品的分析和設(shè)計(jì)，不僅提高了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量與開(kāi)發(fā)效率，而且提升了企業(yè)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的能力和綜合管理水平。然而，目前電子電路模塊設(shè)計(jì)制造一體化(EDMI)系統(tǒng)一般采用人工管理或僅基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)和信息管理。在這種情況下，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)階段將產(chǎn)生大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和文檔。這些數(shù)據(jù)分散在各個(gè)系統(tǒng)中，不能形成以產(chǎn)品為對(duì)象的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，信息的共享度差，各應(yīng)用分系統(tǒng)內(nèi)部以及分系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)查詢困難，查詢效率低。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)的應(yīng)用可以很好地解決以上問(wèn)題。但是，現(xiàn)階段PDM系統(tǒng)主要應(yīng)用在機(jī)械行業(yè)，電子行業(yè)的應(yīng)用并不普及，即使有也主要是針對(duì)EDA工具，對(duì)制造考慮得很少。

針對(duì)EDA的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理,UGS公司將teamcenter engineering與Mentor進(jìn)行集成，并針對(duì)集成作了大量研究。木文在此基礎(chǔ)上，深人鬧述PDM與EDA集成的內(nèi)容和框架，并以Protel和iMAN為例說(shuō)明集成的過(guò)程與功能。

1、PDM/EDA集成的主要內(nèi)容

EDA系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)電子電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，是產(chǎn)生設(shè)計(jì)圖檔,BOM的源頭。除了要向PDM系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置以及BOM屬性外，還需要接收PDM系統(tǒng)發(fā)送的設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)更改信息等。

1.1、EDA文件集成

EDA文件集成的基本功能如下:

a)iMAN半臺(tái)上激活產(chǎn)品數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng);

b)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)從iMAN服務(wù)器傳遞至應(yīng)用軟件系統(tǒng)中;

c)用戶可以在應(yīng)用軟件系統(tǒng)中進(jìn)行常規(guī)操作;

d)用戶進(jìn)行存儲(chǔ)操作后，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)返回iMAN中;

e)基于iMAN的用戶界面;

f)Protel所有數(shù)據(jù)均由iMAN直接管理和存儲(chǔ)。

1.2、電子產(chǎn)品的BOM集成

EDA系統(tǒng)產(chǎn)生的BOM是整個(gè)系統(tǒng)的主要共享數(shù)據(jù)源，是PDM系統(tǒng)建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的惟一依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)BOM信息從EDA系統(tǒng)到PDM系統(tǒng)的一致性和貫通性，需要通過(guò)EDA和PDM系統(tǒng)的集成接口來(lái)完成BOM信息的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和傳遞。

1.3、流程集成

流程管理包括審批流程管理和更改流程管理。根據(jù)企業(yè)的不同情況，在用戶分組、角色、人員和項(xiàng)目的基礎(chǔ)之上，流程管理通過(guò)在iMAN系統(tǒng)中定制審批流程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

流程集成通過(guò)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)的形成過(guò)程得到有效保存，以免出現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中責(zé)任不明確的現(xiàn)象;同時(shí)在流程管理中引入了并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想，從而縮短f文檔的傳遞速度以及處理時(shí)問(wèn)，提高了企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造效率。

2、PDM/EDA集成框架

如圖1所示，集成分為兩種形式，即文檔級(jí)信息集成和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)級(jí)信息集成二前者上要依據(jù)“分散設(shè)計(jì)，集中制造”的特點(diǎn)，在EDA與PDM系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采用單向交換，即由EDA系統(tǒng)將電子電路原理圖,PCB板圖等傳送到PDM系統(tǒng)。PDM系統(tǒng)不對(duì)設(shè)計(jì)圖文檔進(jìn)行任何修改，只向EDA系統(tǒng)返回設(shè)計(jì)更改通知單和配料加下等信息。后者是指以EDA系統(tǒng)中的產(chǎn)品為對(duì)象組織數(shù)據(jù)，對(duì)象及其結(jié)構(gòu)信息通過(guò)集成接口納人到PDM系統(tǒng)中進(jìn)行管理，達(dá)到EDA系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品劉象及其結(jié)構(gòu)信已的一致性:因此，對(duì)于BOM信息，需要編制EDA和PDM系統(tǒng)之問(wèn)的接口程序，即將EDA系統(tǒng)的BOM信息傳遞給PDM系統(tǒng);由PDM系統(tǒng)根據(jù)文件中的信息，在系統(tǒng)內(nèi)部建宜相應(yīng)的產(chǎn)品對(duì)象及其結(jié)構(gòu)樹(shù)。

