什么是PCB数据管理？

任何PCB的成功设计和制造都离不开数据管理。每个PCB项目都包含大量有关元件、前端原理图、物理布局和制造文件的数据。PCB设计软件中可能还需要其他未包含的文档。这一切都必须由设计人员进行跟踪和管理，因为使用不完整或过时的数据将导致设计无法按要求执行。

PCB数据管理包括跨越多个领域的需求和设计信息。首先，对最终产品应做什么、其规格和公差以及其操作环境有功能要求。然后是以各种形式（数据表，以电子方式存储在设计工具库中，等等）与每个元件相关的数据。再然后是PCB本身、其材料特性、物理布局和生产要求的数据。最后，设计并不总是从零开始，它们可能需要重复使用以前成功设计的部分作为起点。

设计人员面临的关键问题是：

• 我是否拥有所需的所有数据？
• 我的设计数据是否正确且是最新的？
• 有没有人做了我尚不清楚的更改？

本文将帮助指导设计工程师回答这些问题，并揭示现代工具如何改变专业设计公司和OEM的数据管理流程。

什么是PCB数据管理？

PCB数据管理广义上是指印刷电路板的设计、制造和装配过程中使用的数据的获取、存储、验证、使用、分发和维护。数据是在PCB设计项目的整个过程中创建和获取的，包括：

• 在生成项目和device需求、SOW时
• 在前端工程中（创建初步设计并收集元件数据）
• 在物理设计期间（在CAD软件中创建机械和电气设计）
• 设计转移到制造后（最终设计数据可用于生产）

设计某方面的决策会迫使其他元素发生变化，例如外壳形状的变化，如PCB元件现在太高，内部放不下。操作环境的变化意味着设计需要应对不同的环境温度或更高的振动水平。控制逻辑部分的设计可能要求电源的设计在不同的容差范围内提供功率。可能的变化清单是无穷无尽的。当务之急是要有管理数据的流程来应对任何变化。

当在新产品上进行协作时，无论是在PCB级别还是在机械设计方面，这些问题都会被放大。例如，流程需要确保设计团队的每个人都知道规格已更改，或者已将具有不同物理或电气特性的不同元件换成设计。当数据被编译到共享系统中时，设计团队中的每个人都可以看到应用于所有数据的跟踪更改和新信息，以便所有项目利益相关者都可以查看和访问。

让我们稍微解读一下这个定义。在我们讨论数据本身的管理之前，我们应该看看我们打算获取这些信息的内容、方式和位置。在进入PCB行业一段时间后，您会开始发现大部分PCB设计都是一个万变不离其宗的过程。大多数PCB设计的起点使用相同或非常相似的信息，并且来源通常是通用的。就像橡子，种植在肥沃的土壤中就会长成一棵强大的橡树。最初的起始信息对整个项目的成功也至关重要。我要补充一点，如果PCB项目的起始信息不准确，那么您的设计很可能也不准确。最重要的是确保您此时的关注点是信息的质量而不是数量。

数据的创建和获取

数据将由所有项目利益相关者创建和编译，包括PCB设计团队、产品制造商、外部承包商和最终客户。此类数据包括但不限于：

• 前端工程文档，包括客户需求和SOW
• 基本设计数据，包括原理图和PCB布局信息
• 任何元件型号，可能包括连接器等机械部件
• 供应商提供的数据表和任何其他元件规格
• 外壳的CAD数据，以及其材料和装配信息
• 制造数据和设计输出，例如晶圆厂/装配图和工具数据
• 嵌入式固件/软件的代码

所有这些数据都必须进行跟踪，并非所有数据都是由PCB设计团队创建的。问题在于数据在整个开发过程中都会发生变化。客户会更改其要求。随着歧义的解决和假设的挑战，设计团队对需求的理解可能会发生变化。

如果您记得并非所有数据均为静态，这种数据管理可能会更具挑战性。例如，虽然元件公差和规格往往是一成不变的，但元件价格和交货时间等动态数据可能每天都在变化。因此，许多公司实施了与其库存和供应链系统集成的集中式PLM/ERP系统。这些系统本质上是文件存储和共享系统，但内置了层次结构和分类功能，以便可以在项目级别、文件级别或元件级别跟踪并管理变化和新数据。

元件CAD模型和数据表

元件数据表是最重要的文件，在您打算在使用之前必须获取和验证它们。这些是未来一切的首选文档，因此，它们是至关重要的项目；因此，它们必须是正确的。我见过很多实例，其中设计完全基于数据表是正确的假设，但由于数据表未经验证，后面就会产生问题。结果是灾难性的。“信任但要验证”应该是每个PCB设计师的口头禅。根据CAD模型的来源或数据表中列出的内容，封装也可能不正确。应该完成验证，这一直是PCB库管理员的工作职能之一。

对于元件和PCB规格，数据表通常从制造商处获取并且可信。通常，数据表修订时不会发布任何公告，因此设计团队主要负责检查其使用的是否为最新版本，并确保在公共领域中没有错误通知。这通常归结为工程经验，以及从具有提供正确数据记录的可信制造商手中选择元件。一个不错的诀窍是，对于来自多个供应商的零件，可以比较每个供应商的数据表并调查差异。此外，具有数据表错误历史记录的供应商可以从受信任状态转变为在使用其产品时需要额外的验证检查。

