產品開發(fā)過程的協同技術研究

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文章來源：泛普軟件     引 言
   
    全球經濟正從稀缺經濟發(fā)展為過剩經濟，顧客的要求越來越高，市場競爭越來越激烈。在這種情況下，企業(yè)為了增強競爭力，主動的采取大規(guī)模定制、全球化、外包和協作等策略，以獲得更短的上市時間、更低的成本，來更敏捷的滿足顧客不斷變化的需求。Internet技術的發(fā)展，使得跨企業(yè)的產品研發(fā)平臺成為可能。因此，協同產品商務是企業(yè)全球化和協作策略與Internet技術結合的必然結果。產品協同商務，是繼ERP、CRM、SCM之后一個新興的信息管理軟件。
   
    1、國內外主要協同產品商務（CPC）產品
   
    1.1 TeamCenter系統(tǒng)
    EDS公司通過收購UGS公司和SDRC公司，將這兩家公司原有的產品線組合成新的CPC 產品—TeamCenter系統(tǒng)，它包括Engineering (I-man產品)，Manufacturing (E-factory server)，Visualization(Vis 產品)，Project(Inovie)，Community(E-vis)， Requirements(Slate)，Enterprise (Metaphase)，Solution Name (OOTB  Express solutions)， Integrator(Accelis)系統(tǒng)。
   
    IMAN在中國的用戶包括沈陽航空發(fā)動機研究所、上汽泛亞汽車技術中心、上汽奇瑞、科龍、 柳州五菱、長虹、康佳、海爾、華寶、春蘭、上海飛機制造廠、沈陽飛機設計所、北京人民印刷機械廠、上海汽車齒輪廠、上海離合器廠、上海汽輪機廠等。Metaphase 產品的用戶：航天二院204所、上海日立、哈爾濱電機總廠。
   
    1.2 Windchill系統(tǒng)
    Windchill系統(tǒng)是PTC公司的CPC產品，也是目前國內市場占有率最高的PDM及CPC產品。Windchill 產品包括Windchill Foundation、Windchill PDM、Information Modeler、Windchill Info*Engine、ProductView等套件。PTC公司的Windchill產品的用戶：一汽轎車、航天17所、信產部29所、信產部38所、上海大眾汽車、華為公司、中興通訊、廣州地鐵公司、聯想集團、航天二院四部、航空640所、齊齊哈爾鐵路車輛廠。
   
    1.3 EMatrix系統(tǒng)
    MatrixOne的產品eMatrix系統(tǒng)是全球第一個為產品開發(fā)及管理的工作團隊提供廣泛電子業(yè)務(e-Business)的解決方案。它使用Web來連接工作團隊、過程和數據信息，系統(tǒng)包括工程中心、團隊中心、需求中心、供應商中心、軟件中心、配置中心、信息中心。eMatrix是一個完整的產品開發(fā)過程電子業(yè)務軟件和服務系統(tǒng)，適用于各種產品的概念設計、需求管理、產品研制、變更管理、試驗管理、制造過程、技術創(chuàng)新和程序管理等等。使用的行業(yè)包括航空航天、汽車機車、能源動力、機電制造、家用電器、IT產品、娛樂用品以及建筑和商業(yè)等。eMatrix自面市以來，已有300余家世界性企業(yè)使用，eMatrix產品的中國用戶：上海匯眾、上海貝爾。
   
    1.4 SmarTeam系統(tǒng)
    SmarT Solution公司成立于1995年，專注于PDM市場，為企業(yè)提供了從工作組到企業(yè)級乃至于供應鏈級的不同解決方案SmarTeam PDM產品。SmarTeam是專門為Windows環(huán)境而設計的，SmarTeam的優(yōu)點在于實施迅速、學習周期短，以減少實施產品數據管理系統(tǒng)的成本，同時又提供一定的功能。SmarTeam的可擴展性，可以從簡單的工作組起實施PDM方案，從而過渡到整個企業(yè)級。但由于SmarTeam是從圖紙文檔管理系統(tǒng)發(fā)展過來的，它在產品結構樹和產品配置方面的功能較弱。SmarTeam產品的中國用戶：上海煙機、廈門ABB、南京高速齒輪箱廠。另外IBM公司的Enovia、PM產品用戶有西安飛機設計所、昌河飛機工業(yè)公司、成都飛機公司等。
   
