基于PDM的EDA集成關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現

引言

電子行業(yè)中電子設計輔助(EDA)技術(shù)的應用徹底改變了電子設備的傳統設計方法。設計者應用EDA進(jìn)行產(chǎn)品的分析和設計，不僅提高了電子產(chǎn)品的設計質(zhì)量與開(kāi)發(fā)效率，而且提升了企業(yè)對產(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計制造一體化(EDMI)系統一般采用人工管理或僅基于數據庫的數據和信息管理。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)品數據和文檔。這些數據分散在各個(gè)系統中，不能形成以產(chǎn)品為對象的數據組織結構，信息的共享度差，各應用分系統內部以及分系統之間數據查詢(xún)困難，查詢(xún)效率低。產(chǎn)品數據管理(PDM)的應用可以很好地解決以上問(wèn)題。但是，現階段PDM系統主要應用在機械行業(yè)，電子行業(yè)的應用并不普及，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)品數據管理,UGS公司將teamcenter engineering與Mentor進(jìn)行集成，并針對集成作了大量研究。木文在此基礎上，深人鬧述PDM與EDA集成的內容和框架，并以Protel和iMAN為例說(shuō)明集成的過(guò)程與功能。

1、PDM/EDA集成的主要內容

EDA系統用于實(shí)現電子電路產(chǎn)品設計和工藝設計，是產(chǎn)生設計圖檔,BOM的源頭。除了要向PDM系統提供產(chǎn)品結構與配置以及BOM屬性外，還需要接收PDM系統發(fā)送的設計任務(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)品數據所對應的應用軟件系統;

b)對應的數據可以自動(dòng)從iMAN服務(wù)器傳遞至應用軟件系統中;

c)用戶(hù)可以在應用軟件系統中進(jìn)行常規操作;

d)用戶(hù)進(jìn)行存儲操作后，對應的數據可以自動(dòng)返回iMAN中;

e)基于iMAN的用戶(hù)界面;

f)Protel所有數據均由iMAN直接管理和存儲。

1.2、電子產(chǎn)品的BOM集成

EDA系統產(chǎn)生的BOM是整個(gè)系統的主要共享數據源，是PDM系統建立產(chǎn)品結構樹(shù)的惟一依據。為了實(shí)現BOM信息從EDA系統到PDM系統的一致性和貫通性，需要通過(guò)EDA和PDM系統的集成接口來(lái)完成BOM信息的自動(dòng)轉換和傳遞。

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。根據企業(yè)的不同情況，在用戶(hù)分組、角色、人員和項目的基礎之上，流程管理通過(guò)在iMAN系統中定制審批流程來(lái)實(shí)現。

流程集成通過(guò)對整個(gè)過(guò)程進(jìn)行有效的監控，使產(chǎn)品數據的形成過(guò)程得到有效保存，以免出現產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中責任不明確的現象;同時(shí)在流程管理中引入了并行產(chǎn)品設計思想，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)品結構級信息集成二前者上要依據“分散設計，集中制造”的特點(diǎn)，在EDA與PDM系統之間數據采用單向交換，即由EDA系統將電子電路原理圖,PCB板圖等傳送到PDM系統。PDM系統不對設計圖文檔進(jìn)行任何修改，只向EDA系統返回設計更改通知單和配料加下等信息。后者是指以EDA系統中的產(chǎn)品為對象組織數據，對象及其結構信息通過(guò)集成接口納人到PDM系統中進(jìn)行管理，達到EDA系統與PDM系統中產(chǎn)品劉象及其結構信已的一致性:因此，對于BOM信息，需要編制EDA和PDM系統之問(wèn)的接口程序，即將EDA系統的BOM信息傳遞給PDM系統;由PDM系統根據文件中的信息，在系統內部建宜相應的產(chǎn)品對象及其結構樹(shù)。

3、集成實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)

3.1IMAM的面向對象產(chǎn)品模型簡(jiǎn)介

iMAN系統常用的對象如下:

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(gè)物理或概念實(shí)體。這一實(shí)體把所有與之有關(guān)的信息統一組織起來(lái)，并可以對這些信息進(jìn)行維護、審核、提交。在實(shí)際應用中，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。用于封裝應用對象或應用系統。通過(guò)dataset,可以將其他應用程序產(chǎn)生的數據與PDM系統聯(lián)系起來(lái)。