3、集成實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1IMAM的面向?qū)ο螽a(chǎn)品模型簡(jiǎn)介

iMAN系統(tǒng)常用的對(duì)象如下:

a)Item/item revision在iNAIV中，item/item revision是用于信息管理的基本劉象。Item代表一個(gè)物理或概念實(shí)體。這一實(shí)體把所有與之有關(guān)的信息統(tǒng)一組織起來(lái)，并可以對(duì)這些信息進(jìn)行維護(hù)、審核、提交。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)產(chǎn)品、部件或零件都可以表示為一個(gè)item/ltem reviein即item的版本。Mas-terForm是item的子類(lèi)，用來(lái)描述產(chǎn)品總體信息。

b)Uataset。用于封裝應(yīng)用對(duì)象或應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)dataset,可以將其他應(yīng)用程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與PDM系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。

c)Form。一個(gè)具有顯示或修改界面的對(duì)象該對(duì)象可以是對(duì)應(yīng)于某一class的一個(gè)instance,也可以對(duì)應(yīng)于文件。

d)Foller。它相當(dāng)于文件夾的概念提供了在iMAN中組織管理數(shù)據(jù)的一種方法。

e)BOMView。描述零件裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系的對(duì)象，有版本，即BDMYiew revisiuns,并且有視圖類(lèi)型，稱(chēng)做ViewType，如designview, manufacturing view等。

3.2數(shù)據(jù)及文件綜合存儲(chǔ)

iMAN系統(tǒng)管理的是一系列的對(duì)象，對(duì)象又包含諸多的關(guān)系模型。iMAN通過(guò)管理對(duì)象的關(guān)系模型來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的管理。數(shù)據(jù)集成的主要任務(wù)是把iMAN系統(tǒng)看成是Protel99SE的管理環(huán)境，通過(guò)建立它們之間的聯(lián)系使產(chǎn)品數(shù)據(jù)(圖形、義件、屬性、關(guān)聯(lián)及相關(guān)文檔)在Protel99SE與iMAN系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)雙向的無(wú)縫傳輸，即Protel99SE文件數(shù)據(jù)能隨時(shí)簽人(check-in)iMAN系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)人iMAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)有效地簽出(cheek-out)在數(shù)據(jù)簽人/簽出的同時(shí)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)模型之間的映射(mapping)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一,如圖2所示。

1)Protel簽入管理當(dāng)Protel執(zhí)行save或save as等保存命令時(shí)，通過(guò)中問(wèn)文件把各種數(shù)據(jù)輸人到iMAN中，并在iMAN中視具體需要建立或修改相應(yīng)的itom,item revisiun,dalaset,form,B0MView、BOMview revision等一系列iMAN中的管理對(duì)象，用這些對(duì)象來(lái)管理Protel中的各種數(shù)據(jù)文件。

2)Protel簽出管理 當(dāng)Protel執(zhí)行任何提取文檔的操作時(shí)，iMAN就把有關(guān)的各種數(shù)據(jù)義件輸出至中間文件;Protel通過(guò)讀取iMAN文件并對(duì)這些數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯修改。同時(shí)在iMAN中對(duì)輸出的文檔加以鎖定，以防其他用戶對(duì)其進(jìn)行修改，在文檔歸檔后再對(duì)其解鎖。

3)查詢Peotcl把要查詢的信息傳遞給iMAN，由iMAN執(zhí)行相應(yīng)的查詢操作，并把查詢的結(jié)果及時(shí)反饋給Protel。這主耍是利用iMAN的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯管理(PSF)功能。

3.3、BOM綜合技術(shù)

在Protel中己經(jīng)有開(kāi)發(fā)好的生成電子BOM的插件，在設(shè)計(jì)PCB版圖或SCH圖時(shí)，通過(guò)在Protel中將插件加載進(jìn)去，就可以很容易地得到后綴為.BOM的BOM文件;再進(jìn)行BOM表的后處理，包括BOM文件的保存、BOM表導(dǎo)出excel，還可以將Protcl中的BOM表文件導(dǎo)出為一種CAD格式文件。

通過(guò)在iMAN中創(chuàng)建dataset及type達(dá)到讀取電子BOM表文件，excel已經(jīng)很好地與iMAN進(jìn)行集成。

如圖3所示，通過(guò)開(kāi)發(fā)從電子BOM表到PDM中的接n程序，使得能在iMAN中逐行讀取電子BOM表中的數(shù)據(jù)，并在iMAN中創(chuàng)建其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)同步。

通過(guò)iMAN中PSE的其他功能，不同部門(mén)用戶可以得到符合各自要求的BOM表。

3.4安全管理技術(shù)

