¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

8 июн€ 2014

ћодель технологического процесса проектировани€ электронных устройств на базе Altium Designer

—в€тослав  рель, Ёксперт отдела внедрени€ —јѕ–, Ѕюро ESG

ќт редакции isicad.ru: Ёта стать€ впервые была опубликована в журнале "—јѕ– и √рафика" ћай, 2014 г.
ƒанна€ стать€ посв€щена технологи€м проектировани€ электронных устройств с использованием ѕќ Altium Designer (правопреемник P-CAD). ¬ рамках статьи мы проанализируем подходы к проектированию в приборостроительных компани€х и постараемс€ оптимизировать существующие технологии. ћатериал, который лег в основу анализа, получен в ходе многолетней работы Ѕюро ESG в качестве системного интегратора.

ѕравильна€ технологи€ Ч катализатор процесса проектировани€

ѕрогресс последних лет св€зан со значительным усложнением электронных устройств как объектов разработки и производства. ”слови€ конкурентоспособности диктуют требовани€ к возможност€м нового и функционированию модернизируемого оборудовани€. ќбновление элементной базы, по€вление новых интегральных микросхем и процессоров приводит к возникновению абсолютно новых технологий проектировани€ электронных устройств в целом. –азработать схемное решение, выпустить документацию дл€ изготовлени€, передать ее заказчику и в архив в бумажном и электронном видах Ч вот неполный перечень основных задач, которые должны выполн€тьс€ инженерами при создании радиоэлектронных средств. “акже должен быть обеспечен удобный доступ к документации дл€ ее корректировки. ¬ св€зи с этим становитс€ неудобно, а иногда просто невозможно работать без организованного и отлаженного процесса.

ќблегчить работу инженерам помогает специализированное программное обеспечение. –азработчики систем автоматизированного проектировани€ (—јѕ–) стараютс€ сделать свои программные продукты максимально доступными и удобными дл€ работы. Ќесмотр€ на это, ни одна из —јѕ– не €вл€етс€ универсальным инструментом дл€ решени€ всех задач. ¬ результате специалисты должны осваивать несколько систем, а на предпри€ти€х множитс€ программное обеспечение и по€вл€етс€ проблема ув€зки разнообразного ѕќ в единый технологический процесс.

—уществуют и такие проблемы, как моделирование конструкций, в которые будут установлены создаваемые печатные платы; расстановка электронных модулей в соответствии с правилами по электромагнитной совместимости. “акие задачи не предусмотрены дл€ выполнени€ ни в одной из систем проектировани€ радиоэлектронных средств, и до сегодн€шнего дн€ дл€ их решени€ приходилось прибегать к разработке собственных приложений.

ѕопробуем создать модель организации технологического процесса разработки электронных изделий (схема Ч конструкци€ Ч 3D-монтаж Ч технологи€ производства Ч изготовление) с использованием Altium Designer. Ёто полноценна€ —јѕ–, предлагающа€:

  • единую среду дл€ проектировани€ радиоэлектронных средств;
  • работу с интегрированной базой данных электронных компонентов;
  • двунаправленный обмен данными со многими распространенными CAD-системами;
  • коллективную работу над единым проектом;
  • широкий спектр пользовательских настроек.
≈ще один важный Ђбонусї дает производитель Ч это надстройка, в которой можно осуществл€ть как аппаратное, так и программное моделирование проектов. ƒл€ создани€ и редактировани€ схем компани€ Altium предлагает приобретать отдельный модуль Altium Designer Schematic Editor.

—егодн€ большое количество инженеров работает с такими системами автоматизированного проектировани€, как P-CAD и OrCAD. ѕоследн€€ верси€ системы P-CAD вышла в 2006 году, и поддержка ее прекращена. OrCAD продолжает развиватьс€. Ёто хорошо зарекомендовавший себ€ продукт, но с более бедным, по сравнению с Altium Designer, функционалом. Ўироко примен€ютс€ и редакторы электрических схем Mentorgraphics и Schemagee. ќни имеют свои базы, в которые даже могут быть интегрированы компоненты, например, из P-CAD.

ќбзор существующих схем и модель предлагаемого технологического процесса

¬ качестве примеров рассмотрим две схемы организации процессов и приемов последовательности проектировани€ в приборостроении. Ёти схемы на предпри€ти€х складывались годами и отображали наиболее удобные на определенный момент времени подходы. ќднако разработки усложн€ютс€, растут требовани€ к скорости проектировани€, поэтому оптимизаци€ существующих подходов неизбежна.