    目前國內公司還無法提供較完整的CPC產品，但有不少廠商可以提供從部門級到企業(yè)級的PDM產品：艾科斯特XTPDM系統(tǒng)、開目IntePDM系統(tǒng)、上海思普公司SIPM/PDM系統(tǒng)、清華英泰公司TiPDM系統(tǒng)和歐磊科技SmarGroup系統(tǒng)，這些公司的產品得到了國內大中型企業(yè)和設計單位的廣泛應用。
   
    2、產品開發(fā)過程的協同需求
   
    20世紀80年代，企業(yè)的普遍關注點在于如何通過降低成本來獲取利潤，這個時期的企業(yè)普遍采用CAX技術。到了20世紀90年代，企業(yè)發(fā)現通過降低成本獲取競爭優(yōu)勢的時間僅能維持很短的一段時間（如果設計效率10%-20%，取得的競爭優(yōu)勢只能持續(xù)1年多），這個時期的企業(yè)紛紛將注意力集中在如何縮短產品的開發(fā)周期，期望通過開發(fā)周期的降低獲取更高的市場份額，企業(yè)縮短開發(fā)周期的手段實施是并行工程。進入21世紀的企業(yè)發(fā)現，只有主動地采取大規(guī)模定制、全球化、外包和協作策略，迅速地開發(fā)出獨特的個性化產品才能為企業(yè)帶來更為持久的競爭優(yōu)勢。協同產品開發(fā)CPD正是這種認識的產物。
   
    CPD蘊含了這樣一個信念：協同創(chuàng)造價值。協同的范圍隨著空間的擴大分為企業(yè)內部的協同和企業(yè)之間的協同，從對企業(yè)戰(zhàn)略目標的支撐而言，CPD是企業(yè)實現大規(guī)模定制戰(zhàn)略、外包戰(zhàn)略、全球化戰(zhàn)略的使能工具，沒有CPD的支撐，就無法有效地實現這些戰(zhàn)略。越來越多的企業(yè)將產品研發(fā)和制造的一部分外包出去，自己僅保留最具核心競爭力的部分，在這種模式下，產品開發(fā)的全生命周期過程是由供應鏈中的一群企業(yè)所承擔的，企業(yè)在產品上的競爭也轉換成不同供應鏈在產品上的競爭。真正的協同是將整個供應鏈看成一個就產品而言的“虛擬企業(yè)”，將CPD的原則運用到整個供應鏈，不同的企業(yè)在這個“虛擬企業(yè)”就象是不同的業(yè)務單元，企業(yè)和企業(yè)之間的界限很模糊，這就是協同研發(fā)與制造。
   
    本文著重研究了產品開發(fā)過程中的需求協同、項目管理、產品數據管理、供應商協同、協同設計，協同的范圍從企業(yè)內部的協同擴展到企業(yè)與客戶、供應商、合作伙伴之間的協同產品開發(fā)。通過對產品開發(fā)過程中協同活動的分析，獲得協同產品開發(fā)平臺的功能需求，指導CPD產品的開發(fā)。
   
    2.1 需求協同
    在產品開發(fā)過程中首先涉及到需求協同。產品供應商通過需求協同系統(tǒng)收集并獲得來自客戶的詳細需求，包括產品訂單的設計規(guī)范、價格、數量、材料、主要工藝、交貨時間地點等，這些信息構成客戶的詢價單。產品供應商通過網絡給客戶提供產品的報價單，確定產品的加工、產品檢驗標準、交貨時間地點等。在訂單簽定合同前，交易企業(yè)與客戶往往需要就技術細節(jié)和產品價格進行多次網上交流和討論，最終實現網上下訂單。
   
    2.2 項目管理
    對于面向訂單生產的企業(yè)，當需要對產品進行創(chuàng)新設計或改進設計時，設計部門需要建立產品的開發(fā)團隊，按照項目管理模式對產品開發(fā)過程進行開發(fā)進度、任務分配、開發(fā)人員、項目成本等方面的管理。對于跨企業(yè)的設計項目，需要將合作伙伴、供應商納入到項目管理中，統(tǒng)一進行開發(fā)任務的分配和開發(fā)進度的管理。在產品開發(fā)過程中，項目組成員需要頻繁地交流信息，因此項目管理系統(tǒng)應該提供實時的消息發(fā)布和電子郵件功能。
   
