一種基于PDM系統(tǒng)的EDA集成關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程概述

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)量與開發(fā)效率，而且提升了企業(yè)對(duì)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(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(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EDA和PDM系統(tǒng)的集成接口來完成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，流程管理通過在iMAN系統(tǒng)中定制審批流程來實(shí)現(xiàn)。

流程集成通過對(duì)整個(gè)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(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，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。

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，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，用來描述產(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(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，并且有視圖類型，稱做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通過管理對(duì)象的關(guān)系模型來實(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(duì)象，用這些對(duì)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(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(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)管理員的日常工作量;確定不同的部門、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(duì)象條目或類的對(duì)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(shí)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(gè)item都是創(chuàng)建對(duì)應(yīng)item類的對(duì)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(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到class對(duì)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(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(jì)結(jié)構(gòu)樹到PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的自動(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、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通過封裝實(shí)現(xiàn)。

圖6是在iMAN中操作BOM表的部分界面，用來實(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，通過開發(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，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。