EDA領域的PLM系統(tǒng)需求和管理

理解PLM領域

產品生命周期管理PLM是個包含產品信息管理的廣泛概念，其中產品信息包含初始市場定義，設計，原型，制造，銷售，售后服務這些從產品產生到終結的所有歷程。PLM系統(tǒng)不是一個單一的數(shù)據管理系統(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)據是產品制造的必須的文檔。通常，至少包括制造產品的生產圖紙，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，也包括在內。

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

從PLM關聯(lián)的數(shù)據來看，其直接的數(shù)量源應該是設計數(shù)據，包括機械部分的設計設計，電子部分的設計數(shù)據以及軟件代碼等。

PLM應用的發(fā)展歷史

目前的PLM廠商和系統(tǒng)都起源于機械設計行業(yè)。工程制圖從最初手工制圖，到隨著計算機的發(fā)展和計算機輔助設計（CAD）的出現(xiàn)，使工程圖紙數(shù)字化并在計算機上進行控制成為可能。80年代早期，EDA行業(yè)興起。這個時候，傳統(tǒng)的CAD公司從機械設計的觀點出發(fā)，嘗試進入EDA市場，但是發(fā)現(xiàn)難于和電子設計領域的專業(yè)EDA公司競爭。今天，盡管做了很多嘗試，所有的機械CAD公司都沒有一個成功的EDA產品。他們在這個新市場遭遇失敗的主要原因在于他們缺乏電子設計領域的專門技術。由于電子數(shù)據和機械數(shù)據從類型上和復雜度上有著根本的區(qū)別，把基于機械的工具和技術應用在EDA領域是不可能的。

所以，今天的大多數(shù)PLM廠商在管理MCAD設計和數(shù)據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設計和設計數(shù)據的管理，目前的PLM系統(tǒng)還沒有一個很好的解決方案。

EDA設計領域對PLM的需求

EDA設計領域不同于機械設計領域。一般都有特定的設計流程，從前端的原理圖設計到后端的PCB板設計，典型的電子設計環(huán)境由多個廠家的多個工具組成，極端的情況下，由于應用工具之間的不同就需要不同的數(shù)據管理系統(tǒng)來支持。在嘗試理解和控制整個電子設計組合的數(shù)據的時候，這種不一致就需要定制的數(shù)據管理方案。

大的ECAD廠商中有的廠家開發(fā)了基本的數(shù)據管理工具來支持他們的客戶。假如你的設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計數(shù)據管理方案。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)據源并把這些外部系統(tǒng)的信息帶到設計者的桌面。另外，設計變得越來越復雜，設計團隊變成全球化的團隊，要提升團隊的生產力，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設計工程方面，需要系統(tǒng)能夠提供下面兩個方面的內容：
·給設計人員提供必要的信息來進行最優(yōu)的設計決策
·在設計階段，管理和控制設計信息從而保證數(shù)據的完整性

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

因為設計決策對于影響成本，可靠性和產品制造效率的供應鏈問題有巨大的影響，保證設計團隊對產品相關信息的訪問是非常重要的。

這些信息通常是關于器件的。而且，設計工程師需要了解器件的技術細節(jié)以進行正確的設計決策，但他們通常也要了解商業(yè)相關的細節(jié)。例如一個部件有效性問題，即它是否是核準的器件，是否是優(yōu)選器件，是否有備選的供應商以及成本，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，這類溝通易導致錯誤而且會導致信息丟失或者數(shù)據錯誤。

對于已經上了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，然后再從公司的標準件庫中選擇合適的器件，使用非常不方便，而且也無法進行方便的關聯(lián)檢查。

對于電子設計領域來講，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，把設計數(shù)據保存在一個可靠的地方保證數(shù)據完整性，用版本管理設計數(shù)據和提供基于角色和生命周期狀態(tài)的權限控制。但是，一個關鍵的電子設計對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節(jié)的層次上對這些數(shù)據進行管理。

