EDA領(lǐng)域的PLM系統(tǒng)需求和管理

理解PLM領(lǐng)域

產(chǎn)品生命周期管理PLM是個(gè)包含產(chǎn)品信息管理的廣泛概念，其中產(chǎn)品信息包含初始市場(chǎng)定義，設(shè)計(jì)，原型，制造，銷售，售后服務(wù)這些從產(chǎn)品產(chǎn)生到終結(jié)的所有歷程。PLM系統(tǒng)不是一個(gè)單一的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，它是諸多系統(tǒng)以及工具的集合。

PLM系統(tǒng)中的主要數(shù)據(jù)是產(chǎn)品制造的必須的文檔。通常，至少包括制造產(chǎn)品的生產(chǎn)圖紙，原料和采購(gòu)件的清單（典型情況是包含在料表中{BOM}。通常有一些額外的信息，例如制造流程中的一些特殊處理的操作指導(dǎo)，也包括在內(nèi)。

隨著時(shí)間的變化，在修正產(chǎn)品問題或者產(chǎn)品升級(jí)時(shí)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品做一些變更，修改過程的細(xì)節(jié)必須記錄下來(lái)以確保和供應(yīng)以及制造過程保持一致。

從PLM關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來(lái)看，其直接的數(shù)量源應(yīng)該是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括機(jī)械部分的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，電子部分的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及軟件代碼等。

PLM應(yīng)用的發(fā)展歷史

目前的PLM廠商和系統(tǒng)都起源于機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)。工程制圖從最初手工制圖，到隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的出現(xiàn)，使工程圖紙數(shù)字化并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行控制成為可能。80年代早期，EDA行業(yè)興起。這個(gè)時(shí)候，傳統(tǒng)的CAD公司從機(jī)械設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，嘗試進(jìn)入EDA市場(chǎng)，但是發(fā)現(xiàn)難于和電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專業(yè)EDA公司競(jìng)爭(zhēng)。今天，盡管做了很多嘗試，所有的機(jī)械CAD公司都沒有一個(gè)成功的EDA產(chǎn)品。他們?cè)谶@個(gè)新市場(chǎng)遭遇失敗的主要原因在于他們?nèi)狈﹄娮釉O(shè)計(jì)領(lǐng)域的專門技術(shù)。由于電子數(shù)據(jù)和機(jī)械數(shù)據(jù)從類型上和復(fù)雜度上有著根本的區(qū)別，把基于機(jī)械的工具和技術(shù)應(yīng)用在EDA領(lǐng)域是不可能的。

所以，今天的大多數(shù)PLM廠商在管理MCAD設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)方面都有良好的表現(xiàn)，基本上都有MCAD工具的集成功能，其他方面的功能也越來(lái)越完善，如項(xiàng)目管理、知識(shí)管理、以及逐漸都加入了數(shù)字化制造解決方案。但是，對(duì)于EDA設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理，目前的PLM系統(tǒng)還沒有一個(gè)很好的解決方案。

EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)LM的需求

EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域不同于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。一般都有特定的設(shè)計(jì)流程，從前端的原理圖設(shè)計(jì)到后端的PCB板設(shè)計(jì)，典型的電子設(shè)計(jì)環(huán)境由多個(gè)廠家的多個(gè)工具組成，極端的情況下，由于應(yīng)用工具之間的不同就需要不同的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來(lái)支持。在嘗試?yán)斫夂涂刂普麄€(gè)電子設(shè)計(jì)組合的數(shù)據(jù)的時(shí)候，這種不一致就需要定制的數(shù)據(jù)管理方案。

