Wskazówki dotyczące zarządzania danymi projektowymi PCB dla projektów wielopłytowych

Jedna część projektu może generować ogromną ilość danych, więc wyobraź sobie, ile danych jest generowanych w przypadku projektu PCB z wieloma płytkami. Każda PCB wymaga standardowego zestawu wyników projektowych PCB do wyprodukowania pojedynczej płytki, przy czym każdy wynik musi być jasno nazwany i oznaczony. Producenci PCB potrzebują wyników z każdej pojedynczej płytki, aby je wyprodukować i zmontować, a także aby zapobiec błędom w procesie.

Zarządzanie danymi PCB zapewnia śledzenie nie tylko danych dla poszczególnych PCB, ale również danych na poziomie zespołu (assembly). Dane te są używane przez montażystę produktu lub wewnętrzny zespół montażowy do budowy końcowego produktu, który może obejmować elementy mechaniczne, takie jak okablowanie i obudowy. W tym artykule pokażę, jak wszystko może wyglądać, aby pomóc w zrozumieniu procesów i przepływu pracy.

Oddzielne czy połączone pakiety danych?

Produkty z wieloma PCB będą miały dane na poziomie produktu lub zespołu, a także dane dla poszczególnych PCB w zespole. Jak powinny być katalogowane i powiązane pakiety danych dla tych elementów?

Widzieliśmy, że firmy wdrażają to na różne sposoby. Bez dobrego narzędzia do projektowania PCB z wieloma płytkami, wiele firm polega na kopiowaniu i wklejaniu danych, aby upewnić się, że dane na poziomie PCB i assembly są zgodne i spójne. Przy dobrym rozwiązaniu do projektowania multi-PCB łatwo jest śledzić poszczególne płytki w pojedynczym zespole, ale ogólny zespół nadal wymaga dodatkowych informacji, które muszą wprowadzić zespół projektowy i inżynier mechaniczny.

Uważamy, że optymalna hierarchia danych wygląda mniej więcej tak:

Na podstawie powyższej hierarchii można opracować oddzielne pakiety danych dla każdego głównego bloku lub utworzyć pakiet danych na poziomie produktu, który obejmuje wszystkie podzespoły. To, które podejście wybierzesz, zależy od możliwości narzędzi projektowych PCB i od tego, kto potrzebuje otrzymać pakiet danych. Na przykład producenci PCB potrzebują jedynie pakietów danych dla poszczególnych płytek, podczas gdy wewnętrzny zespół montażowy potrzebuje tylko informacji na poziomie assembly.

Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z tych obszarów zgodnie z hierarchią.

Dane produkcyjne na poziomie PCB

W projekcie z wieloma płytkami każda PCB ma swoje własne standardowe wyniki projektowe PCB wymagane do produkcji każdej płytki:

• Gerbery, ODB++ lub IPC-2581
• Plik pick and place
• Lista materiałowa (BOM) z numerami części
• Pliki wierceń
• Rysunki produkcyjne i montażowe

Każda PCB i PCBA powinna mieć unikalny numer części; numer części PCBA jest ważny, aby oznaczyć, które elementy projektu pasują do pełnego zespołu produktu. Dzieląc PCB na indywidualne projekty w ten sposób, łatwiej je uwzględnić w danych ogólnego zespołu.

Kompletny pakiet danych PCB dla projektu z wieloma płytkami w końcu zostanie zapisany na platformie PDM lub najlepiej na platformie PLM. Platforma PDM/PLM śledzi wszystkie wersje i przeglądy produktu i działa jako pojedyncze źródło odniesienia dla aktualnej wersji projektu. Istnieją dwie opcje umieszczenia danych produktu multi-PCB w PDM/PLM: utworzenie osobnych wpisów PLM dla każdej części produktu (Opcja 1) lub utworzenie pojedynczego wpisu PLM dla całego produktu (Opcja 2).

Uważamy, że śledzenie każdej PCB w pojedynczym projekcie multi-board (Opcja 2), podobnie jak w powyższej hierarchii, jest najbardziej sensowne z punktu widzenia zarządzania danymi. Umieszczenie wszystkich danych produktu w jednym wpisie PLM z przeglądami i zatwierdzeniami na poziomie produktu zapewnia jedno źródło prawdy dla wszystkich podzespołów w produkcie. Oprogramowanie ECAD obsługujące multi-board z bezpośrednią integracją z głównymi systemami PLM przyspiesza wdrożenie Opcji 2.

