基于信息綜合與工具集成的元器件管理方案

葉艷娟 王永生 趙曉明

（中航工業(yè)洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所，河南 洛陽(yáng) 471009）

電子元器件的性能、可靠性等參數(shù)對(duì)軍用電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期等技術(shù)指標(biāo)的影響極大。正確選擇和使用電子元器件不僅是整機(jī)設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵部分，也是提高軍用產(chǎn)品可靠性水平的一項(xiàng)重要工作。

傳統(tǒng)科研模式下的產(chǎn)品研制，首先考慮產(chǎn)品有無(wú)問(wèn)題，而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性、可靠性、保障性等要求考慮不多。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中選擇元器件時(shí)，主要考慮器件的功能、性能，而并未認(rèn)真考慮器件生產(chǎn)商是否有資質(zhì)、元器件的質(zhì)量等級(jí)是否滿足要求、是否有斷檔和禁用等供貨風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題以及裝機(jī)后元器件的質(zhì)量可靠性問(wèn)題。

近年航空企業(yè)自身研制能力、生產(chǎn)水平的大幅提高，影響武器裝備可靠性的的元器件、配套產(chǎn)品、原材料的質(zhì)量和水平越來(lái)越受到企業(yè)和上級(jí)部門的重視。為加強(qiáng)武器裝備研制生產(chǎn)使用電子元器件管理，提高武器裝備國(guó)內(nèi)自主保障能力，總裝備部陸續(xù)發(fā)布了《武器裝備研制生產(chǎn)使用國(guó)產(chǎn)軍用電子元器件暫行管理辦法》和《武器裝備使用進(jìn)口電子元器件管理辦法》，并在報(bào)批武器裝備立項(xiàng)、研制、定型時(shí)都對(duì)元器件管理提出了更高的要求。但由于在以往管理模式下，元器件信息共享渠道不暢通，管理不規(guī)范，往往要到產(chǎn)品研制后期甚至定型時(shí)才發(fā)現(xiàn)元器件的選用不符合要求。這不僅會(huì)延誤產(chǎn)品研制的進(jìn)度也增加了研制的成本。如何改變傳統(tǒng)的元器件管理模式，在設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行元器件的選用控制，為設(shè)計(jì)人員、采購(gòu)人員、維修人員、質(zhì)量管理人員提供全方位的元器件信息，成為元器件管理工作的重點(diǎn)。

1 基于信息綜合與工具集成的元器件選用管理方案

各企業(yè)對(duì)元器件管理沒(méi)有統(tǒng)一的模式，所以我們根據(jù)自身特點(diǎn)提出了基于信息綜合與工具集成的元器件管理方案，希望從源頭上實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件的管理，并通過(guò)持續(xù)優(yōu)化和完善元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)，滿足產(chǎn)品研制對(duì)元器件管理的需求。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件選用的管理和控制，就必須從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始建立統(tǒng)一的、信息完善的元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)，并將此系統(tǒng)與電子設(shè)計(jì)工具、企業(yè)的PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)進(jìn)行集成。

元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)可將設(shè)計(jì)使用的設(shè)計(jì)信息、采購(gòu)使用的物資信息，外場(chǎng)反饋的質(zhì)量信息等各類信息有效融合；信息庫(kù)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)工具和PDM的集成可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件信息的查詢和調(diào)用，并可將最終生成的圖樣和數(shù)據(jù)通過(guò)集成的接口上傳PDM系統(tǒng)，從而在技術(shù)上保證“可選的，即符合要求的”。同時(shí)通過(guò)元器件入庫(kù)、選用、出庫(kù)、審批等流程實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件選用的控制。

基于信息綜合與工具集成的元器件管理方案主要有3個(gè)方面：建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)、集成電子電路設(shè)計(jì)工具和PDM系統(tǒng)、建立相應(yīng)的管理流程與制度。

2 建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)