大的ECAD廠商中有的廠家開發(fā)了基本的數(shù)據(jù)管理工具來(lái)支持他們的客戶。假如你的設(shè)計(jì)工具流程主要由單個(gè)廠商的工具組成，你可以使用這些廠商提供的工具作為基本的庫(kù)管理和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理方案。不幸的是，絕大數(shù)系統(tǒng)不能支持多廠家的混合流程，也不能很容易地連接企業(yè)的其他數(shù)據(jù)源并把這些外部系統(tǒng)的信息帶到設(shè)計(jì)者的桌面。另外，設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)變成全球化的團(tuán)隊(duì)，要提升團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)力，就會(huì)要求越來(lái)越多的專家共同工作，這也對(duì)協(xié)同工作提出了越來(lái)越高的要求。

對(duì)于EDA設(shè)計(jì)工程方面，需要系統(tǒng)能夠提供下面兩個(gè)方面的內(nèi)容：
·給設(shè)計(jì)人員提供必要的信息來(lái)進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)決策
·在設(shè)計(jì)階段，管理和控制設(shè)計(jì)信息從而保證數(shù)據(jù)的完整性

通過這兩步，使協(xié)同設(shè)計(jì)成為可能，從而可以平衡全球資源并且改善產(chǎn)品開發(fā)過程中的總體效率。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)決策對(duì)于影響成本，可靠性和產(chǎn)品制造效率的供應(yīng)鏈問題有巨大的影響，保證設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)信息的訪問是非常重要的。

這些信息通常是關(guān)于器件的。而且，設(shè)計(jì)工程師需要了解器件的技術(shù)細(xì)節(jié)以進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)決策，但他們通常也要了解商業(yè)相關(guān)的細(xì)節(jié)。例如一個(gè)部件有效性問題，即它是否是核準(zhǔn)的器件，是否是優(yōu)選器件，是否有備選的供應(yīng)商以及成本，安全性，環(huán)境等級(jí)等其它因素。

但是這些信息對(duì)設(shè)計(jì)者而言并非容易獲得。通常它們被包含在各個(gè)商業(yè)系統(tǒng)中，而不能為設(shè)計(jì)者獲得。并且這些信息通過會(huì)議，郵件，電話等得到交流，這類溝通易導(dǎo)致錯(cuò)誤而且會(huì)導(dǎo)致信息丟失或者數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

對(duì)于已經(jīng)上了PLM系統(tǒng)的公司，這些信息如果不能和系統(tǒng)工具集成在一起，用戶就不得不在不同的系統(tǒng)中檢索這些信息，然后再?gòu)墓镜臉?biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選擇合適的器件，使用非常不方便，而且也無(wú)法進(jìn)行方便的關(guān)聯(lián)檢查。

對(duì)于電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域來(lái)講，現(xiàn)在的PLM系統(tǒng)提供其需要的部分特性：如可以創(chuàng)建和管理對(duì)象的生命周期，分配角色，把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保存在一個(gè)可靠的地方保證數(shù)據(jù)完整性，用版本管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和提供基于角色和生命周期狀態(tài)的權(quán)限控制。但是，一個(gè)關(guān)鍵的電子設(shè)計(jì)對(duì)PLM系統(tǒng)的需求，是有能力提供比現(xiàn)在的PLM系統(tǒng)實(shí)際做到的在更加細(xì)節(jié)的層次上對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

EDA庫(kù)管理

在開發(fā)高品質(zhì)電子產(chǎn)品時(shí)，管理EDA工具的設(shè)計(jì)庫(kù)是一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)。不僅是EDA設(shè)計(jì)庫(kù)比相應(yīng)的MCAD庫(kù)更復(fù)雜，而且伴隨著公司的兼并，EDA庫(kù)環(huán)境變得更為復(fù)雜：不得不面對(duì)管理不同工具流程的多個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù)，以及不同的ECAD供應(yīng)商。加上維護(hù)不同地區(qū)（可能跨越幾個(gè)大洲）EDA庫(kù)一致性的難度，使得需求更加明確：迫切需要一種方法來(lái)管理、同步這些不同庫(kù)的分支。

