PCB-Design-Workflow-Management — ein Überblick

In vielen Branchen gibt es einen standardisierten technischen Arbeitsprozess oder Workflow, der dazu dient, dass alle Beteiligten auf demselben Stand sind, und so die Produktivität der Teams gewährleistet. Solche Prozesse und Arbeitsabläufe mögen zunächst den Anschein erwecken, als würden sie Kreativität unterdrücken oder gar vernichten. Richtig angewandt, muss es aber gar nicht dazu kommen - im Gegenteil es kann sogar Kreativität fördern. Es gibt viele gute Gründe, Workflows in der eigenen Arbeit zu implementieren, auf ein paar möchte ich im Folgenden eingehen. In der Elektronikindustrie nutzen wir einen spezifischen PCB-Design-Workflow, um neue Produkte vom Konzept bis zur Serienfertigung zu führen. Für Entwicklungsteams im Elektronik-Engineering ist ein PCB-Workflow-Management von großer Bedeutung. Denn es hilft Ihnen bei der Zusammenarbeit an neuen Produkten und ermöglicht einen reibungslosen Ablauf des gesamten Designzyklus.

Wie genau handhabt man den PCB-Design-Workflow? Einzelne Designer, die an kleineren Projekten arbeiten, sollten mit dem PCB-Designprozess und der Art und Weise, wie ein neues Design durch jede Phase bewegt wird, vertraut sein. Das PCB-Workflow-Management wird vor allem in größeren Teams eingesetzt, um ein Produkt durch jede Phase zu führen und mögliche Fehler auf dem Weg dorthin schnell abzufangen. Um zu erfahren, wie ein PCB-Workflow-Management implementiert wird, lesen Sie weiter und sehen Sie sich auch einige unserer weiteren Ressourcen zu diesem Thema an.

PCB-Design-Workflow-Management und Designprozess

Technisch gesehen ist ein PCB-Design-Workflow nichts anderes als ein regulärer Arbeitsablauf. Auf diese Definition habe ich auch schon in meinen anderen Blogs und Materialien zurückgegriffen. Laut dem Wirtschaftswörterbuch:

• Ein Arbeitsablauf ist die Abfolge voneinander abhängiger und verknüpfter Vorgängen, die in jeder Phase eine oder mehrere Ressourcen (Mitarbeiterzeit, Energie, Maschinen, Geld) verbrauchen, um Inputs (Daten, Material, Teile usw.) in Outputs umzuwandeln. Diese Outputs dienen dann als Inputs für die nächste Phase, bis ein bekanntes Ziel oder Ergebnis erreicht ist.

Ich habe diese Definition schon immer sehr gemocht; die Inputs, die von einer Ressource verwendet und modifiziert werden, um den Output für den Input der nächsten Stufe zu erstellen usw., bis das gewünschte Ziel erreicht ist. Das hier Beschriebene ist letztlich nichts anderes als eine Kette. Vom allerersten Schritt bis zum Ende ist der Standard-PCB-Design-Workflow eine Kette von Aufgaben, mit dem Ziel, eine Reihe von Design-Outputs hervorzubringen, die das Produkt bereit für die Fertigung machen. Die Hauptaufgabe eines PCB-Designers besteht letztendlich darin, etwas zu produzieren, das zu einem physischen Produkt wird.

Ein typischer linearer PCB-Workflow ist im folgenden Flussdiagramm dargestellt. Alternative Methoden, wie etwa das Agile Projektmanagement, skizzieren Workflows oftmals als Kreislauf. Standardmäßige PCB-Design-Workflows durchlaufen jedoch eher kettenartige Schritte und finden in der Produktionsplanung schließlich ihren Höhepunkt.

Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Das heißt also, dass wir uns die einzelnen Schritte genauer ansehen und besonders darauf achten müssen, wo es Probleme geben könnte. Viele Dinge können zu Schwierigkeiten führen oder gar das vorzeitige Ende eine Arbeitsprozess bedeuten - vor allem, wenn sie unkontrolliert ablaufen. Kommt es einmal zum Abbruch eines Prozesses, liegt in der Regel eine Kombination verschiedener Ursachen vor. Einer der wichtigsten Schritte ist es dann im Anschluss eine Ursachenanalyse durchzuführen, um herauszufinden, wo die schwerwiegenden Probleme im Prozess lagen.

