產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)同技術(shù)研究

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文章來源：泛普軟件     引 言
   
    全球經(jīng)濟(jì)正從稀缺經(jīng)濟(jì)發(fā)展為過剩經(jīng)濟(jì)，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(qiáng)競爭力，主動的采取大規(guī)模定制、全球化、外包和協(xié)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(shù)的發(fā)展，使得跨企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)平臺成為可能。因此，協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)是企業(yè)全球化和協(xié)作策略與Internet技術(shù)結(jié)合的必然結(jié)果。產(chǎn)品協(xié)同商務(wù)，是繼ERP、CRM、SCM之后一個新興的信息管理軟件。
   
    1、國內(nèi)外主要協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)（CPC）產(chǎn)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(chǎn)品線組合成新的CPC 產(chǎn)品—TeamCenter系統(tǒng)，它包括Engineering (I-man產(chǎn)品)，Manufacturing (E-factory server)，Visualization(Vis 產(chǎn)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(jī)研究所、上汽泛亞汽車技術(shù)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(jī)制造廠、沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)所、北京人民印刷機(jī)械廠、上海汽車齒輪廠、上海離合器廠、上海汽輪機(jī)廠等。Metaphase 產(chǎn)品的用戶：航天二院204所、上海日立、哈爾濱電機(jī)總廠。
   
    1.2 Windchill系統(tǒng)
    Windchill系統(tǒng)是PTC公司的CPC產(chǎn)品，也是目前國內(nèi)市場占有率最高的PDM及CPC產(chǎn)品。Windchill 產(chǎn)品包括Windchill Foundation、Windchill PDM、Information Modeler、Windchill Info*Engine、ProductView等套件。PTC公司的Windchill產(chǎn)品的用戶：一汽轎車、航天17所、信產(chǎn)部29所、信產(chǎn)部38所、上海大眾汽車、華為公司、中興通訊、廣州地鐵公司、聯(lián)想集團(tuán)、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(chǎn)品eMatrix系統(tǒng)是全球第一個為產(chǎn)品開發(fā)及管理的工作團(tuán)隊(duì)提供廣泛電子業(yè)務(wù)(e-Business)的解決方案。它使用Web來連接工作團(tuán)隊(duì)、過程和數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)包括工程中心、團(tuán)隊(duì)中心、需求中心、供應(yīng)商中心、軟件中心、配置中心、信息中心。eMatrix是一個完整的產(chǎn)品開發(fā)過程電子業(yè)務(wù)軟件和服務(wù)系統(tǒng)，適用于各種產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、需求管理、產(chǎn)品研制、變更管理、試驗(yàn)管理、制造過程、技術(shù)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(jī)車、能源動力、機(jī)電制造、家用電器、IT產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)鏈級的不同解決方案SmarTeam PDM產(chǎn)品。SmarTeam是專門為Windows環(huán)境而設(shè)計(jì)的，SmarTeam的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)施迅速、學(xué)習(xí)周期短，以減少實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的成本，同時又提供一定的功能。SmarTeam的可擴(kuò)展性，可以從簡單的工作組起實(shí)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和產(chǎn)品配置方面的功能較弱。SmarTeam產(chǎn)品的中國用戶：上海煙機(jī)、廈門ABB、南京高速齒輪箱廠。另外IBM公司的Enovia、PM產(chǎn)品用戶有西安飛機(jī)設(shè)計(jì)所、昌河飛機(jī)工業(yè)公司、成都飛機(jī)公司等。
   
    目前國內(nèi)公司還無法提供較完整的CPC產(chǎn)品，但有不少廠商可以提供從部門級到企業(yè)級的PDM產(chǎn)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(chǎn)品得到了國內(nèi)大中型企業(yè)和設(shè)計(jì)單位的廣泛應(yīng)用。
   
    2、產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)同需求
   
    20世紀(jì)80年代，企業(yè)的普遍關(guān)注點(diǎn)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(shù)。到了20世紀(jì)90年代，企業(yè)發(fā)現(xiàn)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(shè)計(jì)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(chǎn)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(shí)施是并行工程。進(jìn)入21世紀(jì)的企業(yè)發(fā)現(xiàn)，只有主動地采取大規(guī)模定制、全球化、外包和協(xié)作策略，迅速地開發(fā)出獨(dú)特的個性化產(chǎn)品才能為企業(yè)帶來更為持久的競爭優(yōu)勢。協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)CPD正是這種認(rèn)識的產(chǎn)物。
   
