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                            一種新型開放的可交換印制電路制造數據標準

                            2018-11-07 精莞盈fpc 61

                              最近,一個獨立的國際工作組開發了一種新型開放的可交換印制電路制造數據標準,這個工作組由來自供應鏈各方的成員組成。只要看一眼CircuitData這個網站,就可以明白這個小組都取得了哪些成果:基本上來講,它認為擴展現有的CAD/CAM格式或創造新的格式是不可行的——這些格式是根據特定需求開發的,把很多額外的信息層并入其中是非常不符合邏輯的。而且PCB設計師也沒有責任去輸入這些信息。

                              CircuitData小組關注與詳細數據的交流,例如線路板的物理信息、拼板方式、絕緣材料和導體層材料、堆疊結構、鉆孔和其他機械工藝、電鍍、阻焊層、圖例說明、精加工、測試等等,當然也包括標準、要求和沖突解決程序。根據客戶要求,一切可以實現成本效益和及時交貨的相關信息都與該項目有關。術語以IPC-T-50為基礎,數據輸出格式是XML或JSON。

                              這個項目最初由挪威的Elmatica公司發起,該公司是世界上成立時間最長的PCB中間商,擁有超過46年的行業經驗。該行業十分重視準確高效地溝通PCB制造信息,特別是在給國防、汽車、民航和醫療部門等行業的客戶服務的時候。

                              Elmatica的技術總監Andreas Lydersen和高級技術顧問Jan Pedersen是CircuitData項目的負責人,我很高興能采訪他們。

                              Pete Starkey:Andreas,Jan,謝謝你們能接受我的采訪。關于你們的數據傳輸語言,我非常想進一步深入了解,相信我們I-Connect007的讀者也是如此。我以前在一家快速流轉PCB制造商工作,我還記得以前我們收到的電路設計是4:1的手錄膠片,需要拿到當地照相館進行縮像和分步重復處理。早期的CAD設計輸出到矢量繪圖器上,然后我們再以1:1照片原圖的形式收到我們的信息,通常還夾帶著一份工程繪圖和一份客戶規格要求??蛻糁安辉敢饨o我們數字信息,即使我們有了自己的CAM系統和激光繪圖儀,他們也還是會擔心我們會剽竊他們的設計。我們花了很長時間才讓他們相信我們。隨后我們見證了很多專有CAM及工程軟件方案的發展,它們還具備報價和報告的輔助功能?,F在,市面上有很多尖端系統。

                              但在讀過了你們發表的文章、瀏覽了CircuitData網站之后,我對你們想要達成的目標非常贊賞。我還注意到,在Elmatica公司,你們的業務是提供多個供應商和多個客戶之間的互聯服務,憑借你們對這個市場的深入了解,你們可以以一個理想的中立立場主持這次論壇并且帶動整個行業去了解使用標準化語言進行溝通的優點。

                              Jan Pedersen:說到我的背景,人們總開玩笑說我是在PCB工廠里出生的!1960年,我父親在挪威Oslo附近開始從事PCB的生產工作,還是小孩子的我也投身于這個行業,在加入Elmatica公司之前,我在每個部門都工作過。1992年我進入了Elmatica,一路從銷售到審計再到所有的技術職位,直到如今成為了高級技術顧問。

                              Starkey:我還注意到你們負責兩個IPC工作組,并且在今年獲得了IPC“新星獎”。祝賀你們!

                              Andreas Lydersen:我在Elmatica工作了六年了,我從事的工作更多是計算機方面的。很快,讓我很驚訝的是有這么多數據交流是通過PDF格式傳輸的,所以打算做點什么來改變這種現象。

                              在此我要指出幾點:我們不是在和其他格式競爭。我們一開始確實收到了很多反映,但既然有現成的格式我們為什么不用呢?我們比較傾向于使用ODB++或IPC-2581,但收到的90%的信息都是Gerber格式。雖然我們的位置處于供應鏈中間,但我們的主要目標是用一種語言可以將我們擁有的所有信息轉換成機器可讀的格式,這樣我們就不需要給供應鏈進一步施加壓力。這一點一定要弄清楚。我們不是要和誰“開戰”!

                              Starkey:據我了解,很明顯你們想成為調解員的角色,將各種來源的所有信息都輸入到統一的系統中,方便人與機器讀取這些信息。至于術語,雖然你可以用各種不同的方式描述一些事情,只使用IPC-T-50這樣的詞匯表就意味著如果我們不是說同一種語言,至少我們會使用同樣的詞匯。

                              Lydersen:即使是在IPC-T-50中,同一個技術方面也有多個術語,如果它是書面文字的形式而不是機器可讀語言形式,人們會感到困惑。

                              Starkey:Andreas,你可以給我們快速講解一下目前的情況嗎?