在iMAN系統(tǒng)中內(nèi)置的系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)管理員和部門(mén)管理員三種角色以及用戶可自定義角色等功能將這一復(fù)雜的賦權(quán)過(guò)程大大簡(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)管理員的日常工作量;確定不同的部門(mén)、項(xiàng)目組、數(shù)據(jù)對(duì)象在不同階段有不同的權(quán)限等級(jí);確保同一項(xiàng)日組中的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行脅調(diào)一致的并行工作，摧高數(shù)據(jù)共亨和重復(fù)使用。

Protel中可以通過(guò)設(shè)置設(shè)計(jì)小組對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)及訪間控制權(quán)卜反管理。

通過(guò)權(quán)限、角色和人員的定義，建立了電子文檔的安全機(jī)制，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。

4、應(yīng)用實(shí)例

筆者在實(shí)施某院PDM/EDA集成中，根據(jù)上述的集成框架和關(guān)鍵技術(shù)采用以下步驟實(shí)施集成。

4.1、iMAN對(duì)象類(lèi)型的定制

由于EDA和PDM系統(tǒng)者俘保存產(chǎn)品對(duì)象及其結(jié)構(gòu)信息，為保證兩者的一致性需要將BOM文件的物料信息導(dǎo)人PDM系統(tǒng)。在開(kāi)發(fā)接口之前，首先要在PDM系統(tǒng)中創(chuàng)建產(chǎn)品,PCB板、元器件，以及原材輔料的class類(lèi),item類(lèi)型(產(chǎn)品對(duì)象條目或類(lèi)的對(duì)象)及itcm主屬性表MasterForm。

iMAN只提供了一些超類(lèi)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行具體的定制和狡次開(kāi)發(fā)。上述四種item類(lèi)型的定義使用了同一種class,該class從類(lèi)POM_APPIJCATIOM-OBJECT繼承。創(chuàng)建每個(gè)item都是創(chuàng)建對(duì)應(yīng)item類(lèi)的對(duì)象。item類(lèi)型根據(jù)不同的MasterForm來(lái)區(qū)別，通過(guò)UI交互文件指定MasterFarm中的每一項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到class對(duì)應(yīng)的屬性中。四種item類(lèi)型既有共有的屬性，又分別有各自特有的屬性。

4.2 EDA系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成接口的實(shí)現(xiàn)

EDA系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)BOM和工藝BOM是PDM系統(tǒng)創(chuàng)建子件對(duì)象(元器件、原材輔料)和圖形化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的信息來(lái)源，通過(guò)EDA與PDM系統(tǒng)的集成接口，完成由EDA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樹(shù)到PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

iMAN系統(tǒng)的ITK(imergeration tuolkit)以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式存在，提供了一整套函數(shù)直接或間接操作PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)在接日程序巾嵌人所需的ITK函數(shù)，即可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)自動(dòng)輸人到PDM系統(tǒng)二該集成接日的實(shí)現(xiàn)主耍分為以下三個(gè)步驟:

a)BOM文件讀取二依次按行讀取BOM文件各子件的ID、名稱(chēng)、版本號(hào)、數(shù)量、所在層次、結(jié)構(gòu)信息等。

b)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PDM、創(chuàng)建子件對(duì)象。在PDM中創(chuàng)建各相應(yīng)的子件對(duì)象，并將其屬性數(shù)據(jù)寫(xiě)入MasterForm中，存人PDM底層數(shù)據(jù)庫(kù)。

c)在PDM中創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖BOMView,根據(jù)各子件的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系，將其分別依次掛在其父件對(duì)象下，形成圖形化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖。該程序的流程圖如圖4所示。

4.3部分界面

圖5是在Protel登錄iMAN中的定制界面。在Protel中包括登錄iMAN、簽人/簽出等。在iMAN中的功能也包括鑒人/簽出二iMAN中啟功Pmtel通過(guò)封裝實(shí)現(xiàn)。

圖6是在iMAN中操作BOM表的部分界面，用來(lái)實(shí)現(xiàn)B0M表的處理和配置

5、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用基于PDM系統(tǒng)的信息集成策略，通過(guò)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的信息集成接口,實(shí)現(xiàn)了在PDM系統(tǒng)中自動(dòng)創(chuàng)建電子電路產(chǎn)品、子件對(duì)象(PCB板、元器件;原材輔料)及圖形化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，完成了產(chǎn)品數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)、工藝系統(tǒng)向PDM系統(tǒng)的自動(dòng)導(dǎo)入，保證了整個(gè)系統(tǒng)具有完整、一致、可靠的產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的信息集成。