隨著 E/E 內(nèi)容的增長(zhǎng)，選擇支持 E/E 系統(tǒng)開發(fā)的軟件工具已成為一項(xiàng)關(guān)鍵決策。然而，跨越嵌入式軟件編碼、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證和功率分析等多種學(xué)科的 E/E 領(lǐng)域由商業(yè)現(xiàn)貨 （COTS） 和內(nèi)部開發(fā)的一次性應(yīng)用程序的混合物提供服務(wù)。 有幾個(gè)因素會(huì)影響這種“制造”與“購(gòu)買”的決定。本文涵蓋了管理人員在分析其工程工具環(huán)境時(shí)需要考慮的三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：滿足公司需求的靈活性、跨工程和流程環(huán)境的企業(yè)集成以及安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán) （IP） 保護(hù)。這些領(lǐng)域中的每一個(gè)都將幫助管理層權(quán)衡 COTS 與內(nèi)部工具的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，

為了優(yōu)化當(dāng)今的 E/E 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，在評(píng)估是否制造或購(gòu)買軟件工具時(shí)，這三個(gè)技術(shù)方面至關(guān)重要：

靈活性

首先是靈活性。COTS 工具需要高度靈活并適應(yīng)每個(gè)公司、團(tuán)隊(duì)和工程師的特定需求。這是因?yàn)樵?E/E 領(lǐng)域的某些方面缺乏廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，并且因?yàn)榇嬖谠S多不同的設(shè)計(jì)和工藝流程。對(duì)于必須支持多個(gè) OEM 客戶的供應(yīng)商來(lái)說(shuō)尤其如此，每個(gè)客戶都可能使用不同的數(shù)據(jù)格式。這一挑戰(zhàn)通常被認(rèn)為是追求內(nèi)部開發(fā)的原因，因?yàn)槁肪€圖控制更容易。其他需要靈活性的 E/E 域示例包括：

工作流程變化

用戶管理

設(shè)計(jì)和制造過(guò)程變化

數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出和報(bào)告

模擬、檢查和驗(yàn)證要求

對(duì)象命名

圖形樣式

因此，COTS 工具必須支持高級(jí)別的可配置性。如果可以在不借助外部定制的情況下調(diào)整開箱即用的行為，則可以最大限度地降低持續(xù)維護(hù)成本，并且可以將軟件許可證有效地用于不同的項(xiàng)目。如果通過(guò)內(nèi)置可配置性無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的行為，則需要外部定制（可擴(kuò)展性）。在這種情況下，工具提供面向未來(lái)的應(yīng)用程序編程接口 （API） 至關(guān)重要。通過(guò)這種方式，可以以最低或零成本維護(hù)外部定制。

圖 1 和圖 2 顯示了使用可配置性和可擴(kuò)展性完成的專門行為的示例。圖一顯示了將自定義規(guī)則檢查應(yīng)用于原理圖設(shè)計(jì)。圖二顯示了從同一數(shù)據(jù)集自動(dòng)生成的線束的兩個(gè)圖形表示。

圖 1：使用定制的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。

圖 2：相同線束設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集的替代圖形表示。

企業(yè)集成和全面的數(shù)字孿生

下一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)能力是企業(yè)集成，或與相鄰工程和流程環(huán)境無(wú)縫鏈接的能力。對(duì)于 E/E 系統(tǒng)開發(fā)，潛在的相鄰域列表非常長(zhǎng)。因此，將 COTS 工具設(shè)計(jì)為作為“開放生態(tài)系統(tǒng)”的一部分運(yùn)行至關(guān)重要。除了 PLM 和 ALM 解決方案等更明顯的相鄰工程應(yīng)用外，常見的集成需求還包括用戶身份驗(yàn)證、工作流和發(fā)布管理、需求工程、功能設(shè)計(jì)、3D 機(jī)械 CAD、產(chǎn)品規(guī)劃、軟件集成和測(cè)試、服務(wù)文檔和診斷、制造執(zhí)行系統(tǒng)和工廠設(shè)備。