一個(gè)典型的ECAD 庫(kù)的任務(wù)：
維護(hù)一個(gè)受保護(hù)的中心庫(kù)
控制一個(gè)全球分布企業(yè)的設(shè)計(jì)庫(kù)創(chuàng)建和同步
管理來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的多種EDA工具
提供一個(gè)受控的設(shè)計(jì)庫(kù)管理過程
確保公司的質(zhì)量資產(chǎn)可用
自動(dòng)創(chuàng)建EDA設(shè)計(jì)庫(kù)
處理不同的制造工藝過程，保證針對(duì)不同的制造工藝使用正確的設(shè)計(jì)庫(kù)

器件信息管理

選擇和安置一個(gè)新器件到設(shè)計(jì)版圖，對(duì)于一個(gè)新電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)而言是最重要的事件之一。因?yàn)檫@個(gè)選擇將會(huì)影響到新設(shè)計(jì)的成本和可靠性。這是個(gè)影響深遠(yuǎn)的決策過程，需要設(shè)計(jì)者考慮以下問題：
成本約束
是否能從供應(yīng)商采購(gòu)得到所需器件
合乎環(huán)境和法規(guī)要求（如RoHS,WEEE）
器件老化問題，確認(rèn)器件沒有接近報(bào)廢

這些是影響設(shè)計(jì)師進(jìn)行選擇的因素。早期階段的錯(cuò)誤選擇會(huì)葬送一切原本的優(yōu)勢(shì)并導(dǎo)致產(chǎn)品推遲上市，利潤(rùn)隨之降低。

元器件信息管理的典型任務(wù)有：
提供技術(shù)，環(huán)境，物流和供應(yīng)鏈信息
管理加工數(shù)據(jù)表單
在設(shè)計(jì)過程中給予設(shè)計(jì)師以決策支持
追蹤器件的生命周期信息
和設(shè)計(jì)工具直接集成
在EDA設(shè)計(jì)庫(kù)中對(duì)一個(gè)元器件提供完整視圖
管理可互換器件和確認(rèn)的加工數(shù)據(jù)

2006年，新的旨在降低和消除電子產(chǎn)品中有害材料的環(huán)境政策（RoHS &WEEE）將會(huì)在歐洲開始生效。各公司需要管理有害材料的數(shù)據(jù)保證最終產(chǎn)品合乎新標(biāo)準(zhǔn)。這需要器件信息系統(tǒng)和設(shè)計(jì)過程進(jìn)行強(qiáng)制整合。

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理

有效管理設(shè)計(jì)項(xiàng)目，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，是一個(gè)日益重要的挑戰(zhàn)。在一個(gè)高技術(shù)電子設(shè)計(jì)中，由于新的概念要完成測(cè)試、仿真和分析，其結(jié)果要中和到設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)過程中有很多反復(fù)是必須的。加之多個(gè)設(shè)計(jì)者會(huì)介入到設(shè)計(jì)過程中，工作會(huì)被分布在各地的團(tuán)隊(duì)成員細(xì)分并相互協(xié)作。

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理的兩個(gè)關(guān)鍵方面是:

·管理在設(shè)計(jì)過程中被不同工具創(chuàng)建的設(shè)計(jì)文件
·跟蹤中間版本

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理的典型設(shè)計(jì)任務(wù)
·跨地區(qū)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作
·管理設(shè)計(jì)過程的反復(fù)和追蹤設(shè)計(jì)增量
·提高設(shè)計(jì)群體中的設(shè)計(jì)重用

WIP_BOM管理

BOM是各個(gè)PLM系統(tǒng)中管理最重要的信息之一，每個(gè)PLM系統(tǒng)通常有它自身的處理BOM的方法。基本上，一個(gè)BOM代表了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，但對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也有多種不同的描述。一些BOM的例子有:
派生BOM，派生設(shè)計(jì)的BOM
主BOM，派生設(shè)計(jì)的主BOM，包括所有子BOM
結(jié)構(gòu)BOM，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的邏輯層次BOM
設(shè)計(jì)BOM，設(shè)計(jì)BOM，主要完成設(shè)計(jì)的邏輯功能，相對(duì)于生產(chǎn)BOM而言，還沒有確定到具體廠家
生產(chǎn)BOM，已經(jīng)具體到具體廠家的BOM，可直接用于后端的生產(chǎn)加工。

