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定義，設(shè)計，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)。

隨著時間的變化，在修正產(chǎn)品問題或者產(chǎn)品升級時，會對產(chǎn)品做一些變更，修改過程的細(xì)節(jié)必須記錄下來以確保和供應(yīng)以及制造過程保持一致。

從PLM關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來看，其直接的數(shù)量源應(yīng)該是設(shè)計數(shù)據(jù)，包括機(jī)械部分的設(shè)計設(shè)計，電子部分的設(shè)計數(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)計行業(yè)。工程制圖從最初手工制圖，到隨著計算機(jī)的發(fā)展和計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的出現(xiàn)，使工程圖紙數(shù)字化并在計算機(jī)上進(jìn)行控制成為可能。80年代早期，EDA行業(yè)興起。這個時候，傳統(tǒng)的CAD公司從機(jī)械設(shè)計的觀點出發(fā)，嘗試進(jìn)入EDA市場，但是發(fā)現(xiàn)難于和電子設(shè)計領(lǐng)域的專業(yè)EDA公司競爭。今天，盡管做了很多嘗試，所有的機(jī)械CAD公司都沒有一個成功的EDA產(chǎn)品。他們在這個新市場遭遇失敗的主要原因在于他們?nèi)狈﹄娮釉O(shè)計領(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越完善，如項目管理、知識管理、以及逐漸都加入了數(shù)字化制造解決方案。但是，對于EDA設(shè)計和設(shè)計數(shù)據(jù)的管理，目前的PLM系統(tǒng)還沒有一個很好的解決方案。

EDA設(shè)計領(lǐng)域?qū)LM的需求

EDA設(shè)計領(lǐng)域不同于機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域。一般都有特定的設(shè)計流程，從前端的原理圖設(shè)計到后端的PCB板設(shè)計，典型的電子設(shè)計環(huán)境由多個廠家的多個工具組成，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)來支持。在嘗試?yán)斫夂涂刂普麄€電子設(shè)計組合的數(shù)據(jù)的時候，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)管理工具來支持他們的客戶。假如你的設(shè)計工具流程主要由單個廠商的工具組成，你可以使用這些廠商提供的工具作為基本的庫管理和設(shè)計數(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)計者的桌面。另外，設(shè)計變得越來越復(fù)雜，設(shè)計團(tuán)隊變成全球化的團(tuán)隊，要提升團(tuán)隊的生產(chǎn)力，就會要求越來越多的專家共同工作，這也對協(xié)同工作提出了越來越高的要求。

對于EDA設(shè)計工程方面，需要系統(tǒng)能夠提供下面兩個方面的內(nèi)容：
·給設(shè)計人員提供必要的信息來進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計決策
·在設(shè)計階段，管理和控制設(shè)計信息從而保證數(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。

因為設(shè)計決策對于影響成本，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)計團(tuán)隊對產(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)境等級等其它因素。

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

對于已經(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，然后再從公司的標(biāo)準(zhǔn)件庫中選擇合適的器件，使用非常不方便，而且也無法進(jìn)行方便的關(guān)聯(lián)檢查。

對于電子設(shè)計領(lǐng)域來講，現(xiàn)在的PLM系統(tǒng)提供其需要的部分特性：如可以創(chuàng)建和管理對象的生命周期，分配角色，把設(shè)計數(shù)據(jù)保存在一個可靠的地方保證數(shù)據(jù)完整性，用版本管理設(shè)計數(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，一個關(guān)鍵的電子設(shè)計對PLM系統(tǒng)的需求，是有能力提供比現(xiàn)在的PLM系統(tǒng)實際做到的在更加細(xì)節(jié)的層次上對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

EDA庫管理

在開發(fā)高品質(zhì)電子產(chǎn)品時，管理EDA工具的設(shè)計庫是一個關(guān)鍵任務(wù)。不僅是EDA設(shè)計庫比相應(yīng)的MCAD庫更復(fù)雜，而且伴隨著公司的兼并，EDA庫環(huán)境變得更為復(fù)雜：不得不面對管理不同工具流程的多個設(shè)計庫，以及不同的ECAD供應(yīng)商。加上維護(hù)不同地區(qū)（可能跨越幾個大洲）EDA庫一致性的難度，使得需求更加明確：迫切需要一種方法來管理、同步這些不同庫的分支。