那么，我们如何确定数据表的准确性呢？一项伟大的技术是使用多个来源以验证信息。不要严格依赖单个零件供应商来源及其数据表。查看元件的各种来源和供应商，并从每个来源和供应商中提取所有数据表。然后可以比较数据表以验证其是否匹配。

专业提示：就个人而言，我会在下一步进行验证；我会监控那些特定供应商的数据表，并确定其提供的其他产品数据表是否有任何问题，因为他们也可能存在问题。

存储和安全

下一点是存储。获得数据后，存储和保护数据至关重要。这是通过您的元件库的架构来完成的。几乎可以肯定，您的库的结构将与下一个人的库完全不同。但是，无论您的元件库是什么样子，一些重要的东西都应该准备就绪。

首先，应该能够快速查找特定元件。利用优化可搜索性的命名结构或惯例，通常可直接获得。更具挑战性的任务之一是在库中查找包含各种命名方案的内容。解决这个问题的绝佳资源是最新版本的IPC-7251（通孔元件）和IPC-7351（SMT元件）。这些标准涵盖了封装命名方式的非常系统的结构，并且每当为标准封装创建自定义封装时，都应强制执行该结构。

其次，您需要一个具有易于扩展架构的元件库。这样，随着公司的发展和产品线的增长，库也会随之增长，可用于设计复用的经验证与合资格的元件列表也会随之增长。

最后，在发生影响所有数据的灾难性事件之前，对所有数据进行整理和管理，这是件好事。计算机可能会崩溃或遭到黑客攻击，数据可能会通过不良的文件共享服务公开暴露，电子邮件可能会被删除或损坏，所有这些都会带来暴露、丢失或损坏知识产权的风险。

您可以在单个安全位置按类别和系列组织元件列表，以实现所有这些目标。现代云平台使这些任务变得简单。您可以在存储的数据中强制实施安全性和隐私性，同时还可以将数据分组到所需的类别中，以帮助验证和分发。

最后，向特定人员分发数据至关重要，这是设计过程中安全性的重要组成部分。看待这个问题的一种方法是，明白数据使用是组织内部，而分发是组织外部。在处理任何数据的分发时，请始终牢记安全性至关重要。来自数据和设计过程的两个大“软件包”是制造和装配信息。标准规则是这两者朝相反的方向发送，并且永远不应该相遇。因为对于这两个软件包，不道德的人员可能会使用它们来复制您的设计。

验证

第一条验证规则是，执行人员不应同时是验证人员。执行人员通常对自己的错误视而不见，结果是他们通常会在验证步骤中再次遗漏错误。最佳做法始终都是让第二个人以全新的眼光看待数据。

验证过程是一个审计过程。在审查元件或数据时，应将其隔离，以免在已发布的设计中使用。澄清一下，在发布用于制造的PCB设计之前，应对所有新元件进行审计。这样就可以保持PCB设计的完整性和理智性。

在PCB设计过程中，在设计的特定点使用特定信息。例如，在设计的原理图部分，您专门检查电路流和连接。最重要的是元件原理图符号。例如，电子工程师将查看有关特定零件的参数信息，确保其满足追求的产品设计要求。

在PCB方面，您将转到PCB封装和3D模型信息数据。这些数据用于验证布线和机械要求。这也是机械工程师加入并开始工作的步骤。

维护和版本控制

定义的最后一个方面是维护、修订历史记录跟踪和版本控制。由于PCB项目中使用的大多数数据均为动态（对比静态），数据确实发生了变化。这意味着必须制定计划，以确定发生哪些更改以及它们如何影响数据库中的更新过程。这样，您的数据就可以与公司的需求以及不断变化的电子行业保持相关性。

一个挑战是PCB设计数据集通常庞大且包含不兼容的元素。电子计算机辅助设计（ECAD）和机械计算机辅助设计（MCAD）工具中包含的数据很少相互兼容，更不用说与需求管理工具中的数据兼容了。有效的数据管理需要单一的集成解决方案，从设计团队的角度来看，该解决方案可以无缝、轻松地关联工具和托管数据库。

任何解决方案均需将来自不同来源的静态和动态数据整理成单一的事实来源，设计人员可以依赖该数据源保持最新和准确的状态。自动化此过程以尽可能减少数据管理开销并消除人为错误，这一点至关重要。这需要连接到供应链，强制使用经验证的元件数据源，并在设计过程中实施集成的版本控制系统 。

Altium这样的解决方案可以为开发过程提供统一的数据管理平台，夯实基础，便于将有效的数据管理过程应用于所有设计数据。但在围绕开发生命周期创建自动化流程以消除人为错误并确保数据集的有效性方面，依然任重而道远。考虑到使用错误或过时数据的潜在后果，监视动态数据的变化和管理数据集的更新可能是一项艰巨活动，这也是自动化的理想应用领域。

当您需要管理来自Altium Designer^®项目的数据时，可以使用集成的库和数据库功能跟踪Altium 365^™平台或本地Altium Concord Pro实例中的专有元件和项目。这个独特的数据管理系统还可以跟踪每次项目修订的制造数据。您还可以访问来自主要分销商的最新元件数据，以及IHS Markit提供的元件的生命周期状态。

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