Die Bauteilbibliothek - “Der heilige Gral der Elektronikentwicklung”

Welche Rolle eine Bauteilbibliothek einem Tech-Unternehmen zugesprochen wird, hängt sehr stark von der Philosophie und den Mindsets der Bereichsverantwortlichen ab. Wer hier die entsprechend notwendige Weitsicht mitbringt und offen ist für die Vernetzung und Automatisierung, bleibt längerfristig eine Nasenlänge voraus.

Oft kann man erkennen, dass gerade kleinere Unternehmen, bei denen die Agilität im Vordergrund steht, durch Automatismen hinter den Prozessen für einen effektiven Output sorgen können.

In Zeiten von IoT, Big Data und Industrie 4.0 wird die Datengrundlage - die Stammdaten eines jeden Unternehmens - zum zentralen Mittelpunkt. Ohne Datengrundlage ist eine sinnvolle Automatisierung zwar möglich, jedoch nur bedingt nützlich. Betrachtet man Firmen oder Abteilungen die Elektronik entwickeln, so geht es hier um die Bauteilbibliothek der Elektronikentwickler. Sie bildet die Basis für alle Entwicklungsprojekte.

Möchte man in der Zukunft oben mitmischen, sollte man sich zeitnah um diese Themen kümmern und sich Gedanken machen, wie man zum Einen die Daten zentral verwalten und zum Anderen in mehreren Systemen verwenden kann. Der Start und die weitere Pflege eines Bauteils beginnt im CAD-Tool. Von dort aus kann über entsprechende Schnittstellen in andere Systeme wie ERP,  CRM, SMD-Fertigung oder zu externen Partnern synchronisiert werden.

Dennoch gibt es immer wieder Firmen, die einer Bauteilbibliothek noch nicht den entsprechenden Stellenwert zugeordnet haben. Es gibt Unternehmen, die mit unterschiedlichen Bauteilbibliotheken arbeiten, wie etwa die Entwicklungsabteilung und der Vorrichtungsbau. Es ist teilweise sogar so, dass sich einzelne Entwickler ihre eigenen Bauteilbibliotheken kreieren. Sobald mehrere Personen eine ähnliche Tätigkeit ausführen und auch ähnliche Schnittstellen zur Außenwelt benötigen, bringt eine Zentralisierung fast ausschließlich Vorteile. Im anderen Fall kommt es zu unterschiedlichen Wissensständen, Fehler wiederholen sich und die Entwicklung wird träge. Kurzum - jeder meint er müsse das Rad neu erfinden.

Wenn man die Nachteile einer solchen Vorgehensweise bedenkt, wird recht schnell klar, dass eine zentrale Ablage an einem globalen Ablageort auf den alle Beteiligten aus dem Unternehmen zugreifen können, der Schlüssel zum Ziel ist.

Die Bauteilbibliothek ist im Prinzip der heilige Gral einer Entwicklungsabteilung. Mit ihr steht und fällt die Qualität des Entwicklungsprozesses in einer Elektronikentwicklung. Die Qualität des Inhalts entscheidet über die Qualität dessen, was damit erzeugt wird.

Bei einer globalen Bauteilbibliothek ist die Zeitersparnis während des Entwicklungsprozesses ein immenser Vorteil. Bereits erstellte und verwendete Schaltplan-Symbole und PCB-Footprints, können mehrfach in anderen Komponenten wiederverwendet werden.

Wurden Bauteile oder Footprints in vergangenen Projekten oder sogar bereits in Serie verwendet, so hat der Entwickler die Gewissheit, dass in der Regel funktional alles in Ordnung ist.

Durch sinnvolle Prozesse ist eine Kategorisierung der Bauteile möglich, damit z.B. Komponenten, welche zum ersten Mal in Verwendung sind, mit einem entsprechenden Status gekennzeichnet werden können.

Sobald sich die Bauteile als geeignet und korrekt angelegt erwiesen haben, erfolgt die Statusänderung der Komponente. Es wird beispielsweise aus einem Status "in Evaluation" ein Status "in Serie" vergeben.

Mit solchen Mechanismen gelangt man nachhaltig und sicher an das große Ziel einer korrekten Bauteilbibiothek, auf die alle Entwickler guten Gewissens zurückgreifen können.

In Summe minimieren sich dadurch die gesamten Designfehler, wie z.B. Schaltungs- und Layoutfehler, aber auch der nicht unerhebliche Kommunikationsaufwand mit Platinenfertiger und Bestücker kann minimiert werden.

Eine global geführte Bauteilbibliothek bringt selbstverständlich einige Vorteile mit sich. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass es ohne kontinuierliche Pflege nicht möglich ist, eine Bauteilbibliothek auf einem gewissen Qualitätsstandard zu halten.