    2.3 產品數據管理：
    產品數據管理PDM作為CPC（協同產品商務）以及CPD的基礎和核心，它是產品為核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術，PDM是企業(yè)產品數據管理框架和CAD/CAM/CAPP/CAE等應用軟件的集成平臺。PDM系統(tǒng)按照軟件功能模塊劃分，可分為電子倉庫和文檔管理、工作流與過程管理、產品結構與配置管理、零件分類管理、工程變更管理、項目管理、電子協作、集成工具、瀏覽和圈閱，但PDM系統(tǒng)中的項目管理的功能較弱。在產品協同開發(fā)過程中，PDM系統(tǒng)提供產品數據的集中管理和發(fā)放，以便開發(fā)團隊中的每個成員（包含合作伙伴和供應商）都可以根據其權限訪問產品開發(fā)數據（設計要求、產品結構、產品數字模型、產品工藝規(guī)化等）。
   
    2.4 協同設計及協同工作環(huán)境
    多年來，制造企業(yè)通過使用CAD/CAM/CAE技術提高了產品設計和制造水平和效率；但現在，越來越多的大型企業(yè)要求其供應商參與產品的開發(fā)，因此這種跨區(qū)域的設計團隊需要協同設計工具來幫助設計人員查閱產品零件或裝配模型、運動仿真，交流設計思想。協同工作環(huán)境應具備以下功能：
    1） 提供協同工作的環(huán)境和集成工具，設計人員能夠實時、跨地區(qū)進行協同工作；
    2） 提供可視化工具，查閱和操作產品模型；
    3） 提供圈閱和標注功能，以便保留評閱者的意見。
   
    當前的協同CAD/CAM系統(tǒng)有Weld、3D –Syn、WebSPIFF、CollIDE、CyberCut、DOME等系統(tǒng)，協同工作環(huán)境有UGS公司的DesignKNet和eVis、達索公司的Enovia及DMU、CoCreate OneSpace、Centric Software Innovation等
   
    2.5 供應商協同：
    為了更好地管理供應商，讓供應商盡早參與產品的設計過程，企業(yè)通過供應商協同可以進行供應商設計任務分配、外購件的采購詢價、采購管理、供應商基本資料管理；同樣，供應商利用供應商協同獲得供貨需求，提供產品報價，供貨記錄管理。
   
    3、協同產品開發(fā)平臺CPD的框架及協同技術

    如圖1所示，協同產品開發(fā)平臺的體系架構可以采用SUN公司的J2EE、微軟的.NET、Browser/Server或傳統(tǒng)的Client/Server技術架構，數據庫系統(tǒng)可以使用Oracle, DB2,SQL Server等。協同產品開發(fā)平臺由產品協同開發(fā)門戶、產品數據管理、需求協同、項目管理、協同設計工具、供應商協同組成。
   
    需求協同提供一個網上的產品詢報價系統(tǒng)，它要遵循傳統(tǒng)的商業(yè)模式，可以提供多客戶對一個廠商（N：1）或多客戶對多廠商(N：N)的服務。需要根據產品或行業(yè)的特性制定相應的詢價和報價的模板，而且系統(tǒng)應提供對詢價單和報價單的查詢和更改。供應商協同類似于需求協同，提供產品零部件的外包設計和采購，并管理與供應商相關的業(yè)務信息。
   
    項目管理：當企業(yè)完成需求協同，有了明確的產品設計任務和指標后，就要啟動項目管理，采用工作流系統(tǒng)對產品開發(fā)流程定義，通過項目管理對項目開發(fā)任務進行分配，制定開發(fā)進度。在產品開發(fā)過程中，隨時掌握產品的開發(fā)進展。同時，項目管理系統(tǒng)應提供產品開發(fā)團隊相互溝通的通訊機制，通過消息和電子郵件來傳遞信息。
   