    CPD蘊(yùn)含了這樣一個信念：協(xié)同創(chuàng)造價(jià)值。協(xié)同的范圍隨著空間的擴(kuò)大分為企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同和企業(yè)之間的協(xié)同，從對企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的支撐而言，CPD是企業(yè)實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)這些戰(zhàn)略。越來越多的企業(yè)將產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)的全生命周期過程是由供應(yīng)鏈中的一群企業(yè)所承擔(dān)的，企業(yè)在產(chǎn)品上的競爭也轉(zhuǎn)換成不同供應(yīng)鏈在產(chǎn)品上的競爭。真正的協(xié)同是將整個供應(yīng)鏈看成一個就產(chǎn)品而言的“虛擬企業(yè)”，將CPD的原則運(yùn)用到整個供應(yīng)鏈，不同的企業(yè)在這個“虛擬企業(yè)”就象是不同的業(yè)務(wù)單元，企業(yè)和企業(yè)之間的界限很模糊，這就是協(xié)同研發(fā)與制造。
   
    本文著重研究了產(chǎn)品開發(fā)過程中的需求協(xié)同、項(xiàng)目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、供應(yīng)商協(xié)同、協(xié)同設(shè)計(jì)，協(xié)同的范圍從企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同擴(kuò)展到企業(yè)與客戶、供應(yīng)商、合作伙伴之間的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)。通過對產(chǎn)品開發(fā)過程中協(xié)同活動的分析，獲得協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺的功能需求，指導(dǎo)CPD產(chǎn)品的開發(fā)。
   
    2.1 需求協(xié)同
    在產(chǎn)品開發(fā)過程中首先涉及到需求協(xié)同。產(chǎn)品供應(yīng)商通過需求協(xié)同系統(tǒng)收集并獲得來自客戶的詳細(xì)需求，包括產(chǎn)品訂單的設(shè)計(jì)規(guī)范、價(jià)格、數(shù)量、材料、主要工藝、交貨時間地點(diǎn)等，這些信息構(gòu)成客戶的詢價(jià)單。產(chǎn)品供應(yīng)商通過網(wǎng)絡(luò)給客戶提供產(chǎn)品的報(bào)價(jià)單，確定產(chǎn)品的加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、交貨時間地點(diǎn)等。在訂單簽定合同前，交易企業(yè)與客戶往往需要就技術(shù)細(xì)節(jié)和產(chǎn)品價(jià)格進(jìn)行多次網(wǎng)上交流和討論，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上下訂單。
   
    2.2 項(xiàng)目管理
    對于面向訂單生產(chǎn)的企業(yè)，當(dāng)需要對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)或改進(jìn)設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)部門需要建立產(chǎn)品的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，按照項(xiàng)目管理模式對產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行開發(fā)進(jìn)度、任務(wù)分配、開發(fā)人員、項(xiàng)目成本等方面的管理。對于跨企業(yè)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，需要將合作伙伴、供應(yīng)商納入到項(xiàng)目管理中，統(tǒng)一進(jìn)行開發(fā)任務(wù)的分配和開發(fā)進(jìn)度的管理。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，項(xiàng)目組成員需要頻繁地交流信息，因此項(xiàng)目管理系統(tǒng)應(yīng)該提供實(shí)時的消息發(fā)布和電子郵件功能。
   
    2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理：
    產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM作為CPC（協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)）以及CPD的基礎(chǔ)和核心，它是產(chǎn)品為核心，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術(shù)，PDM是企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理框架和CAD/CAM/CAPP/CAE等應(yīng)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、零件分類管理、工程變更管理、項(xiàng)目管理、電子協(xié)作、集成工具、瀏覽和圈閱，但PDM系統(tǒng)中的項(xiàng)目管理的功能較弱。在產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中，PDM系統(tǒng)提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集中管理和發(fā)放，以便開發(fā)團(tuán)隊(duì)中的每個成員（包含合作伙伴和供應(yīng)商）都可以根據(jù)其權(quán)限訪問產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)要求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品數(shù)字模型、產(chǎn)品工藝規(guī)化等）。
   
