PADS - co nowego w 2011 roku?

W skład pakietu wchodzą także moduły analizy termicznej projektowanych płytek, autorouter z opcją high-speed oraz funkcjami interaktywnego prowadzenia połączeń. Pomimo tak wielu możliwości, które daje pakiet PADS, firma Mentor Graphics ciągle pracuje nad rozwojem tego produktu.

Każdego roku co najmniej dwukrotnie jest on zastępowany przez nowe wersje. Poza rozwiązywaniem zauważonych w poprzednich wersjach problemów dodawane są nowe rozwiązania. W roku 2011 planowane jest wzbogacenie PADS-a o dwa istotne narzędzia - EDMD Collaborator oraz LP-Wizard.

EDMD Collaborator

Rys. 1. Ogólna architektura systemu ECAD-MCAD

Z każdą kolejną pojawiającą się na rynku generacją wyrobów elektronicznych klienci oczekują jeszcze większej funkcjonalności przy mniej więcej stałej cenie. Ponieważ wiele elementów, składających się na cenę produktu ma charakter sztywny, oznacza to, że producenci coraz większy nacisk muszą kłaść na wydajność pracy, wybór odpowiednich narzędzi używanych w procesie projektowania oraz ciągłe ulepszanie procesu współpracy pomiędzy różnymi grupami projektantów.

Jednym z obszarów, w którym można wiele jeszcze osiągnąć, jest niewystarczający poziom współpracy i bezpośredniej komunikacji pomiędzy wydziałami elektrycznymi, których pracę wspomagają narzędzia programowe ECAD, i mechanicznym, wspomaganymi programowo przez MCAD. Historycznie wydziały elektryczne i mechaniczne w firmach były niemal oddzielnymi organizacjami, każdy z oddzielną kadrą kierowniczą.

Bardzo często założenia i cele stawiane przed nimi były sprzeczne. Oprogramowanie ECAD jest odpowiedzialne za proces projektowania obwodów elektronicznych oraz jakość płytek drukowanych, na których te obwody są montowane. MCAD jest bardziej zogniskowany na fizycznych aspektach produktu. Każda z tych grup ma więc własne oprogramowanie wspomagające projektowanie.

Aby to zmienić, należy zaimplementować możliwości współpracy, które spowodują, że dwa niezależne procesy projektowania staną się równoległymi z "komunikacją elektroniczną zamiast papierowej", aby umożliwić oddzielnym organizacjom pracę w czasie rzeczywistym. Prosty interfejs pomiędzy oprogramowaniem typu ECAD i MCAD istnieje od wielu lat.

Format IDF jako pewien standard w tej dziedzinie był używany, aby importować obrys płytki, położenie otworów montażowych i innych szczegółów mechanicznych jako danych początkowych dla projektowanego PCB. Na końcu procesu projektowania PCB format ten był używany, aby informacje o położeniu elementów i złączy na płytce przesłać z powrotem do MCAD. Do wielu pakietów oprogramowania ECAD dołączono moduły 3D viewer.

Umożliwiają one prezentację projektowanej PCB w trzech wymiarach. Wymiana danych w takiej postaci jest bardziej efektywna niż wymiana plików w formacie IDF, ale wciąż pozostawia wiele miejsca na usprawnienia. Daje konstruktorowi PCB szansę na analizę ewentualnej interferencji projektowanego pakietu z obudową. Nie daje jednak szansy na obustronną komunikację i odpowiedni transfer danych pozwalających na wykrycie problemu w odpowiednio wczesnym stadium.

Specyfikacja standardu współpracy pomiędzy ECAD/MCAD

Rys. 2. Schemat procesu uzgadniania zmian pomiędzy ECAD i MCAD

Stojąc w obliczu coraz większych potrzeb projektantów PCB, Mentor Graphics w 2005 roku nawiązał współpracę z wybranymi producentami oprogramowania do wspomagania konstrukcji mechanicznej MCAD, jak: PTC, ProSTEP oraz VIP Association, i rozpoczął pracę nad platformą współpracy z ECAD. Pierwszym krokiem było rozwiązanie problemu wspólnego języka pomiędzy ECAD-MCAD.

Podstawowe obiekty tego języka to: obrys płytki, otwory montażowe, położenie elementów, restrykcje co do wysokości itp. Nazwa każdego z tych obiektów i reguł została określona tak, aby były wzajemnie zrozumiałe. Jako protokół wzajemnej współpracy pomiędzy narzędziami programowymi ECAD i MCAD przyjęto XML, jako otwarty standard komunikacji pomiędzy oprogramowaniem typu ECAD i MCAD.

Możliwości współpracy

W globalnej gospodarce zasady współpracy zespołów projektowych muszą uwzględniać przypadki, gdzie zespoły pracują w różnych strefach czasowych. W tym celu zapewniono mechanizm komunikacji synchroniczny i asynchroniczny. Komunikacja synchroniczna zakłada, że zarówno konstruktor ECAD, jak i MCAD są jednocześnie dostępni.

W przypadku komunikacji asynchronicznej, proponowane zmiany z każdej ze stron muszą być zapamiętywane i dostarczane do odbiorcy przez moduł komunikacyjny w odpowiednim czasie. Współpraca pomiędzy zespołami ECAD i MCAD powinna stanowić proces, w żadnym razie nie powinna być incydentalna. W rzeczywistości bardzo rzadko zaproponowana zmiana może być zaakceptowana natychmiast.

O wiele częściej pierwotna propozycja z jednej strony jest odrzucana przez drugą stronę, ale natychmiast pojawia się kontrpropozycja. Taki cykl ma charakter wielokrotnych iteracji. Żeby ułatwić ten proces, narzędzie umożliwiające wzajemną komunikację powinno dawać możliwość nanoszenia uzgodnionych zmian po zakończonej negocjacji.

