數字化研發云服務平臺建設探討

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

關鍵詞：云服務；科研項目；研發體系；過程流程化；經驗知識化

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，中國制造業面臨轉型升級的巨大挑戰，急需大幅度提高產品自主創新研發能力，這種需求對于以軍工為代表的裝備制造業而言，關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企業而言，則直接關系到未來的生死存亡。

數字化研發云服務平臺是數字化研發體系建設的技術基礎，提供科研項目資源管理，科研流程及經驗的信息化管理，以及產品研發的數字化和虛擬化仿真應用管理，是加快科研周期，降低研發試制成本的技術手段。基于數字模型的多學科協同工作的數字化研發體系建設，是裝備制造企業科研建設發展的方向。

本文通過對數字化研發云服務平臺涉及的云平臺、科研項目管理、設計/仿真過程集成管理等系統建設的探討，闡述企業在建設數字化研發體系需要關注的功能需求。

2 數字化研發體系

數字化研發體系建設的核心，是基于貫穿產品設計、工藝設計、工裝設計、生產制造和產品質檢的數模定義，在產品制造和檢驗測試中，由設計數模分別派生出工藝數模和檢驗數模，使數模作為生產制造過程中的唯一依據，改變了傳統以工程圖紙為主、以三維實體模型數模為輔的制造方法，是企業實現無圖化、無紙化、數字化制造的基礎。數字化研發體系包括：

研發過程管理：實現研發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。并作為數字化研發體系的管控中樞，實現管理層與執行層的信息協同。

研發數據管理：建立科研數據的存儲和使用規范，保障各種科研數據（標準數據，知識數據和產品數據）在各個科研應用系統中的交換和共享。

研發工具管理：在統一規范的數模定義的基礎上，實現研發設計、仿真/驗證、生產加工等工具軟件對產品數模的共享，并利用工具軟件自帶的自動化編程工具，實現研發流程的模板化、研發經驗的知識化管理。

3 云平臺

對廣大中小制造企業而言，專業技術人才的缺乏，科研投入資金的不足，是企業長期存在的主要問題。國家對此提出了軍民融合發展的戰略措施，充分發揮軍工裝備制造企業的技術、人才、設備及產業資源優勢，帶動相關產業鏈中大量中小制造企業科研水平的提升，通過云平臺提供設計、仿真和制造等一系列協同服務，打通軍民融合通道，提高資源共享水平。云平臺實現的功能如下：

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

（2）提供知識模型庫的建庫共享服務。在項目管控、設計、仿真、工藝、試制、試驗等領域，實現個人知識組織化、隱性知識顯性化，促進企業知識積累、分享和有效重用，為創新提供知識積累基礎，同時，消除各個科研應用系統之間的信息孤島，形成高效協作環境；

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

（4）提供企業科研產品的配套管理服務。為企業提升自身與產業的融合能力，方便的尋覓并建立更廣泛的產業合作伙伴關系，并基于信息化手段打通供應鏈上下游關系，促進自身產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、元器件及配套產品。

4 科研項目管理

科研項目管理系統，作為數字化研發體系的管控中樞，實現管理層與執行層的信息協同，實現科研過程的流程化和標準化管理，實現各種科研資源組織、協調管理，實現企業項目管控能力的持續積累和提升。科研項目管理實現的功能如下：

（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、項目計劃執行和進度管理、項目產出物及文檔管理、項目合同管理、項目資金管理、項目信息快速統計與分析、多項目信息綜合查詢等。

（2）實現項目管理過程的業務流程自動化，并將計劃、產出物及文檔、合同、資金等要素以項目計劃及其執行過程為核心樞紐關聯起來。基于業務流程驅動能力，方便的與其它信息系統（如設計/仿真集成管理系統、PDM系統、ERP系統、MES系統等）集成。

（3）提供了諸如業務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的各類業務流程、數據格式、專用統計查詢方法，并對項目管理規范、標準、知識和經驗進行有效的整合。

5 研發過程集成管理

面向裝備制造業的支持復雜產品跨專業、多學科協同設計/仿真的集成管理系統，實現制造企業產品研發過程的集成管理。梳理研發工具軟件的使用經驗，實現數字化產品研發的過程管理流程化，研發任務執行的知識經驗模板化，形成企業產品研發的知識庫，便于企業新人的培養和產品研發的數字化過程迭代，降低產品研發成本，提升研發產品質量，縮短產品研發周期。研發過程集成管理實現的功能如下：

（1）針對研發產品生命周期中的關鍵設計環節：總體方案設計、子系統/部件原理設計、詳細設計、基于詳細設計模型的虛擬樣機分析仿真等階段，提供業務流程和過程數據管理工具，并支持與產品需求分析過程，以及產品試制、試驗驗證過程的銜接。通過統一規范的數模流轉管理，實現對數字化研發設計/仿真、試驗數據（TDM）、仿真數據（SDM）等應用系統的集成管理。

（2）提供多種用于積累、繼承和重用各類產品設計/仿真流程、規范準則、工具軟件及其使用方法、經驗參數和參考模型等研發能力要素的建庫管理功能，并提供各類研發能力要素的關聯管理功能，以便將研發能力要素按需推送給對應的設計/仿真任務，實現關聯重用；

（3）實現對研發產品系統總體和各子系統/分機/部件的架構組成定義、指標分解和關鍵參數選取，建立并管理產品參數級的對象模型，并以此為基礎支持設計人員完成各專業設計/仿真流程的規劃、任務分發、以及任務執行和應用程序驅動調用，實時管理設計/仿真迭代執行過程和數據。

（4）采用混合建模、參數化設計、直接建模、特征造型功能、三維標注以及產品設計動態導航技術，對產品模型進行統一梳理，歸類、優化、規范，并制成常用模板庫，設置參數驅動功能，形成企業知識庫。

（5）提供科研產品的模塊規劃、分發的設計/仿真任務，并為其提供任務執行和應用程序調用環境，自動準備應用程序所需的輸入數據并自動管理其輸出數據；實現任務自動實時提醒、自動遞推和靈活迭代執行，維系多專業設計團隊在設計/仿真迭代過程中的協作關系。

（6）使結構專業設計人員可以方便地接收來自其它專業的設計數據，作為結構設計的輸入或約束條件；為結構專業設計團隊提供多人協作、數據共享的設計環境，支持自頂向下和自底向上的模式，進行不同結構方案、不同零部件的多人并行設計和裝配引用；能夠將結構模型提交給后續分析仿真流程，并可以獲取到分析仿真的反饋結果；從而銜接原理設計、結構設計和基于結構的分析仿真過程。

6 總 結

通過對數字化研發云服務平臺建設所涉及的云平臺、科研項目管理、設計/仿真過程集成管理等系統的功能實現描述，明確了制造型企業在數字化研發體系建設中需要實現的技術和管理功能。利用數字化研發云服務平臺的協同、共享、存儲和計算等技術特點，可以實現企業設計能力的知識化和流程化。利用平臺的多租戶應用模式，將為企業節省大量的研發系統平臺建設和維護成本，加快企業在新形式下的轉型升級。

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技術服務工作。