一個典型的ECAD 庫的任務(wù)：
維護(hù)一個受保護(hù)的中心庫
控制一個全球分布企業(yè)的設(shè)計庫創(chuàng)建和同步
管理來自多個供應(yīng)商的多種EDA工具
提供一個受控的設(shè)計庫管理過程
確保公司的質(zhì)量資產(chǎn)可用
自動創(chuàng)建EDA設(shè)計庫
處理不同的制造工藝過程，保證針對不同的制造工藝使用正確的設(shè)計庫

器件信息管理

選擇和安置一個新器件到設(shè)計版圖，對于一個新電子產(chǎn)品的設(shè)計而言是最重要的事件之一。因為這個選擇將會影響到新設(shè)計的成本和可靠性。這是個影響深遠(yuǎn)的決策過程，需要設(shè)計者考慮以下問題：
成本約束
是否能從供應(yīng)商采購得到所需器件
合乎環(huán)境和法規(guī)要求（如RoHS,WEEE）
器件老化問題，確認(rèn)器件沒有接近報廢

這些是影響設(shè)計師進(jìn)行選擇的因素。早期階段的錯誤選擇會葬送一切原本的優(yōu)勢并導(dǎo)致產(chǎn)品推遲上市，利潤隨之降低。

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)計過程中給予設(shè)計師以決策支持
追蹤器件的生命周期信息
和設(shè)計工具直接集成
在EDA設(shè)計庫中對一個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)計過程進(jìn)行強(qiáng)制整合。

設(shè)計數(shù)據(jù)管理

有效管理設(shè)計項目，增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作，是一個日益重要的挑戰(zhàn)。在一個高技術(shù)電子設(shè)計中，由于新的概念要完成測試、仿真和分析，其結(jié)果要中和到設(shè)計中，在設(shè)計過程中有很多反復(fù)是必須的。加之多個設(shè)計者會介入到設(shè)計過程中，工作會被分布在各地的團(tuán)隊成員細(xì)分并相互協(xié)作。

設(shè)計數(shù)據(jù)管理的兩個關(guān)鍵方面是:

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

設(shè)計數(shù)據(jù)管理的典型設(shè)計任務(wù)
·跨地區(qū)的團(tuán)隊協(xié)作
·管理設(shè)計過程的反復(fù)和追蹤設(shè)計增量
·提高設(shè)計群體中的設(shè)計重用

WIP_BOM管理

BOM是各個PLM系統(tǒng)中管理最重要的信息之一，每個PLM系統(tǒng)通常有它自身的處理BOM的方法?；旧?，一個BOM代表了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，但對于產(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)計的BOM
主BOM，派生設(shè)計的主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BOM，設(shè)計BOM，主要完成設(shè)計的邏輯功能，相對于生產(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。

對于在設(shè)計過程中，所形成的BOM清單是不完整，而且是需要經(jīng)常改動的。我們稱之為設(shè)計過程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
發(fā)布約束審查
派生設(shè)計管理
BOM分析和“where used”搜索

設(shè)計協(xié)同

許多大公司都會面對內(nèi)部不同區(qū)域多個開發(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)作在項目之初就開始了，而此時對于PLM來說還還沒有合適項目設(shè)計數(shù)據(jù)。
設(shè)計協(xié)作典型的任務(wù)：
通過web 查詢器件和設(shè)計信息
設(shè)計變更的協(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)展過來的，對于EDA行業(yè)的數(shù)據(jù)設(shè)計特點無法深入的把握，如庫管理，生產(chǎn)工藝等。所以，無法深入到EDA設(shè)計的細(xì)節(jié)進(jìn)行管理，如雖然也能夠抽取BOM表，但是對于焊盤一級的信息則無法把握。

對于當(dāng)前對EDA設(shè)計的數(shù)據(jù)管理，一般都是由設(shè)計工程師對設(shè)計文件進(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)做為一個設(shè)計歸檔的電子倉庫。而且這種單純的結(jié)果管理，使企業(yè)喪失了很多設(shè)計過程中的知識。

同時，由于PDM系統(tǒng)中存放的元器件信息在設(shè)計過程中無法為設(shè)計工具直接使用，造成對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。而設(shè)計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)計數(shù)據(jù)管理的優(yōu)勢。

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，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)計流程以及設(shè)計數(shù)據(jù)規(guī)格?；蛘?，是和目前一些EDA方面的成熟的數(shù)據(jù)管理和庫管理系統(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完整的企業(yè)級PLM系統(tǒng)。(amt)

作者：段永強(qiáng) 

作者簡介：上海交通大學(xué)計算機(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)實施和項目管理經(jīng)驗?，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)計數(shù)據(jù)管理和庫管理的項目實施和推廣。

與作者溝通： richard_duan@mentor.com