潛在集成模式的數(shù)量幾乎是無(wú)限的。盡管存在一些結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)（例如：UML、SysML、FMI），但 COTS 工具的架構(gòu)必須以與未知的第三方環(huán)境集成作為核心原則。集成架構(gòu)的性質(zhì)有所不同。一些相鄰環(huán)境非常普遍，例如領(lǐng)先的 3D 機(jī)械 CAD 平臺(tái)，因此 COTS 供應(yīng)商提供標(biāo)準(zhǔn)集成產(chǎn)品是有意義的。但是由于大量的企業(yè)集成模式，這些工具還必須提供大量的集成掛鉤，例如發(fā)布和使用 Web 服務(wù)的能力。與軟件擴(kuò)展一樣，重要的是要考慮利用哪些集成技術(shù)，以最小化或消除持續(xù)的維護(hù)成本。幸運(yùn)的是，RESTful 服務(wù)和低代碼應(yīng)用程序開發(fā)平臺(tái)等新技術(shù)使創(chuàng)建無(wú)縫混搭變得更加容易。因此，有利于內(nèi)部工具開發(fā)的公司必須不斷熟悉這種技術(shù)發(fā)展。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)與安全

第三，保護(hù)企業(yè)專有技術(shù)經(jīng)常被認(rèn)為是拒絕 COTS 工具而支持內(nèi)部開發(fā)的理由。此類 IP 的一個(gè)簡(jiǎn)單示例可能是“我們絕不允許在電氣接頭中使用超過(guò)六根電線，因?yàn)槲覀円呀?jīng)知道超過(guò)六根是不可靠的”。解決方案是 COTS 工具包含一種機(jī)制，通過(guò)該機(jī)制可以私下獲取 IP，并且同樣重要的是，可以系統(tǒng)地應(yīng)用。從技術(shù)上講，這可以通過(guò)提供非常豐富的可配置性和可擴(kuò)展性能力來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種方式，COTS 工具的行為可以適應(yīng)各種獨(dú)特的設(shè)計(jì)和工藝 IP，并將 IP 對(duì)外界隱藏。示例如圖三、四和五所示。圖三顯示了控制布線合成的定制規(guī)則甲板的一部分，依次從圖 4 所示的規(guī)則原語(yǔ)構(gòu)建。這種方法使公司能夠從 COTS 解決方案提供的經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新和業(yè)務(wù)重點(diǎn)中獲益。

圖 4：規(guī)則原語(yǔ)的示例。

圖 5 顯示了用于定義定制制造流程模式的對(duì)話框，可以根據(jù)該模式生成線束制造流程樹。類似的技術(shù)可用于詳細(xì)的線束制造成本計(jì)算，這是一個(gè)特別敏感的商業(yè)主題。

然而，僅僅提供支持 COTS 軟件的可配置性和可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)設(shè)施是不夠的。為了支持真正的專有保護(hù)，客戶或他們信任的第三方承包商必須能夠?qū)嵤┧麄冏约旱能浖渲煤蛿U(kuò)展（即獨(dú)立于 COTS 工具供應(yīng)商）。為了支持這一點(diǎn)，必須隨時(shí)提供適當(dāng)?shù)奈臋n和培訓(xùn)，并支持 Java 等通用編程語(yǔ)言。

圖 5：用于定義線束制造工藝模式的對(duì)話框。

當(dāng)然，IP 保護(hù)并不僅限于工具的可配置性和可擴(kuò)展性。另一個(gè)方面是組織之間的數(shù)據(jù)傳輸，例如 OEM 和供應(yīng)商之間?？赡苡斜匾诓槐┞秾Ｓ袃?nèi)容本身的情況下傳輸專有信息。例如，電氣工程師可能需要傳輸包含可以執(zhí)行的專有仿真模型的電氣設(shè)計(jì)。這種情況的解決方案是對(duì)模型進(jìn)行加密，只有擁有解密密鑰的授權(quán)人員才能查看其實(shí)際工作情況，但其他人員可以執(zhí)行模型。