對(duì)于在設(shè)計(jì)過程中，所形成的BOM清單是不完整，而且是需要經(jīng)常改動(dòng)的。我們稱之為設(shè)計(jì)過程WIP BOM（Work in Progress BOM）。WIP BOM管理的典型任務(wù)：
WIP BOM管理的抽取和發(fā)布管理
成本和環(huán)境統(tǒng)計(jì)
發(fā)布約束審查
派生設(shè)計(jì)管理
BOM分析和“where used”搜索

設(shè)計(jì)協(xié)同

許多大公司都會(huì)面對(duì)內(nèi)部不同區(qū)域多個(gè)開發(fā)小組之間的分工合作，以及同生產(chǎn)廠家，外部合作伙伴之間的協(xié)作。這些協(xié)作非常重要，而且很多協(xié)作在項(xiàng)目之初就開始了，而此時(shí)對(duì)于PLM來(lái)說還還沒有合適項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
設(shè)計(jì)協(xié)作典型的任務(wù)：
通過web 查詢器件和設(shè)計(jì)信息
設(shè)計(jì)變更的協(xié)作
發(fā)布BOM 給EMS或其它合作伙伴

PLM系統(tǒng)在EDA領(lǐng)域擴(kuò)展

如前所述，目前的PLM系統(tǒng)一般都是從機(jī)械行業(yè)發(fā)展過來(lái)的，對(duì)于EDA行業(yè)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)無(wú)法深入的把握，如庫(kù)管理，生產(chǎn)工藝等。所以，無(wú)法深入到EDA設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行管理，如雖然也能夠抽取BOM表，但是對(duì)于焊盤一級(jí)的信息則無(wú)法把握。

對(duì)于當(dāng)前對(duì)EDA設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理，一般都是由設(shè)計(jì)工程師對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行打包，然后在PDM系統(tǒng)中做為文檔管理，基本上是把PLM系統(tǒng)做為一個(gè)設(shè)計(jì)歸檔的電子倉(cāng)庫(kù)。而且這種單純的結(jié)果管理，使企業(yè)喪失了很多設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)。

同時(shí)，由于PDM系統(tǒng)中存放的元器件信息在設(shè)計(jì)過程中無(wú)法為設(shè)計(jì)工具直接使用，造成對(duì)這些信息錄入過程的隨意性，導(dǎo)致信息不準(zhǔn)確，維護(hù)不及時(shí)。而設(shè)計(jì)工程師也就逐漸不相信PLM系統(tǒng)中的器件信息，造成PLM系統(tǒng)逐步喪失做為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理的優(yōu)勢(shì)。

所以，PLM系統(tǒng)如果希望真正把EDA領(lǐng)域的數(shù)據(jù)管理起來(lái)，應(yīng)該更加深入和EDA廠商進(jìn)行合作，從而更深入的理解EDA行業(yè)的設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)格。或者，是和目前一些EDA方面的成熟的數(shù)據(jù)管理和庫(kù)管理系統(tǒng)集成（如明導(dǎo)公司的DMS系統(tǒng)），擴(kuò)展PLM系統(tǒng)本身在EDA管理方面的不足，從而真正的幫助客戶建立一個(gè)完整的企業(yè)級(jí)PLM系統(tǒng)。(amt)

作者：段永強(qiáng) 

作者簡(jiǎn)介：上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)工學(xué)博士 ，PMP
曾任職于PTC全球服務(wù)組織，具有多年的PLM系統(tǒng)實(shí)施和項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在明導(dǎo)(MentorGraphics)電子科技公司，負(fù)責(zé)高科技和電子等行業(yè)EDA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理和庫(kù)管理的項(xiàng)目實(shí)施和推廣。

與作者溝通： richard_duan@mentor.com