Ein PCB-Workflow-Management hilft Designteams dabei, Design-Schritte problemlos zu durchlaufen und gleichzeitig Ideen zur Lösung von Problemen auf dem Weg zu implementieren. Unterschiedliche Produkte brauchen oftmals unterschiedliche Arbeitsabläufe. Darüber hinaus ist es zumeist von Vorteil, Entwickler aus verschiedenen Designteams zusammenzubringen, um ein Produkt bestmöglich zu verwirklichen. Leider kommt es noch immer vor, dass PCB-Workflow-Prozesse durch Design-Tools und Kollaborationsplattformen eingeschränkt werden. Das Workflow-Management sollte sich darauf konzentrieren, genau diese Bereiche für operative Verbesserungen zu identifizieren, damit Teams wettbewerbsfähig bleiben.

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Hypothesen vs. Dokumentation

Ein grundlegendes Problem bei PCB-Design-Abläufen besteht darin, dass an irgendeiner Stelle einmal Hypothesen aufgestellt wurden. Unbegründete Annahmen sind stets ein Problem. Denn sie bergen ein hohes Risiko für Ihr PCB-Design.

Dabei ist es so einfach, Hypothesen aufzustellen. Am Anfang stehen in der Regel unvollständige Informationen, und weil wir sie oftmals nicht hinterfragen oder überprüfen, füllen wir die Lücken verständlicherweise mit unserer Interpretation der Dinge. Leider liegen wir aber oft falsch mit unseren Annahmen. Dabei ist es für den Design-Prozess höchst problematisch, dass viele Hypothesen einfach als „wahrhaftig“ angenommen und in keiner Weise überprüft werden. Denn so durchlaufen sie ungesehen den gesamten Design-Workflow bis hin zur Fertigung - und die Leiterplatte endet womöglich als Schrott.

Der beste Weg, um das „Mitfahren“ ungeprüfter Hypothesen zu vermeiden und sicherzustellen, dass Konstruktionsfehler frühzeitig erkannt werden, ist eine umfassende Dokumentation. Zunächst gilt es im Frontend die funktionalen Anforderungen an das Produkt umfänglich zu identifizieren. So kann sichergestellt werden, dass die verbleibenden Konstruktionsaufgaben und Herstellungsanforderungen auch richtig umgesetzt werden.

Während des gesamten Designprozesses ist ein wichtiger Aspekt des Workflow-Managements Transparenz. Genauer gesagt Transparenz darüber, wer welche Aspekte eines Designs geändert hat. Die Möglichkeit, während des gesamten Designprozesses auf Änderungen zuzugreifen und diese zu vergleichen, sorgt für Transparenz in den Teams. Gleichzeitig trägt es dazu bei, dass Produkte ohne grundlegende Probleme auf den Markt gebracht werden. Die Dokumentation sollte während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts verwendet werden. So kann sichergestellt werden, dass das Produkt so lange wie möglich wettbewerbsfähig bleibt und später möglicherweise sogar um neue Funktionen und Technologien erweitert werden kann.

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Aufgaben vs. Meilensteine vs. Ergebnisse

Da der PCB-Design-Workflow einer Kette gleicht, müssen wir uns jedes Glied, oder besser jede Phase des Prozesses genauer ansehen. In einer Phase gibt es beispielsweise spezifische Inputs, Ressourcen, Aufgabenstellungen und zuvor festgelegte Outputs. Diese Outputs stellen wiederum die Inputs für die nächste Phase. Schließlich führt dieses zu einem Überprüfungs- bzw. „Meilenstein“-Prozess. Ein PCB-Workflow-Management konzentriert sich genau auf dieses reibungslose Durchlaufen der Aufgaben, Meilensteine und Ergebnisse für jede Phase.

Zum Beispiel ist die Schaltplanerfassung eine der Frontend-Engineering-Phasen im PCB-Designprozess. Manchmal kommt es vor, dass die Inputs für diese Phase die Komponenten aus Ihren Bibliotheken sind:

• Aufgaben: Komponenten platzieren, verdrahten, Off-Page-Verbindungen zu anderen Blättern herstellen usw. 
• Meilenstein (Verifizierung): Ausführen der ERC- und Konnektivitätsregeln.
• Ergebnisse: Fertige Netzliste, die in die PCB-Phase verschoben wird.

Der  PCB-Designprozess ist erfreulicherweise ein bisschen mit dem Vorgang des „Plätzchen-Ausstechens” vergleichbar. Denn in vielen Fällen sind die Aufgaben, Meilensteine und Ergebnisse bei Designs sehr ähnlich. Projektmanager, technische Leiter und Stakeholder müssen in der Lage sein, jeden dieser Aspekte des PCB-Design-Workflows einzeln zu betrachten, zu testen und zu überprüfen. Genau hierfür braucht es eine geeignete Plattform.

