基于PDM的EDA集成关键技术研究与实现

引言

电子行业中电子设计辅助(EDA)技术的应用彻底改变了电子设备的传统设计方法。设计者应用EDA进行产品的分析和设计，不仅提高了电子产品的设计质量与开发效率，而且提升了企业对产品开发的能力和综合管理水平。然而，目前电子电路模块设计制造一体化(EDMI)系统一般采用人工管理或仅基于数据库的数据和信息管理。在这种情况下，产品的开发和生产阶段将产生大量的产品数据和文档。这些数据分散在各个系统中，不能形成以产品为对象的数据组织结构，信息的共享度差，各应用分系统内部以及分系统之间数据查询困难，查询效率低。产品数据管理(PDM)的应用可以很好地解决以上问题。但是，现阶段PDM系统主要应用在机械行业，电子行业的应用并不普及，即使有也主要是针对EDA工具，对制造考虑得很少。

针对EDA的产品数据管理,UGS公司将teamcenter engineering与Mentor进行集成，并针对集成作了大量研究。木文在此基础上，深人闹述PDM与EDA集成的内容和框架，并以Protel和iMAN为例说明集成的过程与功能。

1、PDM/EDA集成的主要内容

EDA系统用于实现电子电路产品设计和工艺设计，是产生设计图档,BOM的源头。除了要向PDM系统提供产品结构与配置以及BOM属性外，还需要接收PDM系统发送的设计任务及技术更改信息等。

1.1、EDA文件集成

EDA文件集成的基本功能如下:

a)iMAN半台上激活产品数据所对应的应用软件系统;

b)对应的数据可以自动从iMAN服务器传递至应用软件系统中;

c)用户可以在应用软件系统中进行常规操作;

d)用户进行存储操作后，对应的数据可以自动返回iMAN中;

e)基于iMAN的用户界面;

f)Protel所有数据均由iMAN直接管理和存储。

1.2、电子产品的BOM集成

EDA系统产生的BOM是整个系统的主要共享数据源，是PDM系统建立产品结构树的惟一依据。为了实现BOM信息从EDA系统到PDM系统的一致性和贯通性，需要通过EDA和PDM系统的集成接口来完成BOM信息的自动转换和传递。

1.3、流程集成

流程管理包括审批流程管理和更改流程管理。根据企业的不同情况，在用户分组、角色、人员和项目的基础之上，流程管理通过在iMAN系统中定制审批流程来实现。

流程集成通过对整个过程进行有效的监控，使产品数据的形成过程得到有效保存，以免出现产品开发过程中责任不明确的现象;同时在流程管理中引入了并行产品设计思想，从而缩短f文档的传递速度以及处理时问，提高了企业的设计和制造效率。

2、PDM/EDA集成框架

如图1所示，集成分为两种形式，即文档级信息集成和产品结构级信息集成二前者上要依据“分散设计，集中制造”的特点，在EDA与PDM系统之间数据采用单向交换，即由EDA系统将电子电路原理图,PCB板图等传送到PDM系统。PDM系统不对设计图文档进行任何修改，只向EDA系统返回设计更改通知单和配料加下等信息。后者是指以EDA系统中的产品为对象组织数据，对象及其结构信息通过集成接口纳人到PDM系统中进行管理，达到EDA系统与PDM系统中产品刘象及其结构信已的一致性:因此，对于BOM信息，需要编制EDA和PDM系统之问的接口程序，即将EDA系统的BOM信息传递给PDM系统;由PDM系统根据文件中的信息，在系统内部建宜相应的产品对象及其结构树。

3、集成实现的关键技术

3.1IMAM的面向对象产品模型简介

iMAN系统常用的对象如下:

a)Item/item revision在iNAIV中，item/item revision是用于信息管理的基本刘象。Item代表一个物理或概念实体。这一实体把所有与之有关的信息统一组织起来，并可以对这些信息进行维护、审核、提交。在实际应用中，一个产品、部件或零件都可以表示为一个item/ltem reviein即item的版本。Mas-terForm是item的子类，用来描述产品总体信息。

b)Uataset。用于封装应用对象或应用系统。通过dataset,可以将其他应用程序产生的数据与PDM系统联系起来。

c)Form。一个具有显示或修改界面的对象该对象可以是对应于某一class的一个instance,也可以对应于文件。

d)Foller。它相当于文件夹的概念提供了在iMAN中组织管理数据的一种方法。

e)BOMView。描述零件装配结构关系的对象，有版本，即BDMYiew revisiuns,并且有视图类型，称做ViewType，如designview, manufacturing view等。

3.2数据及文件综合存储

iMAN系统管理的是一系列的对象，对象又包含诸多的关系模型。iMAN通过管理对象的关系模型来实现企业资源的管理。数据集成的主要任务是把iMAN系统看成是Protel99SE的管理环境，通过建立它们之间的联系使产品数据(图形、义件、属性、关联及相关文档)在Protel99SE与iMAN系统之间实现双向的无缝传输，即Protel99SE文件数据能随时签人(check-in)iMAN系统，同时进人iMAN系统的数据能够及时有效地签出(cheek-out)在数据签人/签出的同时自动完成数据模型之间的映射(mapping)，从而实现数据的统一,如图2所示。

