표준 회로 라이브러리를 활용한 설계와 데이터 관리

제품을 개발하는 기업의 연구소에서는 전자캐드를 이용해 회로도와 아트웍(Artwork, PCB 설계) 작업을 한다. 일반적으로 회로도 작성을 하는 엔지니어와 아트웍 작업을 하는 엔지니어가 분리돼 있으며, 이에 따라 설계 데이터를 관리할 때도 엔지니어가 각자 관리하거나, 디스크를 공유해 관리하는 경우가 대부분이다.

전자캐드 소프트웨어를 이용해 회로도와 PCB 설계 작업을 하려면 회로 부품에 대해 심볼(Symbol)과 풋프린트(Footprint)가 필요한데, 엔지니어마다 이런 부품을 관련 정보를 직접 생성해 사용한다. 그러다 보니 같은 부품이라도 설계 데이터마다 형상이 달라지고, 제조 생산의 유관 부서 담당자들은 동일한 부품에 대한 풋프린트 형상의 기준이 달라 생산성 향상에 많은 어려움을 겪고 있다. 마찬가지로 연구소의 엔지니어들도 설계 데이터나 설계에 필요한 라이브러리가 제대로 관리되지 못하고, 그나마 관리가 된다고 해도, 회사의 기반 시스템의 부품 자재 정보와 연계되어 있지 않아 BOM(Bill of Materials) 작업 시 잘못된 코드 맵핑과 부품 선택에 따른 오류로 인해 시간 낭비가 늘고 있다.

따라서 제품의 품질, 가격 및 일정 단축을 위한 방법으로 회로 라이브러리의 표준화/공용화를 통해 회로 라이브러리 시스템을 구축하고, 이를 기반으로 설계와 설계 데이터의 체계적인 관리를 위해 자동 검증 시스템을 구축하여 연구소에서 제조까지 원활한 업무 연계와 활용 방법에 대해 알아보고자 한다.

회로 자재 정보를 활용한 회로 부품라이브러리 표준/공용화 관리 방안

회로 부품 라이브러리라고 하면, 일반적으로는 전자캐드로 설계할 수 있는 심볼과 풋프린트 만을 생각하기 쉽다. 이렇게 기존 방식으로 설계를 진행하다 보니 반복 작업과 생산성, 품질에 문제가 발생하는 것을 해결하기 위해 등장한 것이 바로 부품 정보가 연계된 회로 라이브러리 시스템이다.

기존에 심볼과 풋프린트 이름만으로 구분해 관리되던 것이, 라이브러리 관리시스템이 출시됨에 따라 기준코드와 부품 정보를 기반으로 하는 심볼과 풋프린트, 데이터시트, 시뮬레이션을 위한 부품 모델 정보, 3D 패키지(Package)의 관리 구조로 개선됐다. 다시 말해, 기존의 심볼과 풋프린트를 직접 찾아 설계하던 구조에서 부품 정보를 조회해 설계하는 구조로 바뀌게 된 것이다.

이런 구조 내에서 작업을 하면 기본적인 BOM 작업만으로도 구성을 완료할 수 있으며, 라이브러리의 체계적인 관리를 통해 단종된 부품, 품질에 문제가 있는 부품에 대해 관리가 가능해진다(참고로, 라이브러리 관리시스템의 기준코드는 회사의 Part Number를 사용한다. 그 이유는 회사에서 관리하는 부품 자재 정보, 그리고 이와 함께 관리되고 있는 여러 가지 데이터를 연계할 수 있기 때문이다).

회로 부품 라이브러리의 표준화/공용화 관리를 위해서는 다음과 같은 사전 준비작업이 필요하다. 먼저, 회로 라이브러리의 제작 기준서를 작성한다.

제작 기준서에는 회로 라이브러리를 부품 Class별로 어떤 구조로 관리하고, 라이브러리에 어떤 정보들을 관리하는지, 그리고 심볼과 풋프린트의 Naming 규칙을 가져가는지에 대한 설명과 심볼의 형상 기준과 속성 관리 규칙, 풋프린트의 Marking 기준, Padstack 기준 등을 포함해 작성한다. 요즘은 추가적으로 3D 기구 간섭 체크와 부품 조립 시 간섭 체크, Thermal 검증을 위해 3D 패키지도 제작하는데, 이때 풋프린트와의 정합을 위한 기준도 관리한다.

다음으로 회로 라이브러리 제작 기준서와 함께 라이브러리 등록 대상 부품을 선정하는데, 이때 회사에서 관리되고 있는 부품 기준 정보와 양산 BOM 데이터를 활용한다. 아직도 많은 업체들이 부품의 기준 정보 시스템 중 ‘규격’이라는 하나의 항목에 임의적으로 부품 정보를 입력해 관리하고 있는 것이 현실이다. 또한 데이터시트도 각자 관리하고 있기 때문에 찾기 어려워, 회사의 Part Number 기준으로 정리하는 데 많은 시간이 소요된다.