Wiąże się to z koniecznością uaktualnienia odpowiednich plików baz danych obu projektów - mechanicznego i elektrycznego. Mechanizm ten pokazano na rysunku 2. Typowy przykład wymagający uzgodnień pomiędzy MCAD i ECAD jest następujący:

• podczas projektowania PCB projektant widzi sposób rozwiązania "swojego" problemu poprzez obrócenie elementu, który znajduje się w narożniku płytki PCB, ale ścięcie rogu płytki uniemożliwia taką operację,
• proponuje projektantowi mechaniki usunięcie ścięcia narożnika,
• projektant MCAD importuje plik z naniesioną taką zmianą w kształcie obrysu płytki, a następnie odkrywa, że ta zmiana koliduje z ukształtowaniem obudowy. Informuje projektanta ECAD, że nie ma na to zgody,
• jednak odkrywa później, że rozwiązaniem sytuacji byłoby zastosowania zaokrąglenia tego narożnika. Używając mechanizmu komunikacyjnego modułu EDMD Collaborator, wysyła taką propozycję do projektanta PCB,
• projektant ECAD importuje dane z naniesionymi wymiarami zaokrąglenia i sprawdza, że ta zmiana rozwiązuje jego problem,
• wysyła do projektanta MCAD akceptacje tej zmiany,
• obaj projektanci uaktualniają swoje projekty o tę zmianę i nadal mają aktualne wersje dokumentacji.

Rys. 3. Pakiet EDMD Collaborator wspiera interfejs użytkownika znany projektantom PCB

Jednym z kryteriów wyboru takiej metody komunikacji pomiędzy projektantami było uniknięcie sytuacji, kiedy każdy z nich musiałby poznawać specyfikę narzędzi stosowanych przez drugiego. W rezultacie metodę komunikacji zapewniono poprzez nakładkę w dotychczasowych środowiskach ECAD i MCAD. W ten sposób zminimalizowano czas niezbędny do zapoznania się z obsługą mechanizmu przez projektantów.

Nie jest tajemnicą, że konflikty na linii projektowania ECAD-MCAD są odkrywane bardzo często na końcu tego procesu. Często za późno, aby je skutecznie rozwiązać. Konsekwencje takich sytuacji mają wpływ na koszty, harmonogram prac nad nowym produktem, pracochłonnością procesu produkcyjnego lub jakością gotowych produktów. Produkt firmy Mentor Graphics - moduł ECAD-MCAD Collaborator pozwala skutecznie rozwiązywać takie problemy.

LP Wizard

LP Wizard jest jedynym na rynku narzędziem umożliwiającym generowanie bibliotek CAD zgodnym z IPC i pozwalającym na błyskawiczne tworzenie zgodnych z normą IPC-7351B modeli elementów lub tworzenie własnych wzorów według dowolnych reguł. Wykorzystując wymiary geometryczne, LP Wizard automatycznie generuje optymalne pola lutownicze z uwzględnieniem reguł projektowych oraz wyświetla rzeczywisty komponent na tle zaprojektowanego wzorca pól lutowniczych.

Pozwala to zredukować czas niezbędny na tworzenie bibliotek dla komponentów. Pakiet LP-Wizard zawiera cztery moduły: Viewer, Calculator, Librarian oraz CAD Export. Podstawowe funkcje tych modułów są następujące: LP Viewer - przeszukuje i wyświetla wszystkie modele elementów stworzone w LP Wizard. Wizualizuje rzeczywisty komponent z nałożonymi na niego polami lutowniczymi zgodnymi z normą IPC, oraz wymiarami.

Moduł ten można pobrać bezpłatnie z www.mentor.com/go/lpwizard. LP Calculator - umożliwia błyskawiczne przeglądanie tysięcy komponentów elektronicznych w celu odnalezienia odpowiednich danych. Na ich podstawie oblicza wymiary geometryczne pól lutowniczych. LP Calculator wyświetla też wymiary, układ pól lutowniczych oraz nazwy wyprowadzeń odpowiadających konkretnym polom lutowniczym. Wiąże z danym komponentem link do aktualnej dokumentacji na stronie producenta.

Rys. 4. LP Wizard

LP Librarian - umożliwia zapamiętanie, przechowywanie, przypisanie danych wymiarowych oraz reguł projektowych. Zapamiętane dane mogą być udostępniane i przeglądane za pomocą LP Viewer. Dla każdego nowego elementu zapamiętanego w bibliotece automatycznie tworzony jest plik PLB. Format ten jest standardowym neutralnym formatem oprogramowania typu CAD.

Taką postać danych możemy eksportować do dowolnego używanego przez nas narzędzia tego typu. CAD export - narzędzie umożliwiające eksport tworzonych modeli zarówno z modeli w formacie PLB, jak i modeli tworzonych w samym LP Wizard. Eksport taki jest możliwy do następujących programów do projektowania PCB: Expedition, Pads, Board Station, Allegro, OrCAD PCB Editor i innych dowolnych narzędzi wspierających import formatu PADS ASCII.

Multi-Part Wizard

Do stworzenia dużej liczby modeli komponentów za pomocą jednego kliknięcia myszki służy Multi Part Wizard. Po ustawieniu naszych preferencji importujemy bibliotekę CAD w formacie PLB do Multi-Part Wizard. Praktycznie natychmiast dostajemy zgodną z naszymi preferencjami bibliotekę w naturalnym formacie CAD, która jest gotowa do eksportu do większości najważniejszych pakietów oprogramowania PCB na rynku. Pakiet Multi-Part Wizard jest dostępny z licencją na jedno stanowisko lub licencją sieciową.

Dariusz Wytrykowski
Gamma
www.gamma.pl