1)Protel签入管理当Protel执行save或save as等保存命令时，通过中问文件把各种数据输人到iMAN中，并在iMAN中视具体需要建立或修改相应的itom,item revisiun,dalaset,form,B0MView、BOMview revision等一系列iMAN中的管理对象，用这些对象来管理Protel中的各种数据文件。

2)Protel签出管理 当Protel执行任何提取文档的操作时，iMAN就把有关的各种数据义件输出至中间文件;Protel通过读取iMAN文件并对这些数据文件进行编辑修改。同时在iMAN中对输出的文档加以锁定，以防其他用户对其进行修改，在文档归档后再对其解锁。

3)查询Peotcl把要查询的信息传递给iMAN，由iMAN执行相应的查询操作，并把查询的结果及时反馈给Protel。这主耍是利用iMAN的产品结构编辑管理(PSF)功能。

3.3、BOM综合技术

在Protel中己经有开发好的生成电子BOM的插件，在设计PCB版图或SCH图时，通过在Protel中将插件加载进去，就可以很容易地得到后缀为.BOM的BOM文件;再进行BOM表的后处理，包括BOM文件的保存、BOM表导出excel，还可以将Protcl中的BOM表文件导出为一种CAD格式文件。

通过在iMAN中创建dataset及type达到读取电子BOM表文件，excel已经很好地与iMAN进行集成。

如图3所示，通过开发从电子BOM表到PDM中的接n程序，使得能在iMAN中逐行读取电子BOM表中的数据，并在iMAN中创建其产品结构树，从而达到数据同步。

通过iMAN中PSE的其他功能，不同部门用户可以得到符合各自要求的BOM表。

3.4安全管理技术

在iMAN系统中内置的系统管理员、数据管理员和部门管理员三种角色以及用户可自定义角色等功能将这一复杂的赋权过程大大简化，降低了系统管理员的日常工作量;确定不同的部门、项目组、数据对象在不同阶段有不同的权限等级;确保同一项日组中的全部数据进行胁调一致的并行工作，摧高数据共亨和重复使用。

Protel中可以通过设置设计小组对设计文件进行协同设计及访间控制权卜反管理。

通过权限、角色和人员的定义，建立了电子文档的安全机制，保证了系统数据的安全，提高了系统的可靠性和实用性。

4、应用实例

笔者在实施某院PDM/EDA集成中，根据上述的集成框架和关键技术采用以下步骤实施集成。

4.1、iMAN对象类型的定制

由于EDA和PDM系统者俘保存产品对象及其结构信息，为保证两者的一致性需要将BOM文件的物料信息导人PDM系统。在开发接口之前，首先要在PDM系统中创建产品,PCB板、元器件，以及原材辅料的class类,item类型(产品对象条目或类的对象)及itcm主属性表MasterForm。

iMAN只提供了一些超类，应根据企业的实际情况进行具体的定制和狡次开发。上述四种item类型的定义使用了同一种class,该class从类POM_APPIJCATIOM-OBJECT继承。创建每个item都是创建对应item类的对象。item类型根据不同的MasterForm来区别，通过UI交互文件指定MasterFarm中的每一项数据存储到class对应的属性中。四种item类型既有共有的属性，又分别有各自特有的属性。

4.2 EDA系统与PDM系统集成接口的实现

EDA系统产生的设计BOM和工艺BOM是PDM系统创建子件对象(元器件、原材辅料)和图形化产品结构树的信息来源，通过EDA与PDM系统的集成接口，完成由EDA设计结构树到PDM产品结构树的自动转换。

iMAN系统的ITK(imergeration tuolkit)以动态链接库的形式存在，提供了一整套函数直接或间接操作PDM系统数据库。通过在接日程序巾嵌人所需的ITK函数，即可以实现产品数据自动输人到PDM系统二该集成接日的实现主耍分为以下三个步骤:

a)BOM文件读取二依次按行读取BOM文件各子件的ID、名称、版本号、数量、所在层次、结构信息等。

b)数据导入到PDM、创建子件对象。在PDM中创建各相应的子件对象，并将其属性数据写入MasterForm中，存人PDM底层数据库。

c)在PDM中创建产品结构视图BOMView,根据各子件的结构层次关系，将其分别依次挂在其父件对象下，形成图形化的产品结构视图。该程序的流程图如图4所示。

4.3部分界面

图5是在Protel登录iMAN中的定制界面。在Protel中包括登录iMAN、签人/签出等。在iMAN中的功能也包括鉴人/签出二iMAN中启功Pmtel通过封装实现。

图6是在iMAN中操作BOM表的部分界面，用来实现B0M表的处理和配置

5、结束语

本系统采用基于PDM系统的信息集成策略，通过开发系统的信息集成接口,实现了在PDM系统中自动创建电子电路产品、子件对象(PCB板、元器件;原材辅料)及图形化的产品结构树，完成了产品数据由设计、工艺系统向PDM系统的自动导入，保证了整个系统具有完整、一致、可靠的产品模型和数据，实现了企业的信息集成。