企業(yè)各部門現(xiàn)有不同的信息庫(kù)，如為采購(gòu)使用的物資管理庫(kù)，為生產(chǎn)使用的元器件信息庫(kù)、為記錄外場(chǎng)質(zhì)量信息的FROCAS（Failure Report Analysis and Corrective Action System，故障報(bào)告、分析及糾正措施系統(tǒng)）庫(kù)等。但由于信息獲取的渠道、信息積累數(shù)量、信息的規(guī)范程度等不統(tǒng)一，導(dǎo)致各信息工具覆蓋范圍小，無(wú)法交互。因此會(huì)造成設(shè)計(jì)和采購(gòu)之間的信息脫節(jié)，設(shè)計(jì)選用的元器件往往到加工投產(chǎn)時(shí)才發(fā)現(xiàn)無(wú)法采購(gòu)，或在定型階段才發(fā)現(xiàn)選用的器件不符合要求，從而需要在設(shè)計(jì)和計(jì)劃之間來(lái)回修改，浪費(fèi)了時(shí)間。而建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)可為各個(gè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，并作為各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步的紐帶，使PDM、ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計(jì)劃）等系統(tǒng)發(fā)揮真正的效能。建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)包括建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)和建立信息平臺(tái)。

2.1 建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)

建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)。要建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)，首先要對(duì)以往使用、在用和擬用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的審查及梳理，收集各類元器件信息，剔除掉質(zhì)量等級(jí)不符合要求、品種規(guī)格未優(yōu)化、供貨無(wú)保障、使用存在風(fēng)險(xiǎn)的元器件，并對(duì)相應(yīng)的元器件生產(chǎn)商進(jìn)行資格審查，加強(qiáng)合格供應(yīng)商管理，從源頭上保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的完整、準(zhǔn)確、豐富、可靠。

對(duì)原始數(shù)據(jù)量大的處理方法。元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)源于企業(yè)PDM或ERP中的元器件數(shù)據(jù)，其中既有使用過(guò)后不再用的元器件，也有近年型號(hào)設(shè)計(jì)和采購(gòu)使用的元器件，數(shù)據(jù)上萬(wàn)條。如果數(shù)據(jù)不加篩選進(jìn)入元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)，則會(huì)造成浪費(fèi)，也不符合系統(tǒng)建立的初衷——為未來(lái)型號(hào)設(shè)計(jì)提供支撐和參考，因此必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選?？砂醋罱?～5年采購(gòu)或近2年主流型號(hào)使用的原則進(jìn)行初篩，選取出可為今后設(shè)計(jì)使用的，具有一定代表性的元器件作為原始清單再進(jìn)行品種和規(guī)格的優(yōu)化。

對(duì)元器件原始數(shù)據(jù)信息不全的處理方法。元器件采購(gòu)時(shí)主要考慮能否采購(gòu)到，而并未特別關(guān)注質(zhì)量等級(jí)、生產(chǎn)單位等信息。而元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)需要以元器件的“型號(hào)規(guī)格、質(zhì)量等級(jí)、生產(chǎn)單位、封裝形式”4個(gè)必要條件進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)。處理歷史數(shù)據(jù)是梳理中的難題。歷史數(shù)據(jù)如果改動(dòng)，數(shù)據(jù)安全性上有風(fēng)險(xiǎn)；不考慮歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的庫(kù)存將無(wú)法與其對(duì)應(yīng)而不能再使用，并且如果每條元器件屬性只能包含一條元器件信息，勢(shì)必會(huì)增加建庫(kù)的元器件數(shù)量，花費(fèi)較大。在進(jìn)行權(quán)衡后，我們將多個(gè)生產(chǎn)單位合并在一條元器件信息中。這樣既解決了采購(gòu)和庫(kù)存的問(wèn)題，也使新建數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量不太多，取得了較好的性價(jià)比和使用效果。

元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)應(yīng)包含設(shè)計(jì)及制造中使用元器件的所有信息，主要分為設(shè)計(jì)信息、采購(gòu)信息、質(zhì)量信息、生產(chǎn)商信息4類（見(jiàn)圖1）。具體內(nèi)容有：

圖1 元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)

a) 物資編碼；

b) 元器件類別；

c) 元器件名稱；

d) 元器件型號(hào)規(guī)格；

e) 進(jìn)口元器件的色標(biāo)；

f) 進(jìn)口器件的國(guó)產(chǎn)化替代信息；

g) 產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范、產(chǎn)品定型或供貨所用的型號(hào)規(guī)格；

h) 主要性能參數(shù)、封裝形式或外形尺寸；

i) 生產(chǎn)單位—制造商；

j) 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量保證等級(jí)、可靠性預(yù)計(jì)質(zhì)量等級(jí)；

k) 國(guó)內(nèi)外主要對(duì)應(yīng)產(chǎn)品；

l) 供貨狀態(tài)、停產(chǎn)、斷檔信息；

m) 詳細(xì)技術(shù)資料；

n) 元器件優(yōu)選信息；

o) 元器件使用信息。

通過(guò)建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)，將企業(yè)分散在各系統(tǒng)中的元器件信息有效融合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，為設(shè)計(jì)、采購(gòu)、維修、質(zhì)量管理提供全方位的元器件信息。