    2.4 協(xié)同設(shè)計(jì)及協(xié)同工作環(huán)境
    多年來，制造企業(yè)通過使用CAD/CAM/CAE技術(shù)提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造水平和效率；但現(xiàn)在，越來越多的大型企業(yè)要求其供應(yīng)商參與產(chǎn)品的開發(fā)，因此這種跨區(qū)域的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要協(xié)同設(shè)計(jì)工具來幫助設(shè)計(jì)人員查閱產(chǎn)品零件或裝配模型、運(yùn)動仿真，交流設(shè)計(jì)思想。協(xié)同工作環(huán)境應(yīng)具備以下功能：
    1） 提供協(xié)同工作的環(huán)境和集成工具，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崟r、跨地區(qū)進(jìn)行協(xié)同工作；
    2） 提供可視化工具，查閱和操作產(chǎn)品模型；
    3） 提供圈閱和標(biāo)注功能，以便保留評閱者的意見。
   
    當(dāng)前的協(xié)同CAD/CAM系統(tǒng)有Weld、3D –Syn、WebSPIFF、CollIDE、CyberCut、DOME等系統(tǒng)，協(xié)同工作環(huán)境有UGS公司的DesignKNet和eVis、達(dá)索公司的Enovia及DMU、CoCreate OneSpace、Centric Software Innovation等
   
    2.5 供應(yīng)商協(xié)同：
    為了更好地管理供應(yīng)商，讓供應(yīng)商盡早參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，企業(yè)通過供應(yīng)商協(xié)同可以進(jìn)行供應(yīng)商設(shè)計(jì)任務(wù)分配、外購件的采購詢價(jià)、采購管理、供應(yīng)商基本資料管理；同樣，供應(yīng)商利用供應(yīng)商協(xié)同獲得供貨需求，提供產(chǎn)品報(bào)價(jià)，供貨記錄管理。
   
    3、協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺CPD的框架及協(xié)同技術(shù)

    如圖1所示，協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺的體系架構(gòu)可以采用SUN公司的J2EE、微軟的.NET、Browser/Server或傳統(tǒng)的Client/Server技術(shù)架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以使用Oracle, DB2,SQL Server等。協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺由產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)門戶、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、需求協(xié)同、項(xiàng)目管理、協(xié)同設(shè)計(jì)工具、供應(yīng)商協(xié)同組成。
   
    需求協(xié)同提供一個網(wǎng)上的產(chǎn)品詢報(bào)價(jià)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(wù)。需要根據(jù)產(chǎn)品或行業(yè)的特性制定相應(yīng)的詢價(jià)和報(bào)價(jià)的模板，而且系統(tǒng)應(yīng)提供對詢價(jià)單和報(bào)價(jià)單的查詢和更改。供應(yīng)商協(xié)同類似于需求協(xié)同，提供產(chǎn)品零部件的外包設(shè)計(jì)和采購，并管理與供應(yīng)商相關(guān)的業(yè)務(wù)信息。
   
    項(xiàng)目管理：當(dāng)企業(yè)完成需求協(xié)同，有了明確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)后，就要啟動項(xiàng)目管理，采用工作流系統(tǒng)對產(chǎn)品開發(fā)流程定義，通過項(xiàng)目管理對項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)進(jìn)行分配，制定開發(fā)進(jìn)度。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，隨時掌握產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)展。同時，項(xiàng)目管理系統(tǒng)應(yīng)提供產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)相互溝通的通訊機(jī)制，通過消息和電子郵件來傳遞信息。
   
    產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM是協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺的基礎(chǔ)和核心。作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，PDM系統(tǒng)將提供產(chǎn)品開發(fā)過程中的產(chǎn)品幾何模型、產(chǎn)品加工模型、產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)、產(chǎn)品工藝規(guī)劃等的數(shù)據(jù)管理。同時，PDM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)CAX與PDM的集成，以及PDM與erp系統(tǒng)進(jìn)行集成，以便將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、零部件的基本信息傳遞到ERP系統(tǒng)中。為了使企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)之外的客戶、合作伙伴和供應(yīng)商能夠訪問產(chǎn)品數(shù)據(jù)，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(gòu)，如PTC的Windchill，Enovia產(chǎn)品。而IMAN，Metaphase等一些傳統(tǒng)的PDM產(chǎn)品采用C/S體系架構(gòu)，無法滿足協(xié)同數(shù)據(jù)管理的要求，這就需要對原有的C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改造，增加Web服務(wù)和Web訪問。
   