ѕерва€ схема представлена на рис. 1.

ESG Altium Designer P-CAD 1

–ис. 1. ѕример организации процесса проектировани€ є 1

ƒл€ разработки принципиальных электрических схем используетс€ P-CAD. ¬ Autodesk Inventor моделируетс€ конструктив блока с указанием точек креплени€ платы и мест установки разъемов. ѕолученна€ информаци€ выдаетс€ обратно в P-CAD, где формируетс€ PCB-файл печатной платы.

ѕри помощи программного модул€ Nassa создаютс€ схемы соединений. ƒанный программный инструмент представл€ет локальное решение, вынужденно созданное внутри конкретной организации. Ётот инструмент выдает только промежуточные параметры дл€ передачи в другое ѕќ, используемое в общей технологической схеме (ключевое слово Ч Ђпромежуточныеї). —оздание подобного ѕќ требует значительного ресурса.

ƒалее в Autodesk Inventor осуществл€етс€ трехмерный монтаж разрабатываемого устройства, провер€ютс€ коллизии, подбираютс€ оптимальные пути прокладки кабелей, проводов, шин и жгутов.

¬с€ документаци€ (схемы, перечни элементов, трехмерные модели и др.) собираетс€ в единой среде управлени€ данными по проекту Windchill, откуда выдаетс€ на производство.

¬тора€ схема представлена на рис. 2.

ESG Altium Designer P-CAD 2

–ис. 2. ѕример организации процесса проектировани€ є 2

 ак и в предыдущем примере, основными программами дл€ разработки электронных устройств €вл€ютс€ AutoCAD, Autodesk Inventor и P-CAD (см. рис. 2). Ќо, в отличие от схемы 1, создание схемы и печатной платы осуществл€етс€ в разных программах. ќднако здесь отсутствует программный модуль, позвол€ющий отслеживать взаимосв€зи отдельных узлов дл€ формировани€ схемы соединений. ¬ качестве среды управлени€ данными в этом случае должна использоватьс€ система Smart Team, но, по словам клиентов, она не прижилась.

ќписанные схемы представл€ютс€ нам довольно громоздкими прежде всего в силу наличи€ большего количества разнородного программного обеспечени€.  аждое программное средство имеет свою базу: P-CAD Ч библиотеку элементов, AutoCAD Ч библиотеку блоков с атрибутами и Autodesk Inventor Ч набор компонентов (3D-устройств) с характеристиками. ћежду элементами этих баз очень сложно построить св€зь. √лавным инструментом разработки в обеих схемах €вл€етс€ P-CAD. Ќо как элементна€ база с оборудованием, так и программное обеспечение постепенно устаревают. Ќаступает момент, когда какие бы ни предпринимались усили€ по поддержанию продукта, существенных улучшений достичь не удаетс€. ѕрекращение выхода новых версий, отсутствие обновлений, а затем и полна€ остановка поддержки программы вынуждают инженеров, работающих с P-CAD, искать ему замену [1]. ѕри этом чаще всего выбор делаетс€ в пользу Altium Designer.

Ѕывшие разработчики P-CAD создали на его основе совершенно новое решение, вз€в всЄ самое лучшее и добавив современный функционал. —ущественно в лучшую сторону изменилс€ интерфейс (имеетс€ полноценна€ русифицированна€ верси€), но основной подход к проектированию осталс€ прежним. ƒл€ облегчени€ перехода и внедрени€ предусмотрена возможность импорта библиотек компонентов и проектов из P-CAD. »менно в силу этих причин чаще всего выбор делаетс€ в пользу Altium Designer. Ётот переход также обусловлен ценовой политикой компании Altium, котора€ держит стоимость своего продукта ниже, чем у конкурентов.

ќб алгоритмах перевода проектов и библиотек, о возникающих при этом проблемах и их решении говоритс€ в [2]. Ќа рис. 3 и 4 представлены измененные схемы организации производственных процессов.

ESG Altium Designer P-CAD 3

–ис. 3. ѕример интеграции Altium Designer в схему 1

ESG Altium Designer P-CAD 4

–ис. 4. ѕример интеграции Altium Designer в схему 2

–ассмотрим получаемую схему разработки радиоэлектронных систем, основным инструментом которой €вл€етс€ Altium Designer (рис. 5).
ESG Altium Designer P-CAD 5

–ис. 5. ћодель предлагаемого процесса организации сквозного проектировани€ на базе Altium Designer

‘ункциональные возможности этой —јѕ– позвол€ют в одном проекте не только создавать электрические схемы (в том числе схемы соединений) и печатные платы, но и генерировать такую документацию, как монтажный чертеж, таблицы соединений, а также вести технологические карты и карты эскизов. “акие инструменты, как помощник в отслеживании цепей на многолистовых схемах и автотрассировка печатных плат, позвол€ют при разработке комплекта документации оставатьс€ в среде Altium Designer. Ёто исключает необходимость использовани€ AutoCAD и каких-либо других программ (см. рис. 1 и 2), так как вс€ оформительска€ работа осуществл€етс€ в Altium Designer.

