機電一體化要求實施PLM定義管理

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

統(tǒng)一的框架

機電一體化的挑戰(zhàn)要求實施 PLM 定義管理以及 ECAD 到 MCAD 的協(xié)作

成功的產(chǎn)品開發(fā)不僅需要創(chuàng)新的產(chǎn)品，還需要按時和按預算完成的開發(fā)周期。但是，生產(chǎn)復雜產(chǎn)品的行業(yè)（包括高科技、汽車、航空航天和國防以及工業(yè)設備）常常要費力地將機械、電氣和軟件設計團隊的設計工作整合起來。

在 Manufacturing Business Technology（制造業(yè)信息管理）雜志最近開展的一項在線調查中，88% 的被調查者指出，在其產(chǎn)品開發(fā)工作中需要進行上述設計專業(yè)之間的整合（稱為機電一體化）。但是，大部分被調查者在進行此協(xié)同時都很費力。調查結果發(fā)現(xiàn)，由于整合做得不好，超過一半的被調查者未能實現(xiàn)產(chǎn)品上市、成本和預算目標。此次調查還表明，為管理機電一體化所提供的技術支持不夠完備。大多數(shù)公司都實施了一些標準的流程和數(shù)據(jù)管理解決方案。但是，這些系統(tǒng)通常位于按專業(yè)劃分的"隔倉"中。機電一體化帶來了許多跨專業(yè)的溝通難題。這從被調查者對工作流程和整合的關注（以溝通各個工程領域）中可以明顯看出。幸運的是，這些難題有多種解決方案，范圍從針對機電一體化的綜合性產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 支持工具，到新一代的機械和電氣整合與協(xié)作工具。

機電一體化中低效的協(xié)調

根據(jù)此次在線調查，如果產(chǎn)品開發(fā)工作涉及的多個設計專業(yè)之間的協(xié)作效率很低，則可能會導致嚴重的問題，最嚴重的包括延誤產(chǎn)品上市和召回產(chǎn)品。此次調查的目的是，評估圍繞著機電一體化的挑戰(zhàn)，以及評價業(yè)界對支持機電一體化所需的基礎結構的看法。

此次調查在2007年年底開展，以下是其中一些重要的結論：

很大一部分被調查者遇到過因設計專業(yè)之間的低效協(xié)作而引起的問題，具體來說，有 63% 遇到了后期產(chǎn)品變更，有57% 遇到了產(chǎn)品上市被延誤，另有 40% 遇到了無節(jié)制地消耗預算的問題。（請參見圖 1。）

協(xié)同問題嚴重影響到產(chǎn)品成本和上市時間。超過 60%的被調查者指出，他們由于溝通不佳而在項目中損失了大量時間；此外，有33%的大型公司指出，它們在項目時間表中浪費了超過 20% 的時間。

許多公司現(xiàn)正采取措施來解決這些挑戰(zhàn)，其中有一半的被調查者考慮在未來 6-24個月內安排資金來改善跨專業(yè)的協(xié)同。

此次調查的結論可以分為三方面：與機電一體化相關的挑戰(zhàn)和問題的現(xiàn)狀；目前對機電一體化的系統(tǒng)支持；以及對可幫助解決或避免問題的功能的想法。更深入地研究這三方面可以發(fā)現(xiàn)，制造商在許多垂直行業(yè)中都面臨著機電一體化的挑戰(zhàn)，而且公認設計專業(yè)之間的溝通故障可能會導致嚴重的后果。有幾位被調查者提到，"跨專業(yè)的協(xié)作是我遇到的最大問題"。此外，大部分被調查者準備采取措施來解決與日俱增的機電一體化挑戰(zhàn)。

眾多被調查者指出，溝通是機電一體化獲得成功的核心。在被問到各自公司中低效的硬件/ 軟件協(xié)調的主要原因時，43%的被調查者指出"設計專業(yè)之間缺乏溝通"是首要的原因。

 
大多數(shù)被調查者都遇到過由于機械、電子和軟件設計專業(yè)之間的低效協(xié)作而造成的嚴重問題。

此次調查的結果表明，跨專業(yè)的低效協(xié)作還增加了產(chǎn)品開發(fā)工作的時間（請參見圖2）。除了損失時間之外，被調查者指出的其他常見問題還包括：

