葉艷娟 王永生 趙曉明

（中航工業(yè)洛陽電光設(shè)備研究所，河南 洛陽 471009）

電子元器件的性能、可靠性等參數(shù)對軍用電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期等技術(shù)指標(biāo)的影響極大。正確選擇和使用電子元器件不僅是整機設(shè)計和制造的關(guān)鍵部分，也是提高軍用產(chǎn)品可靠性水平的一項重要工作。

傳統(tǒng)科研模式下的產(chǎn)品研制，首先考慮產(chǎn)品有無問題，而對產(chǎn)品質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性、可靠性、保障性等要求考慮不多。在產(chǎn)品設(shè)計中選擇元器件時，主要考慮器件的功能、性能，而并未認(rèn)真考慮器件生產(chǎn)商是否有資質(zhì)、元器件的質(zhì)量等級是否滿足要求、是否有斷檔和禁用等供貨風(fēng)險問題以及裝機后元器件的質(zhì)量可靠性問題。

近年航空企業(yè)自身研制能力、生產(chǎn)水平的大幅提高，影響武器裝備可靠性的的元器件、配套產(chǎn)品、原材料的質(zhì)量和水平越來越受到企業(yè)和上級部門的重視。為加強武器裝備研制生產(chǎn)使用電子元器件管理，提高武器裝備國內(nèi)自主保障能力，總裝備部陸續(xù)發(fā)布了《武器裝備研制生產(chǎn)使用國產(chǎn)軍用電子元器件暫行管理辦法》和《武器裝備使用進(jìn)口電子元器件管理辦法》，并在報批武器裝備立項、研制、定型時都對元器件管理提出了更高的要求。但由于在以往管理模式下，元器件信息共享渠道不暢通，管理不規(guī)范，往往要到產(chǎn)品研制后期甚至定型時才發(fā)現(xiàn)元器件的選用不符合要求。這不僅會延誤產(chǎn)品研制的進(jìn)度也增加了研制的成本。如何改變傳統(tǒng)的元器件管理模式，在設(shè)計初期就進(jìn)行元器件的選用控制，為設(shè)計人員、采購人員、維修人員、質(zhì)量管理人員提供全方位的元器件信息，成為元器件管理工作的重點。

1 基于信息綜合與工具集成的元器件選用管理方案

各企業(yè)對元器件管理沒有統(tǒng)一的模式，所以我們根據(jù)自身特點提出了基于信息綜合與工具集成的元器件管理方案，希望從源頭上實現(xiàn)對元器件的管理，并通過持續(xù)優(yōu)化和完善元器件基礎(chǔ)信息庫，滿足產(chǎn)品研制對元器件管理的需求。

要實現(xiàn)對元器件選用的管理和控制，就必須從設(shè)計階段開始建立統(tǒng)一的、信息完善的元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)，并將此系統(tǒng)與電子設(shè)計工具、企業(yè)的PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)進(jìn)行集成。

元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)可將設(shè)計使用的設(shè)計信息、采購使用的物資信息，外場反饋的質(zhì)量信息等各類信息有效融合；信息庫系統(tǒng)與設(shè)計工具和PDM的集成可直接實現(xiàn)對元器件信息的查詢和調(diào)用，并可將最終生成的圖樣和數(shù)據(jù)通過集成的接口上傳PDM系統(tǒng)，從而在技術(shù)上保證“可選的，即符合要求的”。同時通過元器件入庫、選用、出庫、審批等流程實現(xiàn)對元器件選用的控制。

基于信息綜合與工具集成的元器件管理方案主要有3個方面：建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)、集成電子電路設(shè)計工具和PDM系統(tǒng)、建立相應(yīng)的管理流程與制度。

2 建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)