2.2 建立元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺(tái)

結(jié)合企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)及質(zhì)量管理流程的需求，在建立數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)，也需開(kāi)發(fā)建立元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺(tái)，對(duì)信息進(jìn)行維護(hù)和更新（見(jiàn)圖2）。元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)方便快捷地查詢、瀏覽和更新。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)模糊查詢（關(guān)鍵字查詢）、組合查詢和性能參數(shù)查詢3種查詢方式選擇元器件，并以頁(yè)面方式關(guān)聯(lián)顯示所有信息。根據(jù)不同需求，信息系統(tǒng)還可按用戶權(quán)限對(duì)元器件信息庫(kù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護(hù)更新，方便實(shí)現(xiàn)信息的修改、增加和刪除。

圖2 元器件信息發(fā)布系統(tǒng)及信息維護(hù)平臺(tái)

元器件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)及信息平臺(tái)為各部門提供了完整、規(guī)范的元器件信息，并滲入到各部門的業(yè)務(wù)流程中，節(jié)省了數(shù)據(jù)收集及傳遞的時(shí)間，使各部門工作效率提高。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，就無(wú)需在各平臺(tái)下頻繁轉(zhuǎn)換查閱信息，同時(shí)通過(guò)確保數(shù)據(jù)來(lái)源準(zhǔn)確、權(quán)威，也使設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)更加可靠。

3 元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)工具、EDA圖庫(kù)及PDM的集成

3.1 與設(shè)計(jì)工具和EDA圖庫(kù)的集成

元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)工具集成，可使設(shè)計(jì)工具中調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)與元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)同源，從而保證選用元器件的可靠性和準(zhǔn)確性。目前主流的EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）設(shè)計(jì)工具主要有Altium、Mentor、 Cadence等。經(jīng)過(guò)對(duì)各設(shè)計(jì)工具功能的分析和企業(yè)使用工具的現(xiàn)狀調(diào)查，考慮到企業(yè)的現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)人員使用的習(xí)慣，方案中最終選擇與Mentor工具進(jìn)行集成。由于主流的EDA工具均為國(guó)外軟件，無(wú)法為設(shè)計(jì)提供國(guó)產(chǎn)元器件的原理圖符號(hào)、封裝符號(hào)等設(shè)計(jì)資料，出于設(shè)計(jì)規(guī)范化和提高效率的需要，在國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)的背景下，基礎(chǔ)信息庫(kù)中建立了元器件原理圖符號(hào)庫(kù)和封裝庫(kù)，為設(shè)計(jì)師方便調(diào)用，也保證數(shù)據(jù)庫(kù)和EDA圖庫(kù)、元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)有效對(duì)應(yīng)。

為實(shí)現(xiàn)EDA設(shè)計(jì)信息與元器件基礎(chǔ)信息的同步更新，我們將繪原理圖符號(hào)庫(kù)、封裝庫(kù)放置到同一個(gè)中心庫(kù)（Central Library）中，將此中心庫(kù)設(shè)置為器件選用工具中的當(dāng)前中心庫(kù)，并將其后臺(tái)數(shù)據(jù)源設(shè)置為元器件信息系統(tǒng)軟件后臺(tái)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。在元器件信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)更新時(shí)，同步更新中心庫(kù)，從而保證了設(shè)計(jì)信息的一致性。設(shè)計(jì)師可在中心庫(kù)中根據(jù)元器件型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)單位、封裝形式、質(zhì)量等級(jí)等信息進(jìn)行符號(hào)的查找。只需要選取相應(yīng)的元器件條目，原理圖符號(hào)及對(duì)應(yīng)的封裝符號(hào)均可直接調(diào)用到原理圖設(shè)計(jì)界面及PCB設(shè)計(jì)界面中，實(shí)現(xiàn)了元器件信息與EDA設(shè)計(jì)信息的有效融合（見(jiàn)圖3）。

