產品開發過程協同管理技術研究

全球經濟正從稀缺經濟發展為過剩經濟,用戶要求越來越高,市場競爭越來越猛烈。在這種情況下,企業為了增強競爭力,主動采取大規模定制、全球化、外包和協作等策略,以取得更短上市時間、更低成本,來更靈敏滿足用戶不停改變需求。Internet技術發展,使得跨企業產品研發平臺成為可能。所以,協同產品商務是企業全球化和協作策略與Internet技術結合肯定結果。產品協同商務,是繼ERP、CRM、SCM以后一個新興信息管理軟件。

1、中國外關鍵協同產品商務（CPC）產品

1.1

TeamCenter系統

EDS企業經過收購UGS企業和SDRC企業,將這兩家企業原有產品線組合成新CPC

產品—TeamCenter系統,它包含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。

IMAN在中國用戶包含沈陽航空發動機研究所、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

產品用戶:航天二院204所、上海日立、哈爾濱電機總廠。

1.2

Windchill系統

Windchill系統是PTC企業CPC產品,也是現在中國市場擁有率最高PDM及CPC產品。Windchill

產品包含Windchill

Foundation、Windchill

PDM、Information

Modeler、Windchill

Info*Engine、ProductView等套件。PTC企業Windchill產品用戶:一汽轎車、航天17所、信產部29所、信產部38所、上海大眾汽車、華為企業、中興通訊、廣州地鐵企業、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

MatrixOne產品eMatrix系統是全球第一個為產品開發及管理工作團體提供廣泛電子業務(e-Business)處理方案。它使用Web來連接工作團體、過程和數據信息,系統包含工程中心、團體中心、需求中心、供給商中心、軟件中心、配置中心、信息中心。eMatrix是一個完整產品開發過程電子業務軟件和服務系統,適適用于多種產品概念設計、需求管理、產品研制、變更管理、試驗管理、制造過程、技術創新和程序管理等等。使用行業包含航空航天、汽車機車、能源動力、機電制造、家用電器、IT產品、娛樂用具以及建筑和商業等。eMatrix自面市以來,已經有300余家世界性企業使用,eMatrix產品中國用戶:上海匯眾、上海貝爾。

1.4

SmarTeam系統

SmarT

Solution企業成立于1995年,專注于PDM市場,為企業提供了從工作組到企業級乃至于供給鏈級不一樣處理方案SmarTeam

PDM產品。SmarTeam是專門為Windows環境而設計,SmarTeam優點在于實施快速、學習周期短,以降低實施產品數據管理系統成本,同時又提供一定功效。SmarTeam可擴展性,能夠從簡單工作組起實施PDM方案,從而過渡到整個企業級。但因為SmarTeam是從圖紙文檔管理系統發展過來,它在產品結構樹和產品配置方面功效較弱。SmarTeam產品中國用戶:上海煙機、廈門ABB、南京高速齒輪箱廠。另外IBM企業Enovia、PM產品用戶有西安飛機設計所、昌河飛機工業企業、成都飛機企業等。

現在中國企業還無法提供較完整CPC產品,但有不少廠商能夠提供從部門級到企業級PDM產品:艾科斯特XTPDM系統、開目IntePDM系統、上海思普企業SIPM/PDM系統、清華英泰企業TiPDM系統和歐磊科技SmarGroup系統,這些企業產品得到了中國大中型企業和設計單位廣泛應用。

2、產品開發過程協同需求

20世紀80年代,企業普遍關注點在于怎樣經過降低成原來獲取利潤,這個時期企業普遍采取CAX技術。到了20世紀90年代,企業發覺經過降低成本獲取競爭優勢時間僅能維持很短一段時間（假如設計效率10%-20%,取得競爭優勢只能連續1年多）,這個時期企業紛紛將注意力集中在怎樣縮短產品開發周期,期望經過開發周期降低獲取更高市場份額,企業縮短開發周期手段實施是并行工程。進入二十一世紀企業發覺,只有主動地采取大規模定制、全球化、外包和協作策略,快速地開發出獨特個性化產品才能為企業帶來更為持久競爭優勢。協同產品開發CPD正是這種認識產物。

