數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺建設(shè)探討

摘 要：通過對數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺建設(shè)的功能分析，闡述在云服務(wù)、科研項目管理、科研過程集成管理等方面的功能需求，探討如何建設(shè)基于數(shù)字模型的多學科協(xié)同工作的數(shù)字化研發(fā)體系。

關(guān)鍵詞：云服務(wù)；科研項目；研發(fā)體系；過程流程化；經(jīng)驗知識化

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0289-02

1 前 言

當前，中國制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級的巨大挑戰(zhàn)，急需大幅度提高產(chǎn)品自主創(chuàng)新研發(fā)能力，這種需求對于以軍工為代表的裝備制造業(yè)而言，關(guān)系到能否在未來更好的承擔國家賦予的使命，而對主要面向民用市場的廣大中小制造業(yè)企業(yè)而言，則直接關(guān)系到未來的生死存亡。

數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺是數(shù)字化研發(fā)體系建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)，提供科研項目資源管理，科研流程及經(jīng)驗的信息化管理，以及產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化和虛擬化仿真應(yīng)用管理，是加快科研周期，降低研發(fā)試制成本的技術(shù)手段?；跀?shù)字模型的多學科協(xié)同工作的數(shù)字化研發(fā)體系建設(shè)，是裝備制造企業(yè)科研建設(shè)發(fā)展的方向。

本文通過對數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺涉及的云平臺、科研項目管理、設(shè)計/仿真過程集成管理等系統(tǒng)建設(shè)的探討，闡述企業(yè)在建設(shè)數(shù)字化研發(fā)體系需要關(guān)注的功能需求。

2 數(shù)字化研發(fā)體系

數(shù)字化研發(fā)體系建設(shè)的核心，是基于貫穿產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、生產(chǎn)制造和產(chǎn)品質(zhì)檢的數(shù)模定義，在產(chǎn)品制造和檢驗測試中，由設(shè)計數(shù)模分別派生出工藝數(shù)模和檢驗數(shù)模，使數(shù)模作為生產(chǎn)制造過程中的唯一依據(jù)，改變了傳統(tǒng)以工程圖紙為主、以三維實體模型數(shù)模為輔的制造方法，是企業(yè)實現(xiàn)無圖化、無紙化、數(shù)字化制造的基礎(chǔ)。數(shù)字化研發(fā)體系包括：

研發(fā)過程管理：實現(xiàn)研發(fā)過程的流程化和標準化管理，使得復雜問題簡單化，簡單問題標準化，標準問題流程化；時間域的并行化，空間域的一體化。并作為數(shù)字化研發(fā)體系的管控中樞，實現(xiàn)管理層與執(zhí)行層的信息協(xié)同。

研發(fā)數(shù)據(jù)管理：建立科研數(shù)據(jù)的存儲和使用規(guī)范，保障各種科研數(shù)據(jù)（標準數(shù)據(jù)，知識數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)）在各個科研應(yīng)用系統(tǒng)中的交換和共享。

研發(fā)工具管理：在統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)模定義的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)研發(fā)設(shè)計、仿真/驗證、生產(chǎn)加工等工具軟件對產(chǎn)品數(shù)模的共享，并利用工具軟件自帶的自動化編程工具，實現(xiàn)研發(fā)流程的模板化、研發(fā)經(jīng)驗的知識化管理。

3 云平臺

對廣大中小制造企業(yè)而言，專業(yè)技術(shù)人才的缺乏，科研投入資金的不足，是企業(yè)長期存在的主要問題。國家對此提出了軍民融合發(fā)展的戰(zhàn)略措施，充分發(fā)揮軍工裝備制造企業(yè)的技術(shù)、人才、設(shè)備及產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中大量中小制造企業(yè)科研水平的提升，通過云平臺提供設(shè)計、仿真和制造等一系列協(xié)同服務(wù)，打通軍民融合通道，提高資源共享水平。云平臺實現(xiàn)的功能如下：