    由于產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員可能不在同一地點(diǎn)工作，彼此所用的CAD軟件也可能存在差異，客戶、供應(yīng)商、合作伙伴通過協(xié)同設(shè)計(jì)工具可以實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)實(shí)時或非實(shí)時瀏覽和操作產(chǎn)品幾何模型、運(yùn)動過程仿真，獲得產(chǎn)品一些重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進(jìn)行標(biāo)記或填加意見。協(xié)同設(shè)計(jì)工具可以識別主流CAD軟件的模型數(shù)據(jù)格式，將其轉(zhuǎn)化為中立的數(shù)據(jù)格式，再經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮和簡化，以較小的數(shù)據(jù)量通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到客戶端顯示。
   
    由于不少公司的PDM系統(tǒng)、協(xié)同設(shè)計(jì)工具、項(xiàng)目管理是基于不同的技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器，或者是收購不同公司的產(chǎn)品組合而成，每個系統(tǒng)都有自己的用戶管理和權(quán)限管理。如果不能將這些系統(tǒng)進(jìn)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(quán)限。用戶進(jìn)入不同系統(tǒng)時需要重復(fù)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(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺需要一個產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)門戶，將這些不同“結(jié)構(gòu)”的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)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(yīng)用實(shí)例
   
    數(shù)據(jù)存儲工程與制造協(xié)同門戶（Data Storage Engineering & Manufacturing Collabo-  ration,www.dsemc.com ）是新加坡國立大學(xué)并行工程與后勤學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LCEL）與新加坡數(shù)據(jù)存儲研究所(DSI)合作開發(fā)的面向硬盤行業(yè)設(shè)計(jì)和制造過程的協(xié)同工作平臺。它采用圖一所示的體系結(jié)構(gòu)，PDM選用EDS公司TeamCenter中的Metaphase系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上做了Web層的客戶化開發(fā)，項(xiàng)目管理使用TeamCenter中的Project系統(tǒng)，協(xié)同設(shè)計(jì)工具采用hoops產(chǎn)品，系統(tǒng)門戶是基于Elipva公司的epaf(elipva Portal Application Framework)產(chǎn)品開發(fā)了需求協(xié)同和供應(yīng)商協(xié)同的功能模塊，實(shí)現(xiàn)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(nèi)容服務(wù)、頻道服務(wù)等功能。
   
    數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一采用Oracle，系統(tǒng)門戶使用了iPlanet應(yīng)用服務(wù)器，而Project系統(tǒng)使用了Tomcat應(yīng)用服務(wù)器。整個系統(tǒng)都是采用J2EE技術(shù)架構(gòu)，采用MVC(模型－視圖－控制器)的設(shè)計(jì)思想。MVC是一個設(shè)計(jì)模式，它強(qiáng)制性的使應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出分開。使用MVC應(yīng)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(wù)，MVC設(shè)計(jì)模式帶來更好的軟件結(jié)構(gòu)和代碼重用。
   
    面向數(shù)據(jù)存儲行業(yè)的協(xié)同工作平臺，同樣適用于其他制造行業(yè)，如工模具、家電、機(jī)床、汽車等行業(yè)。構(gòu)照協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺的體系架構(gòu)，根據(jù)各行業(yè)的特點(diǎn)，構(gòu)建面向?qū)ｉT行業(yè)的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)平臺或門戶，只需修改需求協(xié)同中的需求條目、項(xiàng)目管理和采購管理中有行業(yè)特性的內(nèi)容，而多數(shù)的協(xié)同模塊和協(xié)同過程都是相同的。這些面向行業(yè)的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)平臺或門戶提供給企業(yè)聯(lián)盟或虛擬企業(yè)進(jìn)行協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)，提高跨企業(yè)的產(chǎn)品聯(lián)合開發(fā)的效率和質(zhì)量，增強(qiáng)聯(lián)盟企業(yè)的市場競爭力。

    來源：e-works