CPD蘊含了這么一個信念:協同發明價值。協同范圍伴隨空間擴大分為企業內部協同和企業之間協同,從對企業戰略目標支撐而言,CPD是企業實現大規模定制戰略、外包戰略、全球化戰略使能工具,沒有CPD支撐,就無法有效地實現這些戰略。越來越多企業將產品研發和制造一部分外包出去,自己僅保留最具關鍵競爭力部分,在這種模式下,產品開發全生命周期過程是由供給鏈中一群企業所負擔,企業在產品上競爭也轉換成不一樣供給鏈在產品上競爭。真正協同是將整個供給鏈看成一個就產品而言“虛擬企業”,將CPD標準利用到整個供給鏈,不一樣企業在這個“虛擬企業”就象是不一樣業務單元,企業和企業之間界限很模糊,這就是協同研發與制造。

本文著重研究了產品開發過程中需求協同、項目管理、產品數據管理、供給商協同、協同設計,協同范圍從企業內部協同擴展到企業與用戶、供給商、合作伙伴之間協同產品開發。經過對產品開發過程中協同活動分析,取得協同產品開發平臺功效需求,指導CPD產品開發。

2.1

需求協同

在產品開發過程中首先包含到需求協同。產品供給商經過需求協同系統搜集并取得來自用戶具體需求,包含產品訂單設計規范、價格、數量、材料、關鍵工藝、交貨時間地點等,這些信息組成用戶詢價單。產品供給商經過網絡給用戶提供產品報價單,確定產品加工、產品檢驗標準、交貨時間地點等。在訂單簽定協議前,交易企業與用戶往往需要就技術細節和產品價格進行數次網上交流和討論,最終實現網上下訂單。

2.2

項目管理

對于面向訂單生產企業,當需要對產品進行創新設計或改善設計時,設計部門需要建立產品開發團體,根據項目管理模式對產品開發過程進行開發進度、任務分配、開發人員、項目成本等方面管理。對于跨企業設計項目,需要將合作伙伴、供給商納入到項目管理中,統一進行開發任務分配和開發進度管理。在產品開發過程中,項目組組員需要頻繁地交流信息,所以項目管理系統應該提供實時消息公布和電子郵件功效。

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基礎和關鍵,它是產品為關鍵,實現對產品相關數據、過程、資源一體化集成管理技術,PDM是企業產品數據管理框架和CAD/CAM/CAPP/CAE等應用軟件集成平臺。PDM系統根據軟件功效模塊劃分,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系統中項目管理功效較弱。在產品協同開發過程中,PDM系統提供產品數據集中管理和發放,方便開發團體中每個組員（包含合作伙伴和供給商）都能夠依據其權限訪問產品開發數據（設計要求、產品結構、產品數字模型、產品工藝規化等）。

2.4

協同設計及協同工作環境

多年來,制造企業經過使用CAD/CAM/CAE技術提升了產品設計和制造水平和效率;但現在,越來越多大型企業要求其供給商參與產品開發,所以這種跨區域設計團體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。協同工作環境應含有以下功效:

1）

提供協同工作環境和集成工具,設計人員能夠實時、跨地域進行協同工作;

2）

提供可視化工具,查閱和操作產品模型;

3）

提供圈閱和標注功效,方便保留評閱者意見。

目前協同CAD/CAM系統有Weld、3D

–Syn、WebSPIFF、CollIDE、CyberCut、DOME等系統,協同工作環境有UGS企業DesignKNet和eVis、達索企業Enovia及DMU、CoCreate

OneSpace、Centric

Software

Innovation等

2.5

供給商協同:

為了愈加好地管理供給商,讓供給商盡早參與產品設計過程,企業經過供給商協同能夠進行供給商設計任務分配、外購件采購詢價、采購管理、供給商基礎資料管理;一樣,供給商利用供給商協同取得供貨需求,提供產品報價,供貨統計管理。

3、協同產品開發平臺CPD框架及協同技術

如圖1所表示,協同產品開發平臺體系架構能夠采取SUN企業J2EE、微軟.NET、Browser/Server或傳統Client/Server技術架構,數據庫系統能夠使用Oracle,

DB2,SQL

Server等。協同產品開發平臺由產品協同開發門戶、產品數據管理、需求協同、項目管理、協同設計工具、供給商協同組成。

需求協同提供一個網上產品詢報價系統,它要遵照傳統商業模式,能夠提供多用戶對一個廠商（N:1）或多用戶對多廠商(N:N)服務。需要依據產品或行業特征制訂對應詢價和報價模板,而且系統應提供對詢價單和報價單查詢和更改。供給商協同類似于需求協同,提供產品零部件外包設計和采購,并管理與供給商相關業務信息。

項目管理:當企業完成需求協同,有了明確產品設計任務和指標后,就要開啟項目管理,采取工作流系統對產品開發步驟定義,經過項目管理對項目開發任務進行分配,制訂開發進度。在產品開發過程中,隨時掌握產品開發進展。同時,項目管理系統應提供產品開發團體相互溝通通訊機制,經過消息和電子郵件來傳輸信息。

產品數據管理PDM是協同產品開發平臺基礎和關鍵。作為產品數據中心,PDM系統將提供產品開發過程中產品幾何模型、產品加工模型、產品仿真數據、產品工藝計劃等數據管理。同時,PDM系統能夠實現CAX與PDM集成,以及PDM與ERP系統進行集成,方便將產品設計結構、零部件基礎信息傳輸到ERP系統中。為了使企業內部網之外用戶、合作伙伴和供給商能夠訪問產品數據,這需要PDM系統能夠支持瀏覽器訪問,或者PDM系統是基于B/S或J2EE體系架構,如PTCWindchill,Enovia產品。而IMAN,Metaphase等部分傳統PDM產品采取C/S體系架構,無法滿足協同數據管理要求,這就需要對原有C/S結構進行技術改造,增加Web服務和Web訪問。

因為產品開發團體組員可能不在同一地點工作,相互所用CAD軟件也可能存在差異,用戶、供給商、合作伙伴經過協同設計工具能夠實現跨地域實時或非實時瀏覽和操作產品幾何模型、運動過程仿真,取得產品部分關鍵結構參數,并進行標識或填加意見。協同設計工具能夠識別主流CAD軟件模型數據格式,將其轉化為中立數據格式,再經過數據壓縮和簡化,以較小數據量經過網絡傳輸到用戶端顯示。

因為不少企業PDM系統、協同設計工具、項目管理是基于不一樣技術架構、數據庫、應用服務器,或者是收購不一樣企業產品組合而成,每個系統都有自己用戶管理和權限管理。假如不能將這些系統進行統一管理和集成,每套系統都要建立一份用戶組、角色、用戶、權限。用戶進入不一樣系統時需要反復登陸,面對各自系統界面,很多信息和資料在不一樣系統之間不能共享和交換。所以,產品協同開發平臺需要一個產品協同開發門戶,將這些不一樣“結構”應用系統進行集成,提供統一系統訪問入口、系統管理和用戶管理。

4、

應用實例

數據存放工程與制造協同門戶（Data

Storage

Engineering

&

Manufacturing

Collabo-

ration,.com

）是新加坡國立大學并行工程與后勤學試驗室（LCEL）與新加坡數據存放研究所(DSI)合作開發面向硬盤行業設計和制造過程協同工作平臺。它采取圖一所表示體系結構,PDM選擇EDS企業TeamCenter中Metaphase系統,并在此基礎上做了Web層用