基于PDM的EDA集成關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)

引言

電子行業(yè)中電子設(shè)計輔助(EDA)技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了電子設(shè)備的傳統(tǒng)設(shè)計方法。設(shè)計者應(yīng)用EDA進(jìn)行產(chǎn)品的分析和設(shè)計，不僅提高了電子產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量與開發(fā)效率，而且提升了企業(yè)對產(chǎn)品開發(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)庫的數(shù)據(jù)和信息管理。在這種情況下，產(chǎn)品的開發(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)分散在各個系統(tǒng)中，不能形成以產(chǎn)品為對象的數(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題。但是，現(xiàn)階段PDM系統(tǒng)主要應(yīng)用在機械行業(yè)，電子行業(yè)的應(yīng)用并不普及，即使有也主要是針對EDA工具，對制造考慮得很少。

針對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為例說明集成的過程與功能。

1、PDM/EDA集成的主要內(nèi)容

EDA系統(tǒng)用于實現(xiàn)電子電路產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計，是產(chǎn)生設(shè)計圖檔,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半臺上激活產(chǎn)品數(shù)據(jù)所對應(yīng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng);

b)對應(yīng)的數(shù)據(jù)可以自動從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)行存儲操作后，對應(yīng)的數(shù)據(jù)可以自動返回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。

1.2、電子產(chǎn)品的BOM集成

EDA系統(tǒng)產(chǎn)生的BOM是整個系統(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)樹的惟一依據(jù)。為了實現(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EDA和PDM系統(tǒng)的集成接口來完成BOM信息的自動轉(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、人員和項目的基礎(chǔ)之上，流程管理通過在iMAN系統(tǒng)中定制審批流程來實現(xiàn)。

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

2、PDM/EDA集成框架

如圖1所示，集成分為兩種形式，即文檔級信息集成和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)級信息集成二前者上要依據(jù)“分散設(shè)計，集中制造”的特點，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)不對設(shè)計圖文檔進(jìn)行任何修改，只向EDA系統(tǒng)返回設(shè)計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)品為對象組織數(shù)據(jù)，對象及其結(jié)構(gòu)信息通過集成接口納人到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，對于BOM信息，需要編制EDA和PDM系統(tǒng)之問的接口程序，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)品對象及其結(jié)構(gòu)樹。

3、集成實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1IMAM的面向?qū)ο螽a(chǎn)品模型簡介

iMAN系統(tǒng)常用的對象如下:

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

b)Uataset。用于封裝應(yīng)用對象或應(yīng)用系統(tǒng)。通過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。

c)Form。一個具有顯示或修改界面的對象該對象可以是對應(yīng)于某一class的一個instance,也可以對應(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)系的對象，有版本，即BDMYiew revisiuns,并且有視圖類型，稱做ViewType，如designview, manufacturing view等。

3.2數(shù)據(jù)及文件綜合存儲

iMAN系統(tǒng)管理的是一系列的對象，對象又包含諸多的關(guān)系模型。iMAN通過管理對象的關(guān)系模型來實現(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)之間實現(xiàn)雙向的無縫傳輸，即Protel99SE文件數(shù)據(jù)能隨時簽人(check-in)iMAN系統(tǒng)，同時進(jìn)人iMAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠及時有效地簽出(cheek-out)在數(shù)據(jù)簽人/簽出的同時自動完成數(shù)據(jù)模型之間的映射(mapping)，從而實現(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，通過中問文件把各種數(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中的管理對象，用這些對象來管理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，iMAN就把有關(guān)的各種數(shù)據(jù)義件輸出至中間文件;Protel通過讀取iMAN文件并對這些數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯修改。同時在iMAN中對輸出的文檔加以鎖定，以防其他用戶對其進(jìn)行修改，在文檔歸檔后再對其解鎖。

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)有開發(fā)好的生成電子BOM的插件，在設(shè)計PCB版圖或SCH圖時，通過在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，通過開發(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，從而達(dá)到數(shù)據(jù)同步。

通過iMAN中PSE的其他功能，不同部門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)過程大大簡化，降低了系統(tǒng)管理員的日常工作量;確定不同的部門、項目組、數(shù)據(jù)對象在不同階段有不同的權(quán)限等級;確保同一項日組中的全部數(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中可以通過設(shè)置設(shè)計小組對設(shè)計文件進(jìn)行協(xié)同設(shè)計及訪間控制權(quán)卜反管理。

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

4、應(yīng)用實例

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

4.1、iMAN對象類型的定制

由于EDA和PDM系統(tǒng)者俘保存產(chǎn)品對象及其結(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,item類型(產(chǎn)品對象條目或類的對象)及itcm主屬性表MasterForm。

iMAN只提供了一些超類，應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實際情況進(jìn)行具體的定制和狡次開發(fā)。上述四種item類型的定義使用了同一種class,該class從類POM_APPIJCATIOM-OBJECT繼承。創(chuàng)建每個item都是創(chuàng)建對應(yīng)item類的對象。item類型根據(jù)不同的MasterForm來區(qū)別，通過UI交互文件指定MasterFarm中的每一項數(shù)據(jù)存儲到class對應(yīng)的屬性中。四種item類型既有共有的屬性，又分別有各自特有的屬性。

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

EDA系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計BOM和工藝BOM是PDM系統(tǒng)創(chuàng)建子件對象(元器件、原材輔料)和圖形化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的信息來源，通過EDA與PDM系統(tǒng)的集成接口，完成由EDA設(shè)計結(jié)構(gòu)樹到PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的自動轉(zhuǎn)換。

iMAN系統(tǒng)的ITK(imergeration tuolkit)以動態(tài)鏈接庫的形式存在，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。通過在接日程序巾嵌人所需的ITK函數(shù)，即可以實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)自動輸人到PDM系統(tǒng)二該集成接日的實現(xiàn)主耍分為以下三個步驟:

a)BOM文件讀取二依次按行讀取BOM文件各子件的ID、名稱、版本號、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)建子件對象。在PDM中創(chuàng)建各相應(yīng)的子件對象，并將其屬性數(shù)據(jù)寫入MasterForm中，存人PDM底層數(shù)據(jù)庫。

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通過封裝實現(xiàn)。

圖6是在iMAN中操作BOM表的部分界面，用來實現(xiàn)B0M表的處理和配置

5、結(jié)束語

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