                              Lydersen:好的。這個項目已經進行了一段時間了,但在過去的6?8個月中才成為正式項目。我們先從目前擁有的所有信息入手。作為中間商,我們花了大量的精力去理解我們所收到的每一個訂單,以便挑選出最合適的供應商。我們計算過,每收到一個產品我們會問自己108個問題。我們拿到這些以后會將最常見的問題添加進去作為工程問詢,匯集的所有文件都是Gerber格式的。然后我們把這些內容做成電子表格,瀏覽IPC-T-50這樣的現有技術術語定義,確定我們是否使用了沒有列出的表達方式。接著我們會把內容濃縮為可以交給他人的程度。我們和IPC溝通過,但他們是以2581為重點,所以我們決定把它做成開放源代碼的形式。從那時起我們就開始不斷調試這門語言,讓它可以輸出任何我們現有的信息。實踐出真知——我們必須要親自嘗試一下!現在,我們發送的所有信息在CircuitData上都是可以下載的。如果不花一點時間研究它是無法讀懂它的,但至少我們現在正在推廣和使用這種語言。

                              Starkey:這種語言叫做CircuitData?

                              Lydersen:是的。這種語言兼容兩種不同的標準格式:一種是XML,它出現得比較早,很多人都知道它。但我們更喜歡的是一種更加新穎的JSON格式——JavaScript Object Notation——我們將把這種格式推廣為具有較少變體的機器可讀格式。我們現在提供的所有可下載的文件都是JSON格式。

                              我們現在要做的就是獲得支持、讓更多的人參加這個論壇、與各種規模的公司進行交流以及鼓勵人們積極參與進來。據我所知,有很多人對這個項目感興趣。

                              相比之下,就拿IPC-2581來說,我們每年會收到大約10000份訂單,只有一少部分使用了IPC-2581。而且這個標準2004年就有了。

                              Starkey:為了更加統一的理解,現在已經有一些項目了,如GenCAM和IPC-2511,以及整合ODB++的會最終成為最新IPC-2581的Offspring——所有這些都是Dieter Bergman生前致力于推廣的技術。這些項目和你的有什么不同之處?

                              Lydersen:我認為我們的格式和現有格式之間最大的不同在于那些格式是設計師做出來的,而且整個供應鏈都需要能夠接收這些文件。而我們的格式所呈現的信息是把這些文件和在設計師之后添加的其他文件匯總到一個新文件中。如果我們和一些客戶都使用它的話,就可以節省時間和金錢。把它加入格式中等于是找了一條通往成功的捷徑,我們很快就嘗到了甜頭。這大概就是我們目前的階段。

                              Pedersen:我可以講一個實例。我的工作內容中包括回復工程問詢,你可以想象得到,我們會從工廠那里得到不同的要求,這些要求都和基礎知識有關。就拿外包設計師為例。他會設計新產品、制定產品規格。然后把它交給OEM,然后OEM會在其中加入企業要求,然后發送給EMS。EMS加入面板拼版陣列的要求。也可能是對材料、公差、可焊性之類的要求。接著,它傳到了我們這樣的人手中,我們可能也會添加一些要求——比如說包裝要求。然后傳到PCB工廠,實際上有很大一部分數據信息都傳到了中國。他們有一名翻譯員——一位年輕的女譯員或男譯員坐在辦公室里把這些數據全都翻譯成中文。然后將翻譯好的數據發給工程師。當然也有一些公司的工程師認得英文,但是這種情況并不常見。這就意味著工程師得到的信息都是被翻譯成中文的,他要試著理解所有這些文件,并且要把這些PDF文件和三或四家公司的所有文件進行對比。然后他看到一個要求里面寫著需要使用浸金,而另一個寫著使用無鉛HASL。一個寫著需要這種公差,而另一個寫著需要那種公差——簡直是一團糟!

                              然后就會有人發來工程問詢,有的是發給我們,有的是發給EMS,有時還會有人直接發回給PCB設計師,然后我們會去詢問答案。之后問題就解決了??蓡栴}是,最初的設計師根本沒有改變他的產品規格。我們每個新產品都會有新要求——我們之所以把它稱為“產品”是因為我們已經結束了工程問詢、開始投入生產。也許我們在它成為可以被人接受的PCB之前不應該把它叫做“產品”。就在今早,我還對一個PCB的堆疊結構產生了疑問,這個結構在整個供應鏈的加工過程中一直在變化,現在已經無法追蹤了。

                              所以我們想做的是:設計師寫好文件以后發給他的公司。如果他們的要求也是用同一個數字文件格式(XML或JSON)編寫的,倘若他們想做出一些變動,比如從浸金改成無鉛HASL、增加公差等等,我們只需向EMS發送一份文件即可。如果EMS想添加自己有關面板陣列的要求,或者因為設計師沒有注意到某些元件的特性所以需要額外添加機械公差,他們可以把這些要求放入一個文件當中。然后這個文件會發送到我們手里,如果我們有包裝要求或標記要求,我們會把這些添加進去然后把數據包發送到PCB工廠。