—разу после создани€ принципиальной схемы отладить ее работу и провести статический анализ можно с помощью встроенной программы моделировани€.

—ущественную роль в нашем подходе играет поддержка двунаправленной работы с механическими модел€ми компонентов, которые могут быть импортированы/экспортированы в Altium Designer из машиностроительных —јѕ– (Autodesk Inventor (AutoCAD), SolidWorks,  ќћѕј—-3D). ѕоэтому вместе со схемной документацией разрабатываетс€ и конструкци€.  онтроль собираемости и компоновки оборудовани€ предлагаетс€ осуществл€ть посредством трехмерного моделировани€ экспортированием из Altium Designer.

ѕри такой организации работы база проекта сильно сокращаетс€. ¬ предложенной схеме она представл€ет собой библиотеку компонентов, котора€ формируетс€ только в Altium Designer, а функци€ Import Wizard позвол€ет использовать наработки предыдущих версий [3].

 онтроль этапов и сроков проектировани€ предлагаетс€ осуществл€ть при помощи систем календарно-ресурсного планировани€. ќдну из систем (TDMS, Autodesk Vault, Windchill, SmartTeam и пр.) предлагаетс€ использовать дл€ обеспечени€ управлени€ производством издели€. “акие системы прин€то называть PDM-системами. ¬недрение PDM-системы позволит отслеживать изделие на всех этапах его производства и жизненного цикла. ¬ приведенной модели (см. рис. 5) мы намеренно не конкретизируем наименовани€ систем, их выбор остаетс€ за предпри€тием, а на процесс оптимизации с использованием Altium Designer это не повли€ет.

“ака€ организаци€ работы, на наш взгл€д, кажетс€ оптимальной. Altium Designer настроен на упрощение процесса разработки документации, что позвол€ет инженеру-разработчику сконцентрироватьс€ на более важных детал€х (правильность схемного решени€, применимость элементной базы и т.д.). ѕриведенна€ модель показывает, что эта —јѕ– может быть интегрирована в обе описанные на рис. 1 и 2 схемы технологического процесса. »нтеграци€ Altium Designer приведет к сокращению числа используемого программного обеспечени€, облегчению поддержани€ базы данных проектов вследствие ее минимизации и повышению качества создаваемого оборудовани€.

Ќаши наблюдени€ и выводы

  1. Altium Designer способен решать подавл€ющее число задач при проектировании электронных устройств.
  2. ¬ рамках предложенной технологической модели база данных по проекту сокращаетс€ пропорционально количеству используемого программного обеспечени€.
  3. ѕроблема формировани€ базы проекта сводитс€ к формированию библиотеки компонентов Altium Designer, что существенно упрощает взаимодействие специалистов с подразделением технологов.
  4. ѕри правильном использовании его встроенных инструментов исключаетс€ необходимость применени€ других программ.
  5. ¬ практике Ѕюро ESG Ч проведение регул€рных акций по бонусному переходу с P-CAD на Altium, что позвол€ет учитывать экономическую целесообразность при внедрении технологии проектировани€ с использованием Altium Designer.
  6. “аким образом, несмотр€ на необходимость некоторой адаптации Altium Designer, эта система способна решать широкий круг задач и поэтому необходима современному разработчику!

    ¬ ближайшей перспективе мы планируем ознакомить читателей с описанием технологии проектировани€ электронных устройств с использованием ѕќ Autodesk. ћы расскажем о преимуществах выбора данного инструмента и о специфике организации процесса проектировани€.

    —писок литературы:
    1. –оманова ≈ва. Ђ»мпорт проектов из P-CAD в Altium Designerї.
    2. —абунин ј.≈. »мпорт проектов из различных —јѕ– ѕѕ в программу Altium Designer // —овременна€ электроника. 2009.є 8.
    3. —уходольский ¬€чеслав. —квозное проектирование функциональных узлов –Ё— на печатных платах в —јѕ– Altium Designer. —ѕб, 2008.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ѕерем с полки огурец
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2022 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.