未符合要求 (43%)
機械干涉 (38%)
線束的布線問題 (27%)，以及
移動的元件位置 (25%)。
 
被調查者指出，在召回的產(chǎn)品中，20% 是因為"未正確協(xié)調機械和電氣設計"，11%是因為"未正確協(xié)調硬件和軟件設計"。而在調查中小型公司（年收入低于5 億美元）時，這個問題甚至更糟（比例為26%）。同樣是這些小公司，它們費力地解決機械干涉問題的比例更高-有 43% 提到這是最常遇到的協(xié)同問題，相比之下在較大的公司中有 29% 這樣說?？紤]到所有這些產(chǎn)品召回的不同原因，注意到低效協(xié)同的影響如何能導致如此嚴重的沖擊會令人大吃一驚。

沒有公司能夠避免產(chǎn)品開發(fā)問題，而此類問題可能會產(chǎn)生可怕的后果。在被問到低效的協(xié)作對各設計專業(yè)中的事務有何影響時，有64% 的被調查者提到后期產(chǎn)品變更，有57% 遇到過產(chǎn)品上市延誤，有42% 遇到過額外的返工，另有40% 指出預算被無節(jié)制地消耗。

最后，雖然大部分被調查者認為他們平常在跨設計專業(yè)進行整合方面做得很好，但是，還是這一批被調查者，在回答其他問題時，他們承認遇到過因低效的協(xié)調而造成的問題（請參見圖3），包括后期產(chǎn)品變更、產(chǎn)品上市被延誤以及額外的返工。實際上，在那些報告說他們在整合方面做得很好的被調查者中，有三分之一因為低效的整合而未能達到 20-40% 的交付里程碑?；蛟S這表明了雖然協(xié)同問題不會一直發(fā)生，但這些協(xié)同問題的影響可能非常大。

超過三分之一 (36%) 的被調查者還報告說，雖然他們建立了正式的系統(tǒng)設計過程，但仍在協(xié)同不同的專業(yè)時遇到嚴重的問題。對于那些報告說未建立正式系統(tǒng)設計過程的公司，情況甚至更糟 - 有三分之一的公司提到它們"經(jīng)常"遇到各種問題。

除了承認存在著重大的機電一體化挑戰(zhàn)之外，被調查者還表明，大多數(shù)公司認為，仍可通過更好的基礎結構和 PLM 功能取得更多的進展，以便解決這些問題。當前可適用于機電一體化的 IT 基礎結構可以說是千變萬化。一些公司建立非常簡單的電子文件系統(tǒng)，用于保存設計數(shù)據(jù)；另一些公司在網(wǎng)絡驅動器上保存這些 CAD 文件。相比之下，還有一些公司采用了 PLM 系統(tǒng)（包含用于工程、需求和變更管理的模塊），以及基于 Web 的工作流程，以支持諸如工程變更等功能。PLM 應用程序套件還解決了基于 Web 的可視化和項目管理問題。

被調查者對用于機電一體化的技術基礎結構的滿意度比較低。例如，37%的被調查者確認其公司建立了"正式的系統(tǒng)設計過程以及早發(fā)覺跨專業(yè)的整合問題"，但超過一半 (55%) 的被調查者仍在整合各個專業(yè)時遇到問題。

一些被調查者提到，由于低效的協(xié)同而損失了多達 40% 的項目時間。即使有 58% 的被調查者表示平常在跨設計專業(yè)進行整合方面做得很好，他們仍遇到了多種類型的問題。

改善基礎結構

雖然許多被調查者都實施了一些標準的流程和數(shù)據(jù)管理解決方案，但可能存在著按專業(yè)劃分的"隔倉"。例如，對提高工作流程效率的關注，反映出公司逐漸意識到需要認真對待機電一體化固有的跨專業(yè)溝通挑戰(zhàn)。