Nadal istnieją sytuacje, w których Opcja 1 ma sens. Na przykład niektóre firmy tworzą modułowe linie produktów, które można łączyć na różne sposoby lub ponownie wykorzystują niektóre projekty w wielu produktach. W takich przypadkach nie ma sensu duplikować PCB1/PCB2 itd. w wielu instancjach produktu w PLM. Innym przypadkiem, który występuje w większych firmach, jest sytuacja, gdy różne jednostki biznesowe używają projektów innych w multi-board; Opcja 2 wymagałaby również kopiowania danych podzespołów w wielu instancjach PLM, tworząc wiele źródeł prawdy i zakłócając standardowy przepływ PLM.

Biblioteki PCB dla projektów Multi-Board

Każda PCB zawiera części biblioteczne, które mogą być częścią różnych projektów, a nawet zarządzane przez różne zespoły inżynieryjne lub firmy. Zarządzanie bibliotekami dla systemów multi-board może być bardzo skomplikowane ze względu na liczbę różnych interesariuszy, którzy tworzą dane CAD dla wszystkich PCB i ich komponentów. Jak zapewnić dokładność danych części i wymusić standardy modeli CAD w całych projektach PCB?

Firmy odnoszące sukcesy w budowaniu złożonych produktów często posiadają scentralizowaną bibliotekę używaną we wszystkich projektach, gdzie dedykowany zespół ECAD może egzekwować standardy i kontrolować wszelkie zmiany symboli/footprintów. Modele te następnie przepływają do danych PCB dla każdej PCB w multi-board assembly.

Jednym z wyzwań wynikających z braku spójności jest współpraca z zewnętrznymi partnerami lub kontraktorami. Firmy zewnętrzne rozwijające część systemu multi-board mogą mieć własne standardy bibliotek i procesy, które przenikają do pakietu danych multi-board. Dlatego tak ważne jest, aby biblioteka PCB zespołu była dostępna dla interesariuszy zewnętrznych poprzez platformę w chmurze.

Dane na poziomie assembly produktu

Większość produktów korzystających z wielu PCB ma dodatkowe komponenty, które nie pojawiają się w BOM żadnej z pojedynczych PCB. Te dodatkowe komponenty są jednak wymagane do zbudowania całego produktu, więc muszą być uwzględnione w danych na poziomie produktu. Informacje te muszą być przechowywane i powiązane z poszczególnymi PCB w systemie multi-board.

Jeśli nie definiujesz projektu multi-board dla swojego produktu, możesz utworzyć projekt na poziomie assembly w narzędziu CAD i określić każdy komponent w PCB jako wiersz w BOM. Możesz również zdefiniować połączenia między PCB w schemacie, używając numeru części PCBA, oznaczenia referencyjnego i odpowiedniego numeru części dla kabli. Numery części dla niestandardowych wiązek przewodów również powinny być uwzględnione w dokumentach.

Zauważ, że BOM na poziomie produktu określa wszystkie numery części PCBA, które będą uwzględnione w assembly produktu. Istnieją również numery części dla wiązek przewodów, kabli gotowych, elementów obudowy, uszczelek, a nawet styków zaciskowych dla złączy wire-to-board. Wszystkie te elementy są odzwierciedlone w większości schematów pokazujących połączenia elektryczne w assembly multi-board.

Rysunki assembly multi-board

Projekty multi-board ostatecznie muszą być zmontowane w fizyczny produkt. Aby zapewnić poprawność, potrzebny jest rysunek assembly dla całego produktu, a także indywidualne rysunki assembly dla PCB w systemie multi-board. Rysunek assembly każdej PCB powinien stosować typowy format, zawierający notatki montażowe oraz widok 3D lub rendering warstwy assembly bezpośrednio w rysunku.

Renderingi warstw assembly dla systemów multi-board powinny pokazywać rozmieszczenie wszystkich PCB w systemie, w tym modele 3D przypisane do komponentów w każdej PCB. Rysunek ten jest podstawą dla zespołu do montażu całego systemu po złożeniu i dostarczeniu poszczególnych PCB do assembly produktu.