企業(yè)各部門現(xiàn)有不同的信息庫，如為采購使用的物資管理庫，為生產(chǎn)使用的元器件信息庫、為記錄外場質(zhì)量信息的FROCAS（Failure Report Analysis and Corrective Action System，故障報告、分析及糾正措施系統(tǒng)）庫等。但由于信息獲取的渠道、信息積累數(shù)量、信息的規(guī)范程度等不統(tǒng)一，導(dǎo)致各信息工具覆蓋范圍小，無法交互。因此會造成設(shè)計和采購之間的信息脫節(jié)，設(shè)計選用的元器件往往到加工投產(chǎn)時才發(fā)現(xiàn)無法采購，或在定型階段才發(fā)現(xiàn)選用的器件不符合要求，從而需要在設(shè)計和計劃之間來回修改，浪費了時間。而建立信息綜合的元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)可為各個系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、可靠的數(shù)據(jù)來源，并作為各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步的紐帶，使PDM、ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃）等系統(tǒng)發(fā)揮真正的效能。建立元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)包括建立元器件基礎(chǔ)信息庫和建立信息平臺。

2.1 建立元器件基礎(chǔ)信息庫

建立元器件基礎(chǔ)信息庫的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)。要建立元器件基礎(chǔ)信息庫，首先要對以往使用、在用和擬用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的審查及梳理，收集各類元器件信息，剔除掉質(zhì)量等級不符合要求、品種規(guī)格未優(yōu)化、供貨無保障、使用存在風(fēng)險的元器件，并對相應(yīng)的元器件生產(chǎn)商進(jìn)行資格審查，加強合格供應(yīng)商管理，從源頭上保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的完整、準(zhǔn)確、豐富、可靠。

對原始數(shù)據(jù)量大的處理方法。元器件基礎(chǔ)信息庫中的數(shù)據(jù)來源于企業(yè)PDM或ERP中的元器件數(shù)據(jù)，其中既有使用過后不再用的元器件，也有近年型號設(shè)計和采購使用的元器件，數(shù)據(jù)上萬條。如果數(shù)據(jù)不加篩選進(jìn)入元器件基礎(chǔ)信息庫，則會造成浪費，也不符合系統(tǒng)建立的初衷——為未來型號設(shè)計提供支撐和參考，因此必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選?？砂醋罱?～5年采購或近2年主流型號使用的原則進(jìn)行初篩，選取出可為今后設(shè)計使用的，具有一定代表性的元器件作為原始清單再進(jìn)行品種和規(guī)格的優(yōu)化。

對元器件原始數(shù)據(jù)信息不全的處理方法。元器件采購時主要考慮能否采購到，而并未特別關(guān)注質(zhì)量等級、生產(chǎn)單位等信息。而元器件基礎(chǔ)信息庫需要以元器件的“型號規(guī)格、質(zhì)量等級、生產(chǎn)單位、封裝形式”4個必要條件進(jìn)行唯一標(biāo)識。處理歷史數(shù)據(jù)是梳理中的難題。歷史數(shù)據(jù)如果改動，數(shù)據(jù)安全性上有風(fēng)險；不考慮歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的庫存將無法與其對應(yīng)而不能再使用，并且如果每條元器件屬性只能包含一條元器件信息，勢必會增加建庫的元器件數(shù)量，花費較大。在進(jìn)行權(quán)衡后，我們將多個生產(chǎn)單位合并在一條元器件信息中。這樣既解決了采購和庫存的問題，也使新建數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量不太多，取得了較好的性價比和使用效果。

元器件基礎(chǔ)信息庫應(yīng)包含設(shè)計及制造中使用元器件的所有信息，主要分為設(shè)計信息、采購信息、質(zhì)量信息、生產(chǎn)商信息4類（見圖1）。具體內(nèi)容有：

圖1 元器件基礎(chǔ)信息庫

a) 物資編碼；

b) 元器件類別；

c) 元器件名稱；

d) 元器件型號規(guī)格；

e) 進(jìn)口元器件的色標(biāo)；

f) 進(jìn)口器件的國產(chǎn)化替代信息；

g) 產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范、產(chǎn)品定型或供貨所用的型號規(guī)格；

h) 主要性能參數(shù)、封裝形式或外形尺寸；

i) 生產(chǎn)單位—制造商；

j) 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量保證等級、可靠性預(yù)計質(zhì)量等級；

k) 國內(nèi)外主要對應(yīng)產(chǎn)品；

l) 供貨狀態(tài)、停產(chǎn)、斷檔信息；

m) 詳細(xì)技術(shù)資料；

n) 元器件優(yōu)選信息；

o) 元器件使用信息。

通過建立元器件基礎(chǔ)信息庫，將企業(yè)分散在各系統(tǒng)中的元器件信息有效融合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，為設(shè)計、采購、維修、質(zhì)量管理提供全方位的元器件信息。