有47%的被調查者說他們建立了可滿足需要的工作流程系統(tǒng)，有22%說他們實施了很少的工作流程，另有9%根本未建立此類系統(tǒng)。另一個常見的回答是，雖然實施了可滿足需要的工作流程，但只是在機械設計領域中這樣做。

甚至在那些說已實施了可滿足需要的工作流程的被調查者中，仍有 72%報告說遇到了幾種問題中的至少一種，包括預算被無節(jié)制地消耗、額外的返工和產(chǎn)品上市延誤。

因此，雖然大多數(shù)公司認為自己建立了某種基礎結構來應對新產(chǎn)品開發(fā)的工作流程，但是，看起來還是缺乏用于協(xié)調機電一體化涉及的多個專業(yè)的特定功能，因而對業(yè)務績效造成了負面影響。一些被調查者提到，由于低效的協(xié)同而損失了多達40%的項目時間。

在被問到將來可能會投資于哪些 PLM 軟件功能領域時，評級最高的兩個特定領域是增強硬件和軟件BOM與變更管理的集成，以及增強對電子CAD和機械CAD庫的管理，以便提高設計的重用率和減少返工。此次調查還發(fā)現(xiàn)，一半的被調查者會考慮安排資金來改善設計的集成，而且他們中有許多人希望在短期內取得進展（請參見圖 4）。

綜合解決方案

CIMdata是一家位于密歇根州安阿伯市的分析公司，它的研究主任Ken Amann說道："許多公司承認，在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中定義和開發(fā)軟件與電子元件方面，它們必須做得更好"。

Amann說，有些制造商已經(jīng)在編制方面采取了一些措施，例如突出軟件和電子設計師在產(chǎn)品創(chuàng)新團隊中的地位。Amann又說，產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 軟件對于機電一體化還扮演著使能角色，原因是，它能夠集中管理產(chǎn)品的定義，并能夠定義用于溝通各個領域的工作流程和過程管理功能。"我們從供應商那里并沒有看到許多特定的'機電一體化'應用程序，而是看到他們嵌入那些必需的功能，以便更有效地整合和管理整個產(chǎn)品 - 產(chǎn)品中包含機械、軟件和電子元件"，Amann 這樣說道。

PLM 軟件套件的功能包括核心產(chǎn)品定義管理和協(xié)作管理，可以將此類套件看作機電一體化的使能器。Amann 指出，PLM 解決方案以兩種方式支持機電一體化：集中管理產(chǎn)品的定義，以及改善工作流程和過程的管理。他舉了例子，說 PLM產(chǎn)品記錄中的定義管理應包含有關使用了什么軟件的重要信息，即使軟件工程師使用不同的系統(tǒng)來執(zhí)行諸如跟蹤錯誤等工作。

他說道："PLM 供應商開發(fā)了一些工作流程，能夠將軟件和電子信息包含進來，并與管理其他領域的那些工具相集成，而不管這些工具是電子設計自動化工具還是軟件開發(fā)環(huán)境。我們開始看到工作流程正擴展為包含這些其他方面，并將它們結合為產(chǎn)品生命周期的整個工作流程。"

Pawel Chadzynski 是 PTC 的電子 CAD (ECAD) 解決方案產(chǎn)品管理副總裁，他同意 Amann 的說法，即機電一體化需要統(tǒng)一的框架（用于數(shù)據(jù)管理），以及協(xié)作的應用程序（用于在各設計領域之間交換特定的信息）。

PTC 還提供 ProductView 系列工具，其中包括 InterComm，它能夠比較由各種工具（用于不同的領域）創(chuàng)建的設計數(shù)據(jù)有何不同。Chadzynski 指出，InterComm 能夠找出各領域之間不同步的設計元素，而 Windchill 充當著信息的中樞。"當你考慮到當今產(chǎn)品的總體定義通常需要機械、軟件和電氣設計數(shù)據(jù)時，很明顯，在一個地方管理所有這些信息是有效地管理協(xié)作的基本前提。而這正是 Windchill 的本質。它將來自不同專業(yè)的此類數(shù)據(jù)收集到一個容器中。"