Der heilige Gral muss behütet werden.

Die Hüter des heiligen Grals. Wer kümmert sich eigentlich um die globale Verwaltung, um die Pflege und um die Anlage von Komponenten in einer Bauteilbibliothek?

In vielen Unternehmen ist es gängige Praxis, dass ein gewisser administrativer Teil von der IT-Abteilung übernommen wird.

Die Bauteilanlage selbst, sowie deren Pflege, wird oft von den einzelnen Entwicklern geleistet. Prinzipiell ist das schon mal ein guter Ansatz, denn die Entwickler wissen selbst am Besten, was sie für ihre Bauteile benötigen.

Die detaillierte Vorgehensweise ist im Idealfall abgesprochen und es sollte Vorsicht geboten sein, sodass es nicht zu einer Divergenz zwischen den Daten kommt.

Immerhin hat jeder seinen eigenen Stil. Es kann schnell zu Verwaschungen in der Bautielbibliothek bzw. den Vorgehensweisen der Bauteilanlage kommen.

Ein kleiner, zentral abgelegter und dokumentierter "Quasi-Standard" schafft hier Abhilfe.

Viel muss es nicht sein. Es reicht jedoch, wenn beispielsweise die nachstehenden Punkte festgelegt werden.

Für PCB-Footprints:

• Layer für den Silkscreen
• Strichstärke des Silkscreens (Was kann mein Platinenfertiger gut lesbar drucken?)
• Layer für das 3D-Modell (Dateigröße und Detaillierungsgrad der Bauteile)
• Markierung des ersten Pins (Wo wird dieser markiert?)
• Freistellungen für den Lötstopplack (Ist dies im Footprint oder im Layout vorgesehen?)

Für Schematic-Symbols:

• Pinbezeichnungen
• Input, Output, IO oder Power Pin...oder vieleicht doch Passiv?
• Zeichnungs-Standard US oder EU
• Bezeichnung von Designatoren (Informationen zum IEEE-Standard findet man hier)
• kompakte schematische Darstellung der Funktion des Bauteils
• Anordnung der Pins wie im Layout oder nach Ein- und Ausgang/ Signalfluss

Abhängig von der Größe des Unternehmens bzw. der Anzahl an Ingenieuren, die aktiv mit dem EDA-Tool entwickeln, ist es gegebenenfalls besser, hierfür eine Person oder ein kleines Team aus der Entwicklungsabteilung freizustellen. Die ausschließliche Aufgabe des Bibliothekars - nämlich die Bauteilverwaltung - sollte ganz klar entkoppelt werden. Hier laufen dann die Fäden zusammen. Sie sind die Hüter des heiligen Grals.

Im Altium Designer gibt es die Möglichkeit, seine Bauteilbibliotheken über eine Schematic-Library und eine Footprint-Library abzubilden. Die Footprints werden in der Footprint-Library gezeichnet, abgelegt und verwaltet. In der Schematic-Library werden neben dem Schaltplan-Symbol auch bauteilspezifische Parameter, wie z.B. Hersteller, Herstellerbezeichnung oder Bauteilwerte an das Bauteil gehängt.

Des Weiteren gibt es auch noch die Möglichkeit, eine externe ODBC-Datenbank einzubinden. Diese eignet sich wenn unterschiedliche CAD-Tools im Einsatz sind. Footprints und Symbole müssen zwar Tool-spezifisch gezeichnet werden, jedoch können Parameter angehängt werden, welche eine Verwendung in allen Tools möglich machen.

Für größere Teams mit komplexeren Anforderungen ist the Altium enterprise solutions die geeignetere Wahl für alle Aufgaben rund um die Bauteilbibliothek.

Es handelt sich hier um weitaus mehr als eine einfache Datenbank, in der Einträge für Artikelnummern, Herstellernummern oder Herstellerbezeichnungen gelistet werden. Alle Parameter zu jeder Komponente können hier eingetragen und global verwaltet werden.

The Altium enterprise solutions enthält außerdem ein Revisions-Management für Symbole, Footprints und die Komponenten an sich. Werden Bauteile korrigiert, verbessert oder aus anderen Gründen angepasst, so erhalten diese eine neue Revision.

In der Projektansicht kann der Entwickler sehen, dass sich an dieser Komponente etwas geändert hat. Er kann über den Item Manager ein Update durchführen. Somit sind die Daten im Handumdrehen wieder auf dem neuesten Stand.

Mit frei konfigurierbarem Status lassen sich Komponenten klassifizieren. Es können Themen, wie die Serienfreigabe einer Komponente oder das Obsoleszenz-Management über the Altium enterprise solutions / Altium Vault, abgebildet werden. Geht ein Bauteil in den End of Life Zustand über, so kann dies mit einem entsprechenden Status versehen werden.