                              現在,他們不再需要翻譯員來翻譯這些數據了,因為工程師直接讀到的就是中文數據。比如說,IPC-T-50有中英文的詳細描述,如果你把這些描述內容都翻譯過去,你就可以清楚地知道客戶有哪些需求。這樣我們可以避免50%的工程問詢。這一流程速度非???,它的美妙之處在于,工程問詢結束以后產品規格會被上傳到一個在線系統當中,設計師可以立刻看到最新的產品規格內容。也就是說,整個過程中你只需要一個文件和一種理解方式。你可以避免很多問題、麻煩和誤解,因為你不再需要去理解三個人用三種不同方式去描述同一個事情,或者是描述令人困惑的機械公差。這些事情會在整個過程中都被修改,而且會在文件送至PCB制造商手中之前就更新好。剩下的問題就只是關于生產能力的了。我們還可以對比不同工廠的生產能力,這樣就可以立刻知道這個工廠是否可以生產這種線路板。

                              Lydersen:還有一點也很不錯——沒有人可以篡改Gerber格式,數據被篡改這種事誰都不想發生。

                            一種新型開放的可交換印制電路制造數據標準

                              Starkey:圖像信息的格式可以是Gerber、ODB++或IPC-2581——它只是數據集中的一部分,一直以原始繪圖格式存在在數據包里,對嗎?

                              Lydersen:是的,沒錯。不過我們可以繼續聊一聊安全性。還記得供應鏈中大多數交流都跟報價有關嗎?現在的供應鏈中,詢價后的交易率低于20%,意味著80%的詢價都是不了了之的。但是Gerber格式的文件還是可以發送給所有人,哪怕是機密文件也可以。每個人都可以解讀這份文件、核查工廠的生產能力、然后進一步分發這份文件——包括那些機密文件。但有了這種語言,你可以在不需要發送Gerber格式文件的同時發送請求,并且可以立即生成價格和交付時間信息,直接送達信息的接收端。這意味著整個過程可以省下很多時間和成本,而且可以避免大量交換機密信息。這種技術潛力無窮,我相信它可以節省人力、避免一些現有方式會導致的錯誤。

                              Pedersen:而且,相比普通的產品規范說明,我們可以加入很多信息。舉個例子,一個設計的最小線寬是0.1 mm,最小間距是0.1 mm,但是沒有跟你是在哪一層——不知道是電鍍過的層還是沒有電鍍的層。在CircuitData中,我們會把信息細化到這種程度,所以工廠在收到產品規格說明以后就能看到鍍層需要的線寬和間距要大于沒有電鍍的層。Pete,你一直在PCB制造業工作,一定清楚線寬和間距與銅層厚度的匹配有多么重要。我每天接到的工程問詢中都會有這種內容——他們無法實現鍍層上要求的線寬和間距,或者是無法在2盎司的銅層上完成阻焊層。所以說如果你標明了合適的細節,工廠就不需要閱讀Gerber信息來考慮生產能力了。

                              Lydersen:所以可以節省人力和時間,并且不用去詢問那些不具備生產能力的供應商,還能更快地解決工程問詢,因為你不需要去翻譯數據、也不需要處理時區問題了。它對每個人來說都是有益處的。

                              Starkey:你提出的這個案例非常有說服力,從PCB制造商的角度來說,我非常欣賞這種技術,因為它可以精確描述一個產品,而且不會產生誤解。據我了解,你們已經準備好公開發布一個CircuitData的beta測試版本了。大概是什么時候?

                              Lydersen: 我們現在的版本是0.6,這是目前我們可以自己完成的。我們需要其他各方加入這個項目,這樣才能達到1.0版本,然后投入生產。我們很樂于贊助這個項目——我們已經投入了大量時間和金錢來開設論壇。但現在開始我們需要和其他人合作完成這個項目。

                              Pedersen:我們確實有個項目時間線:我們打算在今年十月正式發布1.0版本,并且計劃在9月26日舉辦一個發布前的網絡研討會。我們會在領英上給出詳細說明,而且會把消息刊登在業內的新聞短訊上。接下來,我們計劃舉辦一場在線論壇來進一步探討這個項目,對它做出實時改進。我們有一個指導小組每年會召開四次會議。我們每年至少會舉辦一次研討會或大型會議,每次產品升級我們都會舉行一個網絡研討會,預計一年會升級兩次。

                              Lydersen:你在www.circuitdata.org網站可以找到對你有幫助的文章、圖形元素和標志,上面還有一個有關GitHub項目的鏈接,里面包含了項目的所有源代碼和文檔。我們會繼續接受建議,不斷給指導小組中添加新成員。

                              Starkey:Andreas,Jan,這半個小時的交談讓我受益匪淺,內容也十分有趣。謝謝你們愿意花時間帶我了解最新信息、分享你們的寶貴經驗。我會盡我所能讓讀者們了解到這些信息。


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                                 公司自2003年創業以來,始終以創造世界一流產品為奮斗目標,積極推動柔軟PCB事業向多元化和全球化發展。目前,我們在全球以光學為核心的影像系統產品....

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