在會考慮安排資金來改善集成情況的那 50% 的公司中，有很大一部分希望能迅速取得進展。

填平鴻溝

PTC 在 2008 年 1 月發(fā)布了 Pro/ENGINEER Wildfire野火版 4.0 MCAD 解決方案，在其中提供了對機電一體化的新一代支持。此解決方案包含 ECAD-MCAD 協(xié)作擴展，能夠通過互相溝通逐漸增加的變更在電氣和機械設計師之間實現(xiàn)程度更高的協(xié)作。此外，它能夠在整個設計過程中快速識別設計方案的 MCAD 和 ECAD 版本之間的不同之處。

Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 4.0 ECAD-MCAD 協(xié)作擴展旨在解決諸如機械干涉和移動的元件位置等問題。根據(jù)在 2007 年進行的此次調查，在機電一體化面臨的最大問題中，分別有38%和25%的被調查者提到這兩個特定問題（請參見圖 5）。此外，被調查者指出，在設計審查會議中只能發(fā)現(xiàn)32% 的協(xié)同問題，而其余問題是在過程的后期發(fā)現(xiàn)的，此時解決這些問題的代價變得非常高。ECAD-MCAD 協(xié)作擴展可以幫助在過程中更早的階段發(fā)現(xiàn) ECAD 和 MCAD 之間的這些協(xié)同問題，從而顯著減少了后期變更。

Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 4.0 協(xié)作擴展使用新出現(xiàn)的基于 XML 的架構來記錄變更及其相關注釋。設計團隊現(xiàn)在可以訪問完整的"交談"歷史記錄，包括各次批準和拒絕的記錄。這種架構稱為 ECAD 設計/MCAD 設計或 EDMD，它在 ProSTEP iVIP Association 的支持下即將成為一項標準。類似于這種 EDMD 架構的標準是開發(fā)跨平臺的協(xié)作解決方案流程（位于來自不同 ECAD 和 MCAD 供應商的、本來不兼容的工具之間）的關鍵使能器。此標準旨在與現(xiàn)有的協(xié)作標準（例如 IDF）一起使用，而不是取代這些標準。

此解決方案利用了 PTC 的 ProductView 和 InterComm產(chǎn)品系列，而 Chadzynski 指出，許多公司已使用這些產(chǎn)品系列來溝通機械和電子領域。ProductView ECAD Compare 會突出顯示 ECAD 和 MCAD 數(shù)據(jù)中的不同之處， 而InterComm Expert 可識別 ECAD 結構并幫助進行數(shù)據(jù)通信。PTC 提供的這兩個 ECAD 和 MCAD 查看解決方案集成為一個日漸緊密結合的可視化和協(xié)作解決方案，與 ProductView 產(chǎn)品系列（此系列與 Pro/ENGINEER 和 Windchill 相集成）共享一個品牌。

Chadzynski 說："本質上，我們提供了一系列圍繞著Intercomm 和 ProductView 的技術，它們允許不同專業(yè)的設計師使用由 Windchill 管理的數(shù)據(jù)來觀察各自的領域。"Chad Hawkinson 是 PTC 的電子產(chǎn)品戰(zhàn)略的副總裁，他指出 Windchill 還與 ECAD 設計工具和軟件配置管理解決方案相集成。他補充道，這種想法并不是要取代提供完整產(chǎn)品定義的系統(tǒng)（例如 Rational ClearCase）的功能，而是使這些系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與在 Windchill 中找到的整體產(chǎn)品信息同步，以便它可以充當統(tǒng)一的框架。

按照 Hawkinson 的說法，針對機電一體化的 PLM 支持以管理各領域之間的特定信息交換為中心。Hawkinson 總結道："Windchill 可以在開發(fā)機電一體化產(chǎn)品時集合不同專業(yè)的力量，以實現(xiàn)更緊密的協(xié)同。為了改善機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)，PTC 將不斷提供創(chuàng)新的解決方案，例如 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 4.0 中的新功能，以及計劃在將來實現(xiàn)的其他功能。

 被調查者遇到許多因低效的協(xié)同而造成的不同問題。

更多信息請訪問 EMPD 資源中心：http://www.ptc.com/go/empd/