（1）以“平臺即服務(wù)（PaaS）”、“軟件即服務(wù)（SaaS）”形式，提供低成本的產(chǎn)品研發(fā)項目全生命周期管理服務(wù)。提供產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計、仿真、工藝設(shè)計、試制、試驗綜合管理解決方案，提供應(yīng)用高端CAD、CAE、EDA等軟件進行產(chǎn)品設(shè)計和分析仿真的能力；

（2）提供知識模型庫的建庫共享服務(wù)。在項目管控、設(shè)計、仿真、工藝、試制、試驗等領(lǐng)域，實現(xiàn)個人知識組織化、隱性知識顯性化，促進企業(yè)知識積累、分享和有效重用，為創(chuàng)新提供知識積累基礎(chǔ)，同時，消除各個科研應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息孤島，形成高效協(xié)作環(huán)境；

（3）提供科研人力資源的協(xié)同管理服務(wù)。為企業(yè)與各領(lǐng)域的優(yōu)秀人力資源充分發(fā)揮創(chuàng)新能力、貢獻社會、創(chuàng)造價值，提供合法、規(guī)范化的途徑，為創(chuàng)客加盟提供可能，為企業(yè)提供可外包的科研人力資源來源，便于提升企業(yè)的資源整合能力，使得某些單純依靠自身力量無法完成的創(chuàng)新性產(chǎn)品研制活動，得以通過資源整合來完成；

（4）提供企業(yè)科研產(chǎn)品的配套管理服務(wù)。為企業(yè)提升自身與產(chǎn)業(yè)的融合能力，方便的尋覓并建立更廣泛的產(chǎn)業(yè)合作伙伴關(guān)系，并基于信息化手段打通供應(yīng)鏈上下游關(guān)系，促進自身產(chǎn)品銷售市場和銷量的拓展、并更廣泛的獲取可選擇適配的原材料、元器件及配套產(chǎn)品。

4 科研項目管理

科研項目管理系統(tǒng)，作為數(shù)字化研發(fā)體系的管控中樞，實現(xiàn)管理層與執(zhí)行層的信息協(xié)同，實現(xiàn)科研過程的流程化和標準化管理，實現(xiàn)各種科研資源組織、協(xié)調(diào)管理，實現(xiàn)企業(yè)項目管控能力的持續(xù)積累和提升?？蒲许椖抗芾韺崿F(xiàn)的功能如下：

（1）提供面向項目生命周期中各類要素的綜合管控功能，包括：資源管理、項目計劃管理、項目計劃執(zhí)行和進度管理、項目產(chǎn)出物及文檔管理、項目合同管理、項目資金管理、項目信息快速統(tǒng)計與分析、多項目信息綜合查詢等。

（2）實現(xiàn)項目管理過程的業(yè)務(wù)流程自動化，并將計劃、產(chǎn)出物及文檔、合同、資金等要素以項目計劃及其執(zhí)行過程為核心樞紐關(guān)聯(lián)起來。基于業(yè)務(wù)流程驅(qū)動能力，方便的與其它信息系統(tǒng)（如設(shè)計/仿真集成管理系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等）集成。

（3）提供了諸如業(yè)務(wù)流程模板庫等一系列開放的非編程定制功能，方便積累和重用與項目管控相關(guān)的各類業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)格式、專用統(tǒng)計查詢方法，并對項目管理規(guī)范、標準、知識和經(jīng)驗進行有效的整合。

5 研發(fā)過程集成管理

面向裝備制造業(yè)的支持復雜產(chǎn)品跨專業(yè)、多學科協(xié)同設(shè)計/仿真的集成管理系統(tǒng)，實現(xiàn)制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程的集成管理。梳理研發(fā)工具軟件的使用經(jīng)驗，實現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)的過程管理流程化，研發(fā)任務(wù)執(zhí)行的知識經(jīng)驗?zāi)０寤?，形成企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的知識庫，便于企業(yè)新人的培養(yǎng)和產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化過程迭代，降低產(chǎn)品研發(fā)成本，提升研發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。研發(fā)過程集成管理實現(xiàn)的功能如下：