EDA庫管理

在開發(fā)高品質電子產品時，管理EDA工具的設計庫是一個關鍵任務。不僅是EDA設計庫比相應的MCAD庫更復雜，而且伴隨著公司的兼并，EDA庫環(huán)境變得更為復雜：不得不面對管理不同工具流程的多個設計庫，以及不同的ECAD供應商。加上維護不同地區(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：
維護一個受保護的中心庫
控制一個全球分布企業(yè)的設計庫創(chuàng)建和同步
管理來自多個供應商的多種EDA工具
提供一個受控的設計庫管理過程
確保公司的質量資產可用
自動創(chuàng)建EDA設計庫
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計庫

器件信息管理

選擇和安置一個新器件到設計版圖，對于一個新電子產品的設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計的成本和可靠性。這是個影響深遠的決策過程，需要設計者考慮以下問題：
成本約束
是否能從供應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，確認器件沒有接近報廢

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

元器件信息管理的典型任務有：
提供技術，環(huán)境，物流和供應鏈信息
管理加工數(shù)據表單
在設計過程中給予設計師以決策支持
追蹤器件的生命周期信息
和設計工具直接集成
在EDA設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的加工數(shù)據

2006年，新的旨在降低和消除電子產品中有害材料的環(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)據保證最終產品合乎新標準。這需要器件信息系統(tǒng)和設計過程進行強制整合。

設計數(shù)據管理

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

設計數(shù)據管理的兩個關鍵方面是:

·管理在設計過程中被不同工具創(chuàng)建的設計文件
·跟蹤中間版本

設計數(shù)據管理的典型設計任務
·跨地區(qū)的團隊協(xié)作
·管理設計過程的反復和追蹤設計增量
·提高設計群體中的設計重用

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。基本上，一個BOM代表了產品結構，但對于產品結構也有多種不同的描述。一些BOM的例子有:
派生BOM，派生設計的BOM
主BOM，派生設計的主BOM，包括所有子BOM
結構BOM，產品結構的邏輯層次BOM
設計BOM，設計BOM，主要完成設計的邏輯功能，相對于生產BOM而言，還沒有確定到具體廠家
生產BOM，已經具體到具體廠家的BOM，可直接用于后端的生產加工。

對于在設計過程中，所形成的BOM清單是不完整，而且是需要經常改動的。我們稱之為設計過程WIP BOM（Work in Progress BOM）。WIP BOM管理的典型任務：
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
派生設計管理
BOM分析和“where used”搜索

設計協(xié)同

許多大公司都會面對內部不同區(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計數(shù)據。
設計協(xié)作典型的任務：
通過web 查詢器件和設計信息
設計變更的協(xié)作
發(fā)布BOM 給EMS或其它合作伙伴

PLM系統(tǒng)在EDA領域擴展

如前所述，目前的PLM系統(tǒng)一般都是從機械行業(yè)發(fā)展過來的，對于EDA行業(yè)的數(shù)據設計特點無法深入的把握，如庫管理，生產工藝等。所以，無法深入到EDA設計的細節(jié)進行管理，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。

對于當前對EDA設計的數(shù)據管理，一般都是由設計工程師對設計文件進行打包，然后在PDM系統(tǒng)中做為文檔管理，基本上是把PLM系統(tǒng)做為一個設計歸檔的電子倉庫。而且這種單純的結果管理，使企業(yè)喪失了很多設計過程中的知識。

同時，由于PDM系統(tǒng)中存放的元器件信息在設計過程中無法為設計工具直接使用，造成對這些信息錄入過程的隨意性，導致信息不準確，維護不及時。而設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)標準的設計數(shù)據管理的優(yōu)勢。

所以，PLM系統(tǒng)如果希望真正把EDA領域的數(shù)據管理起來，應該更加深入和EDA廠商進行合作，從而更深入的理解EDA行業(yè)的設計流程以及設計數(shù)據規(guī)格?；蛘撸呛湍壳耙恍〦DA方面的成熟的數(shù)據管理和庫管理系統(tǒng)集成（如明導公司的DMS系統(tǒng)），擴展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 

作者簡介：上海交通大學計算機工學博士 ，PMP
曾任職于PTC全球服務組織，具有多年的PLM系統(tǒng)實施和項目管理經驗?，F(xiàn)在明導(MentorGraphics)電子科技公司，負責高科技和電子等行業(yè)EDA設計數(shù)據管理和庫管理的項目實施和推廣。

與作者溝通： richard_duan@mentor.com