3.2 與PDM系統(tǒng)的集成

圖3 與設(shè)計(jì)工具集成的元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)

為使建成的元器件信息系統(tǒng)與企業(yè)的PDM、ERP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，以元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)中的信息為源頭，各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)需要同步更新。系統(tǒng)接口為數(shù)據(jù)交互接口，數(shù)據(jù)交互的依據(jù)為物資編碼，所有信息的查詢對(duì)應(yīng)均以物資編碼為對(duì)應(yīng)字段進(jìn)行。PDM、ERP等信息系統(tǒng)可通過(guò)物資編碼查找元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)中的元器件條目并調(diào)用相關(guān)信息，更新到PDM及ERP系統(tǒng)中；元器件信息系統(tǒng)可通過(guò)物資編碼獲取物資系統(tǒng)或PDM、ERP中的信息；也可通過(guò)物資編碼獲取質(zhì)量管理系統(tǒng)中的元器件歷史信息等。另一方面，與PDM的集成也可使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)完成后，直接上傳PDM生成BOM清單，而不用在兩個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

通過(guò)元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)和PDM系統(tǒng)的交互，使兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息實(shí)現(xiàn)同步更新；同時(shí)通過(guò)設(shè)置權(quán)限，使數(shù)據(jù)庫(kù)的更改和維護(hù)受控，未經(jīng)審批不能隨意增加和修改數(shù)據(jù)，從而從技術(shù)手段上實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件的選用控制。

4 管理流程的建立

元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)的建立是元器件管理的基礎(chǔ)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件選用的控制和監(jiān)督，還需要建立相應(yīng)的元器件管理組織和管理流程。為此我們成立了專門的元器件審定小組，對(duì)元器件選用種類、質(zhì)量等級(jí)、進(jìn)口器件比例、顏色標(biāo)識(shí)、國(guó)產(chǎn)化替代情況等內(nèi)容進(jìn)行審查，元器件審定小組具體職責(zé)有：

a) 負(fù)責(zé)元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)的數(shù)據(jù)更新和維護(hù)；

b) 負(fù)責(zé)元器件品種、規(guī)格的持續(xù)優(yōu)化、元器件優(yōu)選目錄的制定和更新；

c) 收集發(fā)布各類元器件斷檔、替代信息，對(duì)于存在停產(chǎn)、禁運(yùn)危險(xiǎn)的進(jìn)口器件，給出國(guó)產(chǎn)化替代或國(guó)外替代的建議；

d) 型號(hào)投產(chǎn)前對(duì)元器件清單的審查和批準(zhǔn)；

e) 對(duì)超庫(kù)器件進(jìn)行入庫(kù)審查；

f) 對(duì)超型號(hào)要求的元器件清單進(jìn)行處理。

同時(shí)為加強(qiáng)管理，還需制定必要的流程和相應(yīng)的管理制度與之配套。如元器件選用流程、元器件入庫(kù)審批流程、新器件發(fā)布流程、元器件審查流程、元器件替代流程等，并且借助PDM系統(tǒng)的人員信息和權(quán)限設(shè)置，將上述流程嵌入在PDM系統(tǒng)中，將審批的結(jié)果和信息通過(guò)數(shù)據(jù)通訊傳遞給元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)，嚴(yán)格控制庫(kù)中元器件的品種和數(shù)量。

通過(guò)嚴(yán)格的審查和流程制度，將元器件的選用控制在設(shè)計(jì)的前端，未經(jīng)元器件審查的產(chǎn)品不能投產(chǎn)，避免了加工時(shí)才發(fā)現(xiàn)器件無(wú)法采購(gòu)或國(guó)產(chǎn)器件比例不達(dá)標(biāo)造成產(chǎn)品無(wú)法定型的情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前元器件管理在武器裝備自主發(fā)展和安全發(fā)展中起到越來(lái)越重要的作用。全面提升企業(yè)軍用電子元器件的管理水平，已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)重要工作。通過(guò)建立元器件基礎(chǔ)信息庫(kù)系統(tǒng)和集成電子設(shè)計(jì)工具以及建立相應(yīng)的管理組織和流程、制度，可及時(shí)有效地將元器件信息綜合體現(xiàn)，減少設(shè)計(jì)和加工之間由于器件造成的各類反復(fù)問(wèn)題，提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。