이 뿐만 아니라 회로 부품의 분류 기준과 속성 항목이 정리돼 있지 않아, 회로 라이브러리 관리시스템을 구축하는 동시에 부품 관리 기준도 함께 정립하는 경우가 많다. 이런 이유로 많은 기업들이 회로 라이브러리 구축을 어려워하고 미루는 경향이 있다. 그러나 시간이 흐를수록 회사 내 중복 부품이 늘어나고, 품질 문제나 단종 부품의 사용으로 인한 제품 개발 일정 지연과 품질 저하 등의 문제가 발생함에 따라 비용이 계속 증가한다.

회로 라이브러리의 대상 부품이 선정되고, 해당 부품에 대한 데이터시트가 준비되면 제작 기준서를 기반으로 현재 사용하고 있는 전자캐드 소프트웨어를 이용해 심볼과 풋프린트를 신규 생성하거나, 변경 작업을 한다. 그 다음, 회사의 Part Number 기준으로 부품 정보를 연계하고, 사용 할 심볼과 풋프린트의 이름을 맵핑해 라이브러리 관리시스템에 정보를 입력한다.

회로 개발 프로세스 기반 설계 데이터와 폴렉스 뷰어를 활용한 이력관리 시스템

폴리오그(Polliwog)에서 개발한 UDE(Unified Design Environment)는 각종 전자캐드와 연계해 최적화된 회로 개발 프로세스 기반의 시스템을 구축하고, 표준 라이브러리 기반 설계를 통한 회로도/PCB/BOM의 정합성과 설계 원본데이터의 이력 관리가 가능한 시스템이다. 또한 UDE는 설계에서 제조뿐만 아니라 모든 업무에 활용할 수 있으며, 사용자가 산출물과 설계 이력 정보를 쉽고 빠르게 검색할 수 있어 개발 기간 단축과 품질력 확보가 가능한 효율적 운영 시스템이다.

UDE는 인터넷이 연결된 곳이면 어디서든 업무를 진행할 수 있는 JAVA 기반의 웹 시스템이다. 디자인 프로젝트 관리를 통해 통해 업무 분배와 일정 관리가 가능하며, 엔지니어들은 ‘폴렉스(PollEx)’를 사용해 DFM(제조성 검증), DFE(전기적 특성 검증), DFA(조립성 검증), SI(신호 무결성 해석), Thermal(열 해석) 등의 자동 검증과 검증 결과 데이터를 기반으로 생산·제조 데이터를 생성, 관리하고, 뷰어 툴을 이용해 종류가 다르거나 라이선스가 없는 전자캐드의 설계 산출물 데이터까지도 버전(Revision)별로 쉽게 공유할 수 있다.

또한 UDE에서는 설계 데이터에서 자동으로 추출된 Part list를 통해 Master BOM이 자동으로 구성되고, 이를 기반으로 파생된 BOM을 쉽고 빠르게 편집할 수 있다. 더불어 회로 부품이나 라이브러리 관리 시스템(UPMS)과 연계해 사용 금지·단종 여부를 확인할 수 있고, 속성이 다른 부품은 경고 표시를 통해 사용 상의 오류를 사전에 방지할 수 있다.

부품의 정보가 변경된 경우 ‘Where Used’를 통해 해당 부품을 사용한 설계 데이터를 쉽게 확인할 수 있고, Master BOM 관리를 통해 생산 BOM 구성에 필요한 자삽/수삽, Top/Bottom 배치와 대체품에 대한 BOM 속성 정보를 관리해 생산라인의 공정 BOM을 쉽게 구성할 수 있다.

회로 개발 프로세스 관리시스템 UDE의 주요 기능

기반 시스템과의 연계

UDE 시스템은 오라클, 마이크로소프트 SQL, My SQL 등의 데이터베이스를 지원해, 회사에서 사용 중인 레거시 시스템들과의 연계를 쉽게 해결할 수 있다. 기반 시스템 연계 항목은 부품정보, 프로젝트 정보와 설계 산출물, BOM 정보 등이며, 데이터베이스 기반으로 상호 정보 전달 시 신규·변경·삭제된 내용에 대한 관리를 쉽게 진행할 수 있다.

또한 각종 전자캐드의 라이브러리(Symbol, Footprint) 연계를 통한 회로도의 부품 배치가 가능하고, 설계 데이터(회로도, PCB 데이터)의 인터페이스를 통해 산출물을 자동으로 추출할 수 있다.

