EDA领域的PLM系统需求和管理

理解PLM领域

产品生命周期管理PLM是个包含产品信息管理的广泛概念，其中产品信息包含初始市场定义，设计，原型，制造，销售，售后服务这些从产品产生到终结的所有历程。PLM系统不是一个单一的数据管理系统，它是诸多系统以及工具的集合。

PLM系统中的主要数据是产品制造的必须的文档。通常，至少包括制造产品的生产图纸，原料和采购件的清单（典型情况是包含在料表中{BOM}。通常有一些额外的信息，例如制造流程中的一些特殊处理的操作指导，也包括在内。

随着时间的变化，在修正产品问题或者产品升级时，会对产品做一些变更，修改过程的细节必须记录下来以确保和供应以及制造过程保持一致。

从PLM关联的数据来看，其直接的数量源应该是设计数据，包括机械部分的设计设计，电子部分的设计数据以及软件代码等。

PLM应用的发展历史

目前的PLM厂商和系统都起源于机械设计行业。工程制图从最初手工制图，到随着计算机的发展和计算机辅助设计（CAD）的出现，使工程图纸数字化并在计算机上进行控制成为可能。80年代早期，EDA行业兴起。这个时候，传统的CAD公司从机械设计的观点出发，尝试进入EDA市场，但是发现难于和电子设计领域的专业EDA公司竞争。今天，尽管做了很多尝试，所有的机械CAD公司都没有一个成功的EDA产品。他们在这个新市场遭遇失败的主要原因在于他们缺乏电子设计领域的专门技术。由于电子数据和机械数据从类型上和复杂度上有着根本的区别，把基于机械的工具和技术应用在EDA领域是不可能的。

所以，今天的大多数PLM厂商在管理MCAD设计和数据方面都有良好的表现，基本上都有MCAD工具的集成功能，其他方面的功能也越来越完善，如项目管理、知识管理、以及逐渐都加入了数字化制造解决方案。但是，对于EDA设计和设计数据的管理，目前的PLM系统还没有一个很好的解决方案。

EDA设计领域对PLM的需求

EDA设计领域不同于机械设计领域。一般都有特定的设计流程，从前端的原理图设计到后端的PCB板设计，典型的电子设计环境由多个厂家的多个工具组成，极端的情况下，由于应用工具之间的不同就需要不同的数据管理系统来支持。在尝试理解和控制整个电子设计组合的数据的时候，这种不一致就需要定制的数据管理方案。

大的ECAD厂商中有的厂家开发了基本的数据管理工具来支持他们的客户。假如你的设计工具流程主要由单个厂商的工具组成，你可以使用这些厂商提供的工具作为基本的库管理和设计数据管理方案。不幸的是，绝大数系统不能支持多厂家的混合流程，也不能很容易地连接企业的其他数据源并把这些外部系统的信息带到设计者的桌面。另外，设计变得越来越复杂，设计团队变成全球化的团队，要提升团队的生产力，就会要求越来越多的专家共同工作，这也对协同工作提出了越来越高的要求。

对于EDA设计工程方面，需要系统能够提供下面两个方面的内容：
·给设计人员提供必要的信息来进行最优的设计决策
·在设计阶段，管理和控制设计信息从而保证数据的完整性

通过这两步，使协同设计成为可能，从而可以平衡全球资源并且改善产品开发过程中的总体效率。

因为设计决策对于影响成本，可靠性和产品制造效率的供应链问题有巨大的影响，保证设计团队对产品相关信息的访问是非常重要的。

这些信息通常是关于器件的。而且，设计工程师需要了解器件的技术细节以进行正确的设计决策，但他们通常也要了解商业相关的细节。例如一个部件有效性问题，即它是否是核准的器件，是否是优选器件，是否有备选的供应商以及成本，安全性，环境等级等其它因素。

但是这些信息对设计者而言并非容易获得。通常它们被包含在各个商业系统中，而不能为设计者获得。并且这些信息通过会议，邮件，电话等得到交流，这类沟通易导致错误而且会导致信息丢失或者数据错误。

对于已经上了PLM系统的公司，这些信息如果不能和系统工具集成在一起，用户就不得不在不同的系统中检索这些信息，然后再从公司的标准件库中选择合适的器件，使用非常不方便，而且也无法进行方便的关联检查。

对于电子设计领域来讲，现在的PLM系统提供其需要的部分特性：如可以创建和管理对象的生命周期，分配角色，把设计数据保存在一个可靠的地方保证数据完整性，用版本管理设计数据和提供基于角色和生命周期状态的权限控制。但是，一个关键的电子设计对PLM系统的需求，是有能力提供比现在的PLM系统实际做到的在更加细节的层次上对这些数据进行管理。

EDA库管理

在开发高品质电子产品时，管理EDA工具的设计库是一个关键任务。不仅是EDA设计库比相应的MCAD库更复杂，而且伴随着公司的兼并，EDA库环境变得更为复杂：不得不面对管理不同工具流程的多个设计库，以及不同的ECAD供应商。加上维护不同地区（可能跨越几个大洲）EDA库一致性的难度，使得需求更加明确：迫切需要一种方法来管理、同步这些不同库的分支。

