基于信息综合与工具集成的元器件管理方案

叶艳娟 王永生 赵晓明

（中航工业洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471009）

电子元器件的性能、可靠性等参数对军用电子产品的系统性能、可靠性、寿命周期等技术指标的影响极大。正确选择和使用电子元器件不仅是整机设计和制造的关键部分，也是提高军用产品可靠性水平的一项重要工作。

传统科研模式下的产品研制，首先考虑产品有无问题，而对产品质量的一致性、稳定性、可靠性、保障性等要求考虑不多。在产品设计中选择元器件时，主要考虑器件的功能、性能，而并未认真考虑器件生产商是否有资质、元器件的质量等级是否满足要求、是否有断档和禁用等供货风险问题以及装机后元器件的质量可靠性问题。

近年航空企业自身研制能力、生产水平的大幅提高，影响武器装备可靠性的的元器件、配套产品、原材料的质量和水平越来越受到企业和上级部门的重视。为加强武器装备研制生产使用电子元器件管理，提高武器装备国内自主保障能力，总装备部陆续发布了《武器装备研制生产使用国产军用电子元器件暂行管理办法》和《武器装备使用进口电子元器件管理办法》，并在报批武器装备立项、研制、定型时都对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畅通，管理不规范，往往要到产品研制后期甚至定型时才发现元器件的选用不符合要求。这不仅会延误产品研制的进度也增加了研制的成本。如何改变传统的元器件管理模式，在设计初期就进行元器件的选用控制，为设计人员、采购人员、维修人员、质量管理人员提供全方位的元器件信息，成为元器件管理工作的重点。

1 基于信息综合与工具集成的元器件选用管理方案

各企业对元器件管理没有统一的模式，所以我们根据自身特点提出了基于信息综合与工具集成的元器件管理方案，希望从源头上实现对元器件的管理，并通过持续优化和完善元器件基础信息库，满足产品研制对元器件管理的需求。

要实现对元器件选用的管理和控制，就必须从设计阶段开始建立统一的、信息完善的元器件基础信息库系统，并将此系统与电子设计工具、企业的PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统进行集成。

元器件基础信息库系统可将设计使用的设计信息、采购使用的物资信息，外场反馈的质量信息等各类信息有效融合；信息库系统与设计工具和PDM的集成可直接实现对元器件信息的查询和调用，并可将最终生成的图样和数据通过集成的接口上传PDM系统，从而在技术上保证“可选的，即符合要求的”。同时通过元器件入库、选用、出库、审批等流程实现对元器件选用的控制。

基于信息综合与工具集成的元器件管理方案主要有3个方面：建立信息综合的元器件基础信息库系统、集成电子电路设计工具和PDM系统、建立相应的管理流程与制度。

2 建立信息综合的元器件基础信息库系统

企业各部门现有不同的信息库，如为采购使用的物资管理库，为生产使用的元器件信息库、为记录外场质量信息的FROCAS（Failure Report Analysis and Corrective Action System，故障报告、分析及纠正措施系统）库等。但由于信息获取的渠道、信息积累数量、信息的规范程度等不统一，导致各信息工具覆盖范围小，无法交互。因此会造成设计和采购之间的信息脱节，设计选用的元器件往往到加工投产时才发现无法采购，或在定型阶段才发现选用的器件不符合要求，从而需要在设计和计划之间来回修改，浪费了时间。而建立信息综合的元器件基础信息库系统可为各个系统提供统一的、可靠的数据来源，并作为各个系统数据同步的纽带，使PDM、ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）等系统发挥真正的效能。建立元器件基础信息库系统包括建立元器件基础信息库和建立信息平台。

2.1 建立元器件基础信息库

建立元器件基础信息库的关键在于数据。要建立元器件基础信息库，首先要对以往使用、在用和拟用的元器件进行严格的审查及梳理，收集各类元器件信息，剔除掉质量等级不符合要求、品种规格未优化、供货无保障、使用存在风险的元器件，并对相应的元器件生产商进行资格审查，加强合格供应商管理，从源头上保证数据内容的完整、准确、丰富、可靠。