    產品數據管理PDM是協同產品開發(fā)平臺的基礎和核心。作為產品數據中心，PDM系統(tǒng)將提供產品開發(fā)過程中的產品幾何模型、產品加工模型、產品仿真數據、產品工藝規(guī)劃等的數據管理。同時，PDM系統(tǒng)可以實現CAX與PDM的集成，以及PDM與erp系統(tǒng)進行集成，以便將產品的設計結構、零部件的基本信息傳遞到ERP系統(tǒng)中。為了使企業(yè)內部網之外的客戶、合作伙伴和供應商能夠訪問產品數據，這需要PDM系統(tǒng)能夠支持瀏覽器訪問，或者PDM系統(tǒng)是基于B/S或J2EE體系架構，如PTC的Windchill，Enovia產品。而IMAN，Metaphase等一些傳統(tǒng)的PDM產品采用C/S體系架構，無法滿足協同數據管理的要求，這就需要對原有的C/S結構進行技術改造，增加Web服務和Web訪問。
   
    由于產品開發(fā)團隊成員可能不在同一地點工作，彼此所用的CAD軟件也可能存在差異，客戶、供應商、合作伙伴通過協同設計工具可以實現跨地區(qū)實時或非實時瀏覽和操作產品幾何模型、運動過程仿真，獲得產品一些重要結構參數，并進行標記或填加意見。協同設計工具可以識別主流CAD軟件的模型數據格式，將其轉化為中立的數據格式，再經過數據壓縮和簡化，以較小的數據量通過網絡傳遞到客戶端顯示。
   
    由于不少公司的PDM系統(tǒng)、協同設計工具、項目管理是基于不同的技術架構、數據庫、應用服務器，或者是收購不同公司的產品組合而成，每個系統(tǒng)都有自己的用戶管理和權限管理。如果不能將這些系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理和集成，每套系統(tǒng)都要建立一份用戶組、角色、用戶、權限。用戶進入不同系統(tǒng)時需要重復登陸，面對各自的系統(tǒng)界面，許多信息和資料在不同系統(tǒng)之間不能共享和交換。因此，產品協同開發(fā)平臺需要一個產品協同開發(fā)門戶，將這些不同“結構”的應用系統(tǒng)進行集成，提供統(tǒng)一的系統(tǒng)訪問入口、系統(tǒng)管理和用戶管理。
   
    4、 應用實例
   
    數據存儲工程與制造協同門戶（Data Storage Engineering & Manufacturing Collabo-  ration,www.dsemc.com ）是新加坡國立大學并行工程與后勤學實驗室（LCEL）與新加坡數據存儲研究所(DSI)合作開發(fā)的面向硬盤行業(yè)設計和制造過程的協同工作平臺。它采用圖一所示的體系結構，PDM選用EDS公司TeamCenter中的Metaphase系統(tǒng)，并在此基礎上做了Web層的客戶化開發(fā)，項目管理使用TeamCenter中的Project系統(tǒng)，協同設計工具采用hoops產品，系統(tǒng)門戶是基于Elipva公司的epaf(elipva Portal Application Framework)產品開發(fā)了需求協同和供應商協同的功能模塊，實現了統(tǒng)一的系統(tǒng)界面、用戶管理、訪問控制、并提供了工作流引擎、規(guī)則引擎、搜索引擎、虛擬社區(qū)、內容服務、頻道服務等功能。
   
    數據庫統(tǒng)一采用Oracle，系統(tǒng)門戶使用了iPlanet應用服務器，而Project系統(tǒng)使用了Tomcat應用服務器。整個系統(tǒng)都是采用J2EE技術架構，采用MVC(模型－視圖－控制器)的設計思想。MVC是一個設計模式，它強制性的使應用程序的輸入、處理和輸出分開。使用MVC應用程序被分成三個核心部件：模型、視圖、控制器，它們各自處理自己的任務，MVC設計模式帶來更好的軟件結構和代碼重用。
   
    面向數據存儲行業(yè)的協同工作平臺，同樣適用于其他制造行業(yè)，如工模具、家電、機床、汽車等行業(yè)。構照協同產品開發(fā)平臺的體系架構，根據各行業(yè)的特點，構建面向專門行業(yè)的產品協同開發(fā)平臺或門戶，只需修改需求協同中的需求條目、項目管理和采購管理中有行業(yè)特性的內容，而多數的協同模塊和協同過程都是相同的。這些面向行業(yè)的協同產品開發(fā)平臺或門戶提供給企業(yè)聯盟或虛擬企業(yè)進行協同產品開發(fā)，提高跨企業(yè)的產品聯合開發(fā)的效率和質量，增強聯盟企業(yè)的市場競爭力。

    來源：e-works