2.2 建立元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺

結(jié)合企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)及質(zhì)量管理流程的需求，在建立數(shù)據(jù)庫同時，也需開發(fā)建立元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺，對信息進(jìn)行維護(hù)和更新（見圖2）。元器件信息發(fā)布及維護(hù)平臺采用B/S架構(gòu)，可實現(xiàn)方便快捷地查詢、瀏覽和更新。設(shè)計人員可通過模糊查詢（關(guān)鍵字查詢）、組合查詢和性能參數(shù)查詢3種查詢方式選擇元器件，并以頁面方式關(guān)聯(lián)顯示所有信息。根據(jù)不同需求，信息系統(tǒng)還可按用戶權(quán)限對元器件信息庫進(jìn)行動態(tài)維護(hù)更新，方便實現(xiàn)信息的修改、增加和刪除。

圖2 元器件信息發(fā)布系統(tǒng)及信息維護(hù)平臺

元器件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及信息平臺為各部門提供了完整、規(guī)范的元器件信息，并滲入到各部門的業(yè)務(wù)流程中，節(jié)省了數(shù)據(jù)收集及傳遞的時間，使各部門工作效率提高。設(shè)計人員在進(jìn)行電路設(shè)計時，就無需在各平臺下頻繁轉(zhuǎn)換查閱信息，同時通過確保數(shù)據(jù)來源準(zhǔn)確、權(quán)威，也使設(shè)計的數(shù)據(jù)更加可靠。

3 元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)與設(shè)計工具、EDA圖庫及PDM的集成

3.1 與設(shè)計工具和EDA圖庫的集成

元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)和設(shè)計工具集成，可使設(shè)計工具中調(diào)用的數(shù)據(jù)庫與元器件基礎(chǔ)信息庫同源，從而保證選用元器件的可靠性和準(zhǔn)確性。目前主流的EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化）設(shè)計工具主要有Altium、Mentor、 Cadence等。經(jīng)過對各設(shè)計工具功能的分析和企業(yè)使用工具的現(xiàn)狀調(diào)查，考慮到企業(yè)的現(xiàn)狀和設(shè)計人員使用的習(xí)慣，方案中最終選擇與Mentor工具進(jìn)行集成。由于主流的EDA工具均為國外軟件，無法為設(shè)計提供國產(chǎn)元器件的原理圖符號、封裝符號等設(shè)計資料，出于設(shè)計規(guī)范化和提高效率的需要，在國產(chǎn)化趨勢的背景下，基礎(chǔ)信息庫中建立了元器件原理圖符號庫和封裝庫，為設(shè)計師方便調(diào)用，也保證數(shù)據(jù)庫和EDA圖庫、元器件基礎(chǔ)信息庫有效對應(yīng)。

為實現(xiàn)EDA設(shè)計信息與元器件基礎(chǔ)信息的同步更新，我們將繪原理圖符號庫、封裝庫放置到同一個中心庫（Central Library）中，將此中心庫設(shè)置為器件選用工具中的當(dāng)前中心庫，并將其后臺數(shù)據(jù)源設(shè)置為元器件信息系統(tǒng)軟件后臺的SQL數(shù)據(jù)庫。在元器件信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)更新時，同步更新中心庫，從而保證了設(shè)計信息的一致性。設(shè)計師可在中心庫中根據(jù)元器件型號規(guī)格、生產(chǎn)單位、封裝形式、質(zhì)量等級等信息進(jìn)行符號的查找。只需要選取相應(yīng)的元器件條目，原理圖符號及對應(yīng)的封裝符號均可直接調(diào)用到原理圖設(shè)計界面及PCB設(shè)計界面中，實現(xiàn)了元器件信息與EDA設(shè)計信息的有效融合（見圖3）。