对原始数据量大的处理方法。元器件基础信息库中的数据来源于企业PDM或ERP中的元器件数据，其中既有使用过后不再用的元器件，也有近年型号设计和采购使用的元器件，数据上万条。如果数据不加筛选进入元器件基础信息库，则会造成浪费，也不符合系统建立的初衷——为未来型号设计提供支撑和参考，因此必须对数据进行筛选。可按最近3～5年采购或近2年主流型号使用的原则进行初筛，选取出可为今后设计使用的，具有一定代表性的元器件作为原始清单再进行品种和规格的优化。

对元器件原始数据信息不全的处理方法。元器件采购时主要考虑能否采购到，而并未特别关注质量等级、生产单位等信息。而元器件基础信息库需要以元器件的“型号规格、质量等级、生产单位、封装形式”4个必要条件进行唯一标识。处理历史数据是梳理中的难题。历史数据如果改动，数据安全性上有风险；不考虑历史数据，现有的库存将无法与其对应而不能再使用，并且如果每条元器件属性只能包含一条元器件信息，势必会增加建库的元器件数量，花费较大。在进行权衡后，我们将多个生产单位合并在一条元器件信息中。这样既解决了采购和库存的问题，也使新建数据库中的数据量不太多，取得了较好的性价比和使用效果。

元器件基础信息库应包含设计及制造中使用元器件的所有信息，主要分为设计信息、采购信息、质量信息、生产商信息4类（见图1）。具体内容有：

图1 元器件基础信息库

a) 物资编码；

b) 元器件类别；

c) 元器件名称；

d) 元器件型号规格；

e) 进口元器件的色标；

f) 进口器件的国产化替代信息；

g) 产品详细规范、产品定型或供货所用的型号规格；

h) 主要性能参数、封装形式或外形尺寸；

i) 生产单位—制造商；

j) 执行标准、质量保证等级、可靠性预计质量等级；

k) 国内外主要对应产品；

l) 供货状态、停产、断档信息；

m) 详细技术资料；

n) 元器件优选信息；

o) 元器件使用信息。

通过建立元器件基础信息库，将企业分散在各系统中的元器件信息有效融合，统一数据源，为设计、采购、维修、质量管理提供全方位的元器件信息。

2.2 建立元器件信息发布及维护平台

结合企业设计生产及质量管理流程的需求，在建立数据库同时，也需开发建立元器件信息发布及维护平台，对信息进行维护和更新（见图2）。元器件信息发布及维护平台采用B/S架构，可实现方便快捷地查询、浏览和更新。设计人员可通过模糊查询（关键字查询）、组合查询和性能参数查询3种查询方式选择元器件，并以页面方式关联显示所有信息。根据不同需求，信息系统还可按用户权限对元器件信息库进行动态维护更新，方便实现信息的修改、增加和删除。

图2 元器件信息发布系统及信息维护平台

元器件基础数据库及信息平台为各部门提供了完整、规范的元器件信息，并渗入到各部门的业务流程中，节省了数据收集及传递的时间，使各部门工作效率提高。设计人员在进行电路设计时，就无需在各平台下频繁转换查阅信息，同时通过确保数据来源准确、权威，也使设计的数据更加可靠。

3 元器件基础信息库系统与设计工具、EDA图库及PDM的集成

3.1 与设计工具和EDA图库的集成

元器件基础信息库系统和设计工具集成，可使设计工具中调用的数据库与元器件基础信息库同源，从而保证选用元器件的可靠性和准确性。目前主流的EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）设计工具主要有Altium、Mentor、 Cadence等。经过对各设计工具功能的分析和企业使用工具的现状调查，考虑到企业的现状和设计人员使用的习惯，方案中最终选择与Mentor工具进行集成。由于主流的EDA工具均为国外软件，无法为设计提供国产元器件的原理图符号、封装符号等设计资料，出于设计规范化和提高效率的需要，在国产化趋势的背景下，基础信息库中建立了元器件原理图符号库和封装库，为设计师方便调用，也保证数据库和EDA图库、元器件基础信息库有效对应。