Die besten Tools für das PCB-Workflow-Management

Da es im normalen PCB-Workflow-Managementprozess selbst bei relativ einfachen Produkten so viel zu verwalten gibt, benötigen Entwicklungsteams eine vollständige Produktmanagement-Suite - eine Suite, welche Designer und Entwickler bereichsübergreifend zusammenführt. Die Unternehmenslösungen von Altium bieten die neueste Workflow-Management-Plattform der Branche - die ausschließlich für PCB-Designs und -Produktion bestimmt ist. Innerhalb einer einheitlichen Plattform ermöglicht Altium Ihnen die letzte Meile der digitalen Transformation erfolgreich zu bewältigen. Die Plattform vereint in sich die verschiedenen Designteams, Designdaten und Designprozesse - ein Ort des Austausches für wirklich alle Produktbeteiligten.

Zusätzlich zu den standardmäßigen PCB-Designaufgaben, die bei der Entwicklung eines Produkts und der Erstellung eines physischen Layouts anfallen, bieten die Altium-Unternehmenslösungen mehrere PCB-Workflow-Managementfunktionen innerhalb eines einheitlichen Design-Workflows.

• Vereinheitlichung von Ressourcen – PCB-Designteams können ihre Design- und Verwaltungsressourcen in einer einzigen Designumgebung vereinen. Dies bietet mehr als nur die Möglichkeit, alle Designdaten an einem Ort zu speichern. Es ermöglicht den Beteiligten, Änderungen nachzuverfolgen und während des gesamten Prozesses miteinander zu interagieren, Projekt- und Produktstatus zu überwachen und alle Projektaktivitäten auf einer einzigen Plattform zu verwalten. Erfahren Sie mehr über Projektmanagement in der Hardwareentwicklung.
• Bereichsübergreifende Zusammenarbeit – Elektro-Ingenieure und PCB-Layout-Designer können effizient zusammen arbeiten - in funktionsübergreifenden Teams mit Einblick in verschiedene Designbereiche. Die Integration angrenzender Design-Bereiche umfasst MCAD-Nutzer, Beschaffungsteams, Hersteller und viele mehr. Erfahren Sie mehr über die ECAD-Integration.
• Product-Lifecycle-Management (PLM) – Altium Unternehmenslösungen bieten die gleiche Art von Integration und Produktlebenszyklus-Tracking wie Altium 365 - jedoch mit zusätzlichen Managementfunktionen, die in multifunktionale Team-Workflows passen. Erfahren Sie mehr über die PLM-Integration.

Auf Projekte zugreifen und Workflows verwalten.

In der Vergangenheit mussten Entwickler mit mehreren Anwendungen und Datensätzen arbeiten, um diese Workflow-Management-Funktionen zu implementieren. Die Altium-Unternehmenslösungen bieten nun eine anpassbare Workflow-Management-Lösung, die speziell für Benutzer auf Unternehmensebene entwickelt wurde. Die Nutzer können „Sicht“-Reche an verschiedene Akteure erteilen, die sie für ein erfolgreiches PCB-Workflow-Management und den Übergang vom Design zur Fertigung über Markteinführung und darüber hinaus benötigen.

Zusammenfassung

Obwohl Konstruktions- und Engineering-Workflows komplex sein können und oft die Zusammenarbeit mehrerer Parteien erfordern, ist es möglich, den gesamten Prozess zu verschlanken: indem die Produktdaten auf einer einzigen Plattform zusammengefasst werden. Unternehmen müssen einerseits ihre Entwürfe vom Konzept zur Produktion bringen und andererseits gleichzeitig die Zusammenarbeit zwischen den Designteams während des gesamten Prozesses gewährleisten. Altium ermöglicht es Ihnen, diese wichtigen und vielfältigen Managementaufgaben in einer einzigen Plattform zu integrieren. So ist sichergestellt, dass Ihr Entwicklungsteam nahtlos vom Konzept zur Serienproduktion übergehen kann.

Sie sind bereit, das PCB-Workflow-Management für Ihr Designteam zu revolutionieren? Dann greifen Sie doch einfach auf unsere leistungsstarken PCB-Design- und Workflow-Management-Funktionen innerhalb der Unternehmenslösungen von Altium zurück. Diese erweitern die bestehenden PCB-Design-Funktionen in Altium Designer® und enthalten u.a. Workflow-Management-Tools, die auf Wunsch von Unternehmenskunden von uns hinzugefügt wurden. Alle Projektbeteiligten können innerhalb einer einzigen Plattform arbeiten und ein umfassendes Workflow-Management-System implementieren. All das unterstützt Sie dabei, innovative Produkte auf den Markt zu bringen.