3.2 與PDM系統(tǒng)的集成

圖3 與設(shè)計工具集成的元器件基礎(chǔ)信息庫

為使建成的元器件信息系統(tǒng)與企業(yè)的PDM、ERP系統(tǒng)的實現(xiàn)無縫連接，以元器件基礎(chǔ)信息庫中的信息為源頭，各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)需要同步更新。系統(tǒng)接口為數(shù)據(jù)交互接口，數(shù)據(jù)交互的依據(jù)為物資編碼，所有信息的查詢對應(yīng)均以物資編碼為對應(yīng)字段進(jìn)行。PDM、ERP等信息系統(tǒng)可通過物資編碼查找元器件基礎(chǔ)信息庫中的元器件條目并調(diào)用相關(guān)信息，更新到PDM及ERP系統(tǒng)中；元器件信息系統(tǒng)可通過物資編碼獲取物資系統(tǒng)或PDM、ERP中的信息；也可通過物資編碼獲取質(zhì)量管理系統(tǒng)中的元器件歷史信息等。另一方面，與PDM的集成也可使設(shè)計人員在設(shè)計完成后，直接上傳PDM生成BOM清單，而不用在兩個系統(tǒng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

通過元器件基礎(chǔ)信息庫和PDM系統(tǒng)的交互，使兩個數(shù)據(jù)庫的信息實現(xiàn)同步更新；同時通過設(shè)置權(quán)限，使數(shù)據(jù)庫的更改和維護(hù)受控，未經(jīng)審批不能隨意增加和修改數(shù)據(jù)，從而從技術(shù)手段上實現(xiàn)對元器件的選用控制。

4 管理流程的建立

元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)的建立是元器件管理的基礎(chǔ)，要實現(xiàn)對元器件選用的控制和監(jiān)督，還需要建立相應(yīng)的元器件管理組織和管理流程。為此我們成立了專門的元器件審定小組，對元器件選用種類、質(zhì)量等級、進(jìn)口器件比例、顏色標(biāo)識、國產(chǎn)化替代情況等內(nèi)容進(jìn)行審查，元器件審定小組具體職責(zé)有：

a) 負(fù)責(zé)元器件基礎(chǔ)信息庫的數(shù)據(jù)更新和維護(hù)；

b) 負(fù)責(zé)元器件品種、規(guī)格的持續(xù)優(yōu)化、元器件優(yōu)選目錄的制定和更新；

c) 收集發(fā)布各類元器件斷檔、替代信息，對于存在停產(chǎn)、禁運危險的進(jìn)口器件，給出國產(chǎn)化替代或國外替代的建議；

d) 型號投產(chǎn)前對元器件清單的審查和批準(zhǔn)；

e) 對超庫器件進(jìn)行入庫審查；

f) 對超型號要求的元器件清單進(jìn)行處理。

同時為加強管理，還需制定必要的流程和相應(yīng)的管理制度與之配套。如元器件選用流程、元器件入庫審批流程、新器件發(fā)布流程、元器件審查流程、元器件替代流程等，并且借助PDM系統(tǒng)的人員信息和權(quán)限設(shè)置，將上述流程嵌入在PDM系統(tǒng)中，將審批的結(jié)果和信息通過數(shù)據(jù)通訊傳遞給元器件基礎(chǔ)信息庫，嚴(yán)格控制庫中元器件的品種和數(shù)量。

通過嚴(yán)格的審查和流程制度，將元器件的選用控制在設(shè)計的前端，未經(jīng)元器件審查的產(chǎn)品不能投產(chǎn)，避免了加工時才發(fā)現(xiàn)器件無法采購或國產(chǎn)器件比例不達(dá)標(biāo)造成產(chǎn)品無法定型的情況。

5 結(jié)束語

目前元器件管理在武器裝備自主發(fā)展和安全發(fā)展中起到越來越重要的作用。全面提升企業(yè)軍用電子元器件的管理水平，已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性，提高企業(yè)競爭力的一項重要工作。通過建立元器件基礎(chǔ)信息庫系統(tǒng)和集成電子設(shè)計工具以及建立相應(yīng)的管理組織和流程、制度，可及時有效地將元器件信息綜合體現(xiàn)，減少設(shè)計和加工之間由于器件造成的各類反復(fù)問題，提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計效率。