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

d)Foller。它相當于文件夾的概念提供了在iMAN中組織管理數據的一種方法。

e)BOMView。描述零件裝配結構關(guān)系的對象，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數據及文件綜合存儲

iMAN系統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(guò)管理對象的關(guān)系模型來(lái)實(shí)現企業(yè)資源的管理。數據集成的主要任務(wù)是把iMAN系統看成是Protel99SE的管理環(huán)境，通過(guò)建立它們之間的聯(lián)系使產(chǎn)品數據(圖形、義件、屬性、關(guān)聯(lián)及相關(guān)文檔)在Protel99SE與iMAN系統之間實(shí)現雙向的無(wú)縫傳輸，即Protel99SE文件數據能隨時(shí)簽人(check-in)iMAN系統，同時(shí)進(jìn)人iMAN系統的數據能夠及時(shí)有效地簽出(cheek-out)在數據簽人/簽出的同時(shí)自動(dòng)完成數據模型之間的映射(mapping)，從而實(shí)現數據的統一,如圖2所示。

1)Protel簽入管理當Protel執行save或save as等保存命令時(shí)，通過(guò)中問(wèn)文件把各種數據輸人到iMAN中，并在iMAN中視具體需要建立或修改相應的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(lái)管理Protel中的各種數據文件。

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

3)查詢(xún)Peotcl把要查詢(xún)的信息傳遞給iMAN，由iMAN執行相應的查詢(xún)操作，并把查詢(xún)的結果及時(shí)反饋給Protel。這主耍是利用iMAN的產(chǎn)品結構編輯管理(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，在設計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表導出excel，還可以將Protcl中的BOM表文件導出為一種CAD格式文件。

通過(guò)在iMAN中創(chuàng )建dataset及type達到讀取電子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表中的數據，并在iMAN中創(chuàng )建其產(chǎn)品結構樹(shù)，從而達到數據同步。

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

3.4安全管理技術(shù)

在iMAN系統中內置的系統管理員、數據管理員和部門(mén)管理員三種角色以及用戶(hù)可自定義角色等功能將這一復雜的賦權過(guò)程大大簡(jiǎn)化，降低了系統管理員的日常工作量;確定不同的部門(mén)、項目組、數據對象在不同階段有不同的權限等級;確保同一項日組中的全部數據進(jìn)行脅調一致的并行工作，摧高數據共亨和重復使用。

Protel中可以通過(guò)設置設計小組對設計文件進(jìn)行協(xié)同設計及訪(fǎng)間控制權卜反管理。

通過(guò)權限、角色和人員的定義，建立了電子文檔的安全機制，保證了系統數據的安全，提高了系統的可靠性和實(shí)用性。

4、應用實(shí)例

筆者在實(shí)施某院PDM/EDA集成中，根據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對象類(lèi)型的定制

由于EDA和PDM系統者俘保存產(chǎn)品對象及其結構信息，為保證兩者的一致性需要將BOM文件的物料信息導人PDM系統。在開(kāi)發(fā)接口之前，首先要在PDM系統中創(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)品對象條目或類(lèi)的對象)及itcm主屬性表MasterForm。

iMAN只提供了一些超類(lèi)，應根據企業(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 )建對應item類(lèi)的對象。item類(lèi)型根據不同的MasterForm來(lái)區別，通過(guò)UI交互文件指定MasterFarm中的每一項數據存儲到class對應的屬性中。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系統與PDM系統集成接口的實(shí)現

EDA系統產(chǎn)生的設計BOM和工藝BOM是PDM系統創(chuàng )建子件對象(元器件、原材輔料)和圖形化產(chǎn)品結構樹(shù)的信息來(lái)源，通過(guò)EDA與PDM系統的集成接口，完成由EDA設計結構樹(shù)到PDM產(chǎn)品結構樹(shù)的自動(dòng)轉換。

iMAN系統的ITK(imergeration tuolkit)以動(dòng)態(tài)鏈接庫的形式存在，提供了一整套函數直接或間接操作PDM系統數據庫。通過(guò)在接日程序巾嵌人所需的ITK函數，即可以實(shí)現產(chǎn)品數據自動(dòng)輸人到PDM系統二該集成接日的實(shí)現主耍分為以下三個(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、數量、所在層次、結構信息等。

b)數據導入到PDM、創(chuàng )建子件對象。在PDM中創(chuàng )建各相應的子件對象，并將其屬性數據寫(xiě)入MasterForm中，存人PDM底層數據庫。

c)在PDM中創(chuàng )建產(chǎn)品結構視圖BOMView,根據各子件的結構層次關(guān)系，將其分別依次掛在其父件對象下，形成圖形化的產(chǎn)品結構視圖。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。

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

5、結束語(yǔ)

本系統采用基于PDM系統的信息集成策略，通過(guò)開(kāi)發(fā)系統的信息集成接口,實(shí)現了在PDM系統中自動(dòng)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)品結構樹(shù)，完成了產(chǎn)品數據由設計、工藝系統向PDM系統的自動(dòng)導入，保證了整個(gè)系統具有完整、一致、可靠的產(chǎn)品模型和數據，實(shí)現了企業(yè)的信息集成。