產品開發(fā)過程的協(xié)同管理技術研究

1、產品開發(fā)過程的協(xié)同管理技術研究全球經(jīng)濟正從稀缺經(jīng)濟發(fā)展為過剩經(jīng)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(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(xié)同產品商務是企業(yè)全球化和協(xié)作策略與Internet技術結合的必然結果。 產品協(xié)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(xié)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

2、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

3、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

4、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(lián)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(shù)據(jù)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

5、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(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的成本，同時又提供一定的功能。SmarTeam的可擴展性，可

6、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。另外舊M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

7、的廣泛應用。2、產品開發(fā)過程的協(xié)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(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(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(xié)同產品開發(fā)CPD正是這種認識的產物。

8、CPD蘊含了這樣一個信念：協(xié)同創(chuàng)造價值。協(xié)同的范圍隨著空間的擴大分為企業(yè)內部的協(xié)同和企業(yè)之間的 協(xié)同，從對企業(yè)戰(zhàn)略目標的支撐而言，CPD是企業(yè)實現(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，就無法有效地實現(xiàn)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(xié)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)

9、之間的界限很模糊，這就是協(xié)同研發(fā)與制造。本文著重研究了產品開發(fā)過程中的需求協(xié)同、項目管理、產品數(shù)據(jù)管理、供應商協(xié)同、協(xié)同設計，協(xié)同的 范圍從企業(yè)內部的協(xié)同擴展到企業(yè)與客戶、供應商、合作伙伴之間的協(xié)同產品開發(fā)。通過對產品開發(fā)過程中 協(xié)同活動的分析，獲得協(xié)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(xié)同在產品開發(fā)過程中首先涉及到需求協(xié)同。產品供應商通過需求協(xié)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(shù)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(wǎng)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

10、 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(wǎng)上交流和討論，最終實現(xiàn)網(wǎng)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(shù)據(jù)管理：產品數(shù)據(jù)管理 PDM作為CPC （協(xié)同產品商務）以及 CPD的基礎和核心

11、，它是產品為核心，實現(xiàn)對產品相 關的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術，PDM是企業(yè)產品數(shù)據(jù)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(xié)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(xié)同開發(fā)過程中，PDM系統(tǒng)提供產品數(shù)據(jù)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(jù)其權限訪問產品開發(fā)數(shù)據(jù)（設計要求、產品結構、 產品數(shù)字模型、產品工藝規(guī)化等）。2.4 協(xié)同設計及協(xié)同工作環(huán)境多年來，制

12、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(xiàn)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(xié)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(xié)同工作環(huán)境應具備以下功能：1）提供協(xié)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(xié)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(xié)同 CAD/CAM 系統(tǒng)有 Weld、3D 6yn、WebSPIFF、CollIDE、CyberCut、DOME 等系統(tǒng)，協(xié)同工 作 環(huán)境有 UGS 公司的 DesignKNe

13、t 和 eVis、達索 公司的 Enovia 及 DMU、CoCreate OneSpace、 Centric Software Innovation 等2.5供應商協(xié)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(xié)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(xié)同獲得供貨需求， 提供產品報價，供貨記錄管理。3、協(xié)同產品開發(fā)平臺 CPD的框架及協(xié)同技術客戶產品開發(fā)人員臺作俅伴供應商產品協(xié)同開法門戶供應商林同協(xié)同愎計產品數(shù)據(jù)管理FDMJ2EE, .NET, B/S, C/S架構CADcm ICAE | | CAFF

14、 |EIT數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Kt acl導 DC & SQL Server)圖1協(xié)同產品開發(fā)平臺的體系架構如圖1所示，協(xié)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(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以使用Oracle, DB2,SQL Server等。協(xié)同產品開發(fā)平臺由產品協(xié)同開發(fā)門戶、產品數(shù)據(jù)管理、需求協(xié)同、項目管理、協(xié)同設計工具、供應商協(xié)同組成。需求協(xié)同提供一個網(wǎng)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(jù)產品或行業(yè)的特性制定相應的詢價

15、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(xié)同類似于需求協(xié)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(xié)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(shù)據(jù)管理 PDM是協(xié)同產品開發(fā)平臺的基礎和核心。作為產品數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、產品工藝

16、規(guī)劃等的數(shù)據(jù)管理。同時，PDM系統(tǒng)可以實現(xiàn)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(wǎng)之外的客戶、合作伙伴和供應商能夠訪問產品數(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，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(xié)同數(shù)據(jù)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

17、差異，客戶、供應商、合作伙伴通過協(xié)同設計工具可以實現(xiàn)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(shù)，并進行標記或填加意見。協(xié)同設計工具可以識別主流CAD軟件的模型數(shù)據(jù)格式，將其轉化為中立的數(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)絡傳遞到客戶端顯示。由于不少公司的 PDM系統(tǒng)、協(xié)同設計工具、項目管理是基于不同的技術架構、數(shù)據(jù)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

18、，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(xié)同開發(fā)平臺需要一個產 品協(xié)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(shù)據(jù)存儲工程與制造協(xié)同門戶（Data Storage Engineering & Manufacturing Collabo- ration, ）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(shù)據(jù)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(xié)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