（1）針對研發(fā)產(chǎn)品生命周期中的關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)：總體方案設(shè)計、子系統(tǒng)/部件原理設(shè)計、詳細設(shè)計、基于詳細設(shè)計模型的虛擬樣機分析仿真等階段，提供業(yè)務(wù)流程和過程數(shù)據(jù)管理工具，并支持與產(chǎn)品需求分析過程，以及產(chǎn)品試制、試驗驗證過程的銜接。通過統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)模流轉(zhuǎn)管理，實現(xiàn)對數(shù)字化研發(fā)設(shè)計/仿真、試驗數(shù)據(jù)（TDM）、仿真數(shù)據(jù)（SDM）等應(yīng)用系統(tǒng)的集成管理。

（2）提供多種用于積累、繼承和重用各類產(chǎn)品設(shè)計/仿真流程、規(guī)范準則、工具軟件及其使用方法、經(jīng)驗參數(shù)和參考模型等研發(fā)能力要素的建庫管理功能，并提供各類研發(fā)能力要素的關(guān)聯(lián)管理功能，以便將研發(fā)能力要素按需推送給對應(yīng)的設(shè)計/仿真任務(wù)，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)重用；

（3）實現(xiàn)對研發(fā)產(chǎn)品系統(tǒng)總體和各子系統(tǒng)/分機/部件的架構(gòu)組成定義、指標分解和關(guān)鍵參數(shù)選取，建立并管理產(chǎn)品參數(shù)級的對象模型，并以此為基礎(chǔ)支持設(shè)計人員完成各專業(yè)設(shè)計/仿真流程的規(guī)劃、任務(wù)分發(fā)、以及任務(wù)執(zhí)行和應(yīng)用程序驅(qū)動調(diào)用，實時管理設(shè)計/仿真迭代執(zhí)行過程和數(shù)據(jù)。

（4）采用混合建模、參數(shù)化設(shè)計、直接建模、特征造型功能、三維標注以及產(chǎn)品設(shè)計動態(tài)導航技術(shù)，對產(chǎn)品模型進行統(tǒng)一梳理，歸類、優(yōu)化、規(guī)范，并制成常用模板庫，設(shè)置參數(shù)驅(qū)動功能，形成企業(yè)知識庫。

（5）提供科研產(chǎn)品的模塊規(guī)劃、分發(fā)的設(shè)計/仿真任務(wù)，并為其提供任務(wù)執(zhí)行和應(yīng)用程序調(diào)用環(huán)境，自動準備應(yīng)用程序所需的輸入數(shù)據(jù)并自動管理其輸出數(shù)據(jù)；實現(xiàn)任務(wù)自動實時提醒、自動遞推和靈活迭代執(zhí)行，維系多專業(yè)設(shè)計團隊在設(shè)計/仿真迭代過程中的協(xié)作關(guān)系。

（6）使結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計人員可以方便地接收來自其它專業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的輸入或約束條件；為結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計團隊提供多人協(xié)作、數(shù)據(jù)共享的設(shè)計環(huán)境，支持自頂向下和自底向上的模式，進行不同結(jié)構(gòu)方案、不同零部件的多人并行設(shè)計和裝配引用；能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)模型提交給后續(xù)分析仿真流程，并可以獲取到分析仿真的反饋結(jié)果；從而銜接原理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和基于結(jié)構(gòu)的分析仿真過程。

6 總 結(jié)

通過對數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺建設(shè)所涉及的云平臺、科研項目管理、設(shè)計/仿真過程集成管理等系統(tǒng)的功能實現(xiàn)描述，明確了制造型企業(yè)在數(shù)字化研發(fā)體系建設(shè)中需要實現(xiàn)的技術(shù)和管理功能。利用數(shù)字化研發(fā)云服務(wù)平臺的協(xié)同、共享、存儲和計算等技術(shù)特點，可以實現(xiàn)企業(yè)設(shè)計能力的知識化和流程化。利用平臺的多租戶應(yīng)用模式，將為企業(yè)節(jié)省大量的研發(fā)系統(tǒng)平臺建設(shè)和維護成本，加快企業(yè)在新形式下的轉(zhuǎn)型升級。

收稿日期：2018-4-18

作者簡介：張有義（1969-），男，工程師，本科，主要從事IT技術(shù)服務(wù)工作。