为实现EDA设计信息与元器件基础信息的同步更新，我们将绘原理图符号库、封装库放置到同一个中心库（Central Library）中，将此中心库设置为器件选用工具中的当前中心库，并将其后台数据源设置为元器件信息系统软件后台的SQL数据库。在元器件信息系统中的数据更新时，同步更新中心库，从而保证了设计信息的一致性。设计师可在中心库中根据元器件型号规格、生产单位、封装形式、质量等级等信息进行符号的查找。只需要选取相应的元器件条目，原理图符号及对应的封装符号均可直接调用到原理图设计界面及PCB设计界面中，实现了元器件信息与EDA设计信息的有效融合（见图3）。

3.2 与PDM系统的集成

图3 与设计工具集成的元器件基础信息库

为使建成的元器件信息系统与企业的PDM、ERP系统的实现无缝连接，以元器件基础信息库中的信息为源头，各系统之间数据需要同步更新。系统接口为数据交互接口，数据交互的依据为物资编码，所有信息的查询对应均以物资编码为对应字段进行。PDM、ERP等信息系统可通过物资编码查找元器件基础信息库中的元器件条目并调用相关信息，更新到PDM及ERP系统中；元器件信息系统可通过物资编码获取物资系统或PDM、ERP中的信息；也可通过物资编码获取质量管理系统中的元器件历史信息等。另一方面，与PDM的集成也可使设计人员在设计完成后，直接上传PDM生成BOM清单，而不用在两个系统之间进行转换。

通过元器件基础信息库和PDM系统的交互，使两个数据库的信息实现同步更新；同时通过设置权限，使数据库的更改和维护受控，未经审批不能随意增加和修改数据，从而从技术手段上实现对元器件的选用控制。

4 管理流程的建立

元器件基础信息库系统的建立是元器件管理的基础，要实现对元器件选用的控制和监督，还需要建立相应的元器件管理组织和管理流程。为此我们成立了专门的元器件审定小组，对元器件选用种类、质量等级、进口器件比例、颜色标识、国产化替代情况等内容进行审查，元器件审定小组具体职责有：

a) 负责元器件基础信息库的数据更新和维护；

b) 负责元器件品种、规格的持续优化、元器件优选目录的制定和更新；

c) 收集发布各类元器件断档、替代信息，对于存在停产、禁运危险的进口器件，给出国产化替代或国外替代的建议；

d) 型号投产前对元器件清单的审查和批准；

e) 对超库器件进行入库审查；

f) 对超型号要求的元器件清单进行处理。

同时为加强管理，还需制定必要的流程和相应的管理制度与之配套。如元器件选用流程、元器件入库审批流程、新器件发布流程、元器件审查流程、元器件替代流程等，并且借助PDM系统的人员信息和权限设置，将上述流程嵌入在PDM系统中，将审批的结果和信息通过数据通讯传递给元器件基础信息库，严格控制库中元器件的品种和数量。

通过严格的审查和流程制度，将元器件的选用控制在设计的前端，未经元器件审查的产品不能投产，避免了加工时才发现器件无法采购或国产器件比例不达标造成产品无法定型的情况。

5 结束语

目前元器件管理在武器装备自主发展和安全发展中起到越来越重要的作用。全面提升企业军用电子元器件的管理水平，已成为提高产品质量与可靠性，提高企业竞争力的一项重要工作。通过建立元器件基础信息库系统和集成电子设计工具以及建立相应的管理组织和流程、制度，可及时有效地将元器件信息综合体现，减少设计和加工之间由于器件造成的各类反复问题，提高企业产品设计效率。