一个典型的ECAD 库的任务：
维护一个受保护的中心库
控制一个全球分布企业的设计库创建和同步
管理来自多个供应商的多种EDA工具
提供一个受控的设计库管理过程
确保公司的质量资产可用
自动创建EDA设计库
处理不同的制造工艺过程，保证针对不同的制造工艺使用正确的设计库

器件信息管理

选择和安置一个新器件到设计版图，对于一个新电子产品的设计而言是最重要的事件之一。因为这个选择将会影响到新设计的成本和可靠性。这是个影响深远的决策过程，需要设计者考虑以下问题：
成本约束
是否能从供应商采购得到所需器件
合乎环境和法规要求（如RoHS,WEEE）
器件老化问题，确认器件没有接近报废

这些是影响设计师进行选择的因素。早期阶段的错误选择会葬送一切原本的优势并导致产品推迟上市，利润随之降低。

元器件信息管理的典型任务有：
提供技术，环境，物流和供应链信息
管理加工数据表单
在设计过程中给予设计师以决策支持
追踪器件的生命周期信息
和设计工具直接集成
在EDA设计库中对一个元器件提供完整视图
管理可互换器件和确认的加工数据

2006年，新的旨在降低和消除电子产品中有害材料的环境政策（RoHS &WEEE）将会在欧洲开始生效。各公司需要管理有害材料的数据保证最终产品合乎新标准。这需要器件信息系统和设计过程进行强制整合。

设计数据管理

有效管理设计项目，增强团队协作，是一个日益重要的挑战。在一个高技术电子设计中，由于新的概念要完成测试、仿真和分析，其结果要中和到设计中，在设计过程中有很多反复是必须的。加之多个设计者会介入到设计过程中，工作会被分布在各地的团队成员细分并相互协作。

设计数据管理的两个关键方面是:

·管理在设计过程中被不同工具创建的设计文件
·跟踪中间版本

设计数据管理的典型设计任务
·跨地区的团队协作
·管理设计过程的反复和追踪设计增量
·提高设计群体中的设计重用

WIP_BOM管理

BOM是各个PLM系统中管理最重要的信息之一，每个PLM系统通常有它自身的处理BOM的方法。基本上，一个BOM代表了产品结构，但对于产品结构也有多种不同的描述。一些BOM的例子有:
派生BOM，派生设计的BOM
主BOM，派生设计的主BOM，包括所有子BOM
结构BOM，产品结构的逻辑层次BOM
设计BOM，设计BOM，主要完成设计的逻辑功能，相对于生产BOM而言，还没有确定到具体厂家
生产BOM，已经具体到具体厂家的BOM，可直接用于后端的生产加工。

对于在设计过程中，所形成的BOM清单是不完整，而且是需要经常改动的。我们称之为设计过程WIP BOM（Work in Progress BOM）。WIP BOM管理的典型任务：
WIP BOM管理的抽取和发布管理
成本和环境统计
发布约束审查
派生设计管理
BOM分析和“where used”搜索

设计协同

许多大公司都会面对内部不同区域多个开发小组之间的分工合作，以及同生产厂家，外部合作伙伴之间的协作。这些协作非常重要，而且很多协作在项目之初就开始了，而此时对于PLM来说还还没有合适项目设计数据。
设计协作典型的任务：
通过web 查询器件和设计信息
设计变更的协作
发布BOM 给EMS或其它合作伙伴

PLM系统在EDA领域扩展

如前所述，目前的PLM系统一般都是从机械行业发展过来的，对于EDA行业的数据设计特点无法深入的把握，如库管理，生产工艺等。所以，无法深入到EDA设计的细节进行管理，如虽然也能够抽取BOM表，但是对于焊盘一级的信息则无法把握。

对于当前对EDA设计的数据管理，一般都是由设计工程师对设计文件进行打包，然后在PDM系统中做为文档管理，基本上是把PLM系统做为一个设计归档的电子仓库。而且这种单纯的结果管理，使企业丧失了很多设计过程中的知识。

同时，由于PDM系统中存放的元器件信息在设计过程中无法为设计工具直接使用，造成对这些信息录入过程的随意性，导致信息不准确，维护不及时。而设计工程师也就逐渐不相信PLM系统中的器件信息，造成PLM系统逐步丧失做为企业标准的设计数据管理的优势。

所以，PLM系统如果希望真正把EDA领域的数据管理起来，应该更加深入和EDA厂商进行合作，从而更深入的理解EDA行业的设计流程以及设计数据规格。或者，是和目前一些EDA方面的成熟的数据管理和库管理系统集成（如明导公司的DMS系统），扩展PLM系统本身在EDA管理方面的不足，从而真正的帮助客户建立一个完整的企业级PLM系统。(amt)

作者：段永强 

作者简介：上海交通大学计算机工学博士 ，PMP
曾任职于PTC全球服务组织，具有多年的PLM系统实施和项目管理经验。现在明导(MentorGraphics)电子科技公司，负责高科技和电子等行业EDA设计数据管理和库管理的项目实施和推广。

与作者沟通： richard_duan@mentor.com