부품과 라이브러리 관리 시스템

회로 설계 중 신규 부품이 생기면 UPMS 기능 중 하나인 ‘신규 의뢰 기능’을 통해 부품을 등록하고, 이를 기반으로 회로 라이브러리를 등록할 수 있다. 부품 등록 시 부품 분류 체계와 속성 항목을 별도로 관리하기 때문에 부품 검색 시에도 이를 활용해 쉽고 정확한 부품 조회가 가능하다(즉, 부품 종류별로 다른 속성을 입력해 체계적인 관리를 할 수 있다). 뿐만 아니라 검색된 부품의 썸네일을 통해 라이브러리 형상을 확인하고 각종 전자캐드에 라이브러리를 바로 적용할 수 있다. 신규 회로 부품의 성능 검토를 위해 라이브러리 등록 시 임시코드로 등록해 사용하다, 부품 인증이 완료되면 정코드로 자동 맵핑된다.

UPE는 기본적으로 UPMS에서 관리되고 있는 부품 정보와 첨부 문서 등이 연계되므로 별도의 입력 작업을 하지 않아도 되며, 이를 기반으로 라이브러리 형상의 제작이나 관리, 각종 전자캐드로 라이브러리 변환이 가능하다. 더불어 3D 패키지와 시뮬레이션 모델 정보도 관리할 수 있다.

설계 데이터 관리 시스템과 데이터 뷰어

UDMS(Unified Design Management System)를 이용하면 제품과 디자인 프로젝트 정보에 기반해 회로 설계 데이터의 버전을 관리할 수 있다. 제품과 디자인 프로젝트에서는 설계 담당자와 개발 프로세스 일정을 규정할 수 있는데, 이에 따라 회로·PCB 설계자는 회로 개발 프로세스 단계별로 Check in/out을 통해 서버에 회로 설계 데이터(회로도, PCB 데이터)를 통합 관리할 수 있다. UDMS는 Part list 자동 생성을 통한 BOM이 구성돼 회로도와 PCB, BOM의 3가지가 정합되는 구조며, 사용자별 권한에 따른 데이터 보안 규정 관리를 할 수 있다. 설계 데이터는 전자캐드 종류에 제약을 받지 않고 호환된다.

UDMS는 폴렉스의 기능과 연계할 수 있는데, 이 둘을 연계해 회로 설계 데이터의 버전 비교(Cross Probe)와 변경된 내용의 리포트 관리, 그리고 설계 데이터의 사전 자동검증과 해석 기반의 환경(DFM, DFE, DFA, SI, PI, Thermal 등)을 운영할 수 있다. 해석 결과는 설계 뷰(View) 데이터의 Mark up 기능을 활용해 설계 데이터와 연동할 수 있으며, 회로 설계 데이터를 활용한 제조 데이터(작업 지도서, Mount)를 생성하고 제조와 품질 검사 과정에서의 불량 데이터를 프로젝트와 각 버전에 연계해 관리할 수 있다.

설계 BOM 관리 기능

UBMS에서는 회로도, PCB 설계 데이터 기반 하에 자동 추출된 Part list 기준으로 Master BOM이 자동으로 구성되며, 제품과 디자인 프로젝트 등이 서로 연계돼 버전 관리가 되므로, 버전별 비교와 변경 이력 관리가 가능하다. 또한 회로 부품 및 라이브러리 관리 시스템(UPMS)에서 관리되고 있는 사용 금지, 단종, 속성과 라이브러리 정보가 다를 경우 자동으로 표시된다.

BOM 편집 기능을 통해 보드에 실장되지 않는 구조 부품을 추가, 변경, 삭제할 수 있으며, 로케이션 번호 또는 Part Number 기준으로 Footprint를 동일한 부품으로 변경할 수 있다. 변경된 내용은 설계 데이터에 자동으로 반영되며, 대체 부품에 대한 지정과 관리도 가능하다. 파생 BOM 관리 기능을 통해 파생(Variants) 설계 데이터에 대해서도 자동으로 BOM을 구성할 수 있으며, Variants 추가, 변경, 삭제 기능을 통해 파생 BOM별로 쉽게 편집할 수 있다. 버젼별 편집이 완료되면 PLM의 설계변경(ECO)을 통한 연계가 가능하고, 공정 BOM 구성에 필요한 정보 관리로 연계 시 ERP에서 쉽게 공정별로 구분해 구성할 수 있다.

또한 EMS(전자분야 위탁 생산 서비스)와 같은 경우에도 Part list를 엑셀이나 텍스트 파일로 출력해 부품 관리 시스템(UPMS)에서 관리되고 있는 자사 코드(Part Number)로 맵핑하고, 맵핑이 되지 않는 신규 부품에 대해 코드 채번과 맵핑 정보를 관리할 수 있다.