Inną ważną rolą rysunku assembly multi-board jest dostarczenie instrukcji montażu dla poszczególnych płytek. Rysunek i instrukcje są przekazywane technikom, którzy złożą stos PCB i zamontują PCB w obudowie produktu.

1. Instrukcje powinny określać kolejność, w jakiej płytki są montowane w połączonym stosie
2. Wszystkie części mechaniczne lub elementy mocujące powinny być szczegółowo opisane w instrukcji montażu
3. Obudowa lub pakowanie (jeśli jest uwzględnione w produkcie) powinno być również wymienione w rysunku assembly
4. Instrukcje dotyczące obsługi (obsługa ESD, ochrona przed chemikaliami, utylizacja itp.) muszą być określone w instrukcjach

Instrukcje montażu powinny odnosić się do numerów części w BOM na poziomie produktu, w tym numerów części PCBA, aby nie było wątpliwości, które części są używane w każdym kroku montażu. Instrukcje montażu mogą być również tworzone graficznie w programach do modelowania mechanicznego; wymaga to przeniesienia projektu elektrycznego do oprogramowania MCAD, aby utworzyć realistyczne renderingi pokazujące graficzne kroki montażu.

Śledzenie i udostępnianie pakietów danych assembly multi-board

Gdy nadejdzie czas produkcji assembly multi-board, poszczególne pakiety danych muszą zostać pobrane z repozytorium PLM i przekazane producentom. Często umieszcza się każdą PCB w różnych zakładach produkcyjnych ze względu na różne możliwości i wymagane czasy realizacji produkcji każdej PCB. Daje to kupującym PCB możliwość kontrolowania czasu realizacji i kosztów.

Pakiety danych dla produktów multi-PCB powinny być obsługiwane w taki sam sposób jak inne projekty: z naciskiem na bezpieczeństwo danych i kontrolowane udostępnianie informacji tylko wybranym stronom. Kierownicy ds. zakupów i kierownicy ds. inżynierii muszą móc kontrolować, kto otrzymuje określone części pakietu danych multi-PCB.

Projekt elektryczny:

• Oddziel dane dotyczące produkcji i montażu
• Nie wysyłaj schematów do działów produkcji i montażu
• Nie wysyłaj modeli 3D całego assembly do działów produkcji i montażu
• Nie wysyłaj pakietów na poziomie produktu do każdego dostawcy; wysyłaj tylko pakiety danych dla pojedynczych PCB

Projekt mechaniczny/okablowania:

• Produkcja mechaniczna nie wymaga danych elektrycznych
• Kierownicy ds. zakupów mogą potrzebować oddzielić elementy mechaniczne z BOM na poziomie produktu
• Producenci wiązek lub okablowania potrzebują jedynie informacji o interfejsach dopasowujących; nie potrzebują schematów elektrycznych

Po wyprodukowaniu każdej części projektu multi-board, można ją przesłać do assembly, aby uzyskać produkt końcowy. Gdy projekt przechodzi do następnej wersji, cały pakiet można przywrócić do oprogramowania projektowego w celu wprowadzenia aktualizacji elektrycznych i mechanicznych. Tylko Altium Develop łączy te dyscypliny poprzez Altium Designer i integrację mechaniczną w narzędziu MCAD CoDesigner.

Aby dowiedzieć się więcej o projektowaniu i assembly multi-board, przeczytaj o funkcjach tworzenia fizycznego assembly w dokumentacji Altium. Narzędzia te umożliwiają tworzenie modeli 3D dla PCB, które następnie mogą być przekazane do projektowania obudowy przy użyciu funkcji MCAD Collaboration w Altium Develop. Pozwala to inżynierom mechanicznym zobaczyć wstępny montaż tablic PCB w standardowym oprogramowaniu MCAD, takim jak SolidWorks, a projektowanie obudowy produktu może być oparte na 3D rozmieszczeniu PCB.

Niezależnie od tego, czy musisz zbudować niezawodną elektronikę mocy, czy zaawansowane systemy cyfrowe, korzystaj z pełnego zestawu funkcji projektowania PCB Altium i światowej klasy narzędzi CAD. Altium dostarcza wiodącą na świecie platformę do rozwoju produktów elektronicznych, z najlepszymi narzędziami projektowymi PCB w branży i funkcjami współpracy międzydziedzinowej dla zaawansowanych zespołów projektowych. Skontaktuj się z ekspertem Altium już dziś!