工程軟件還必須能夠防范惡意活動(dòng)，例如故意盜竊 IP。所有工具和它們運(yùn)行的環(huán)境，無(wú)論是 COTS 還是內(nèi)部，都應(yīng)采取對(duì)策來(lái)檢測(cè)和修復(fù)漏洞。在這種情況下，COTS 供應(yīng)商可以提供卓越的能力，因?yàn)樗麄冊(cè)谲浖こ谭矫婢哂忻鞔_的核心競(jìng)爭(zhēng)力，包括對(duì)最新安全技術(shù)的認(rèn)識(shí)，例如數(shù)據(jù)庫(kù)之間的安全通信。

最后，管理組織內(nèi)的用戶訪問(wèn)權(quán)限非常重要。員工可能被分配到一個(gè)項(xiàng)目，但受到另一個(gè)項(xiàng)目的限制。例如，一家航空航天公司的員工可能被分配到軍事或民用項(xiàng)目，并且對(duì)軍事項(xiàng)目的訪問(wèn)受到嚴(yán)格控制?，F(xiàn)代 COTS 軟件解決方案具有可配置的權(quán)限，僅允許個(gè)別用戶或用戶組訪問(wèn)或確實(shí)可見某些項(xiàng)目。

COTS 軟件可以通過(guò)可配置性、可擴(kuò)展性、安全技術(shù)和功能的組合在這些領(lǐng)域中的每一個(gè)領(lǐng)域提供適當(dāng)?shù)?IP 保護(hù)。

趨勢(shì)表明 COTS 占主導(dǎo)地位

許多行業(yè)都面臨著“制造或購(gòu)買”的決定。就工程軟件而言，趨勢(shì)很明顯：COTS 供應(yīng)商的市場(chǎng)份額不斷增長(zhǎng)，內(nèi)部軟件和非專業(yè)工具的減少幾乎到了滅絕的地步。通常，會(huì)出現(xiàn)一組占主導(dǎo)地位的 COTS 供應(yīng)商，通常由相鄰供應(yīng)商的生態(tài)系統(tǒng)補(bǔ)充。這些大型供應(yīng)商能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗麄兊氖杖胱阋灾С种匾拈_發(fā)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)保持盈利。這意味著 COTS 平臺(tái)在技術(shù)上變得非常強(qiáng)大，使得內(nèi)部開發(fā)在經(jīng)濟(jì)上沒有吸引力。此時(shí)，創(chuàng)新和戰(zhàn)略業(yè)務(wù)重點(diǎn)等因素也開始發(fā)揮作用，進(jìn)一步降低了內(nèi)部開發(fā)的價(jià)值。

其他領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)歷了從內(nèi)部到 COTS 軟件解決方案的過(guò)渡，包括：

3D 機(jī)械 CAD：Siemens Digital Industries Software、Dassault Systèmes 和 PTC 已成為主要的 COTS 供應(yīng)商。

IC 設(shè)計(jì)：Mentor Graphics（現(xiàn)為 Siemens 的一部分）、Cadence 和 Synopsys 已成為主要的 COTS 供應(yīng)商。

企業(yè)資源規(guī)劃：SAP、Microsoft 和 Oracle 已成為主要的 COTS 供應(yīng)商。

在所有這三種情況下，現(xiàn)在只能在最深?yuàn)W的情況下證明內(nèi)部開發(fā)是合理的。

這種模式顯然在 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域上演。內(nèi)部應(yīng)用程序正在被 COTS 工具所取代，規(guī)模經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)導(dǎo)致更有效的 COTS 產(chǎn)品正在順利進(jìn)行。例如，全球十大汽車 OEM 中的所有 10 家現(xiàn)在都將 COTS 工具作為其電氣設(shè)計(jì)環(huán)境的核心?，F(xiàn)在，內(nèi)部軟件很少能最好地支持原理圖捕獲等任務(wù)，而配置控制、成本計(jì)算和線束制造工程等主題正朝著這個(gè)方向迅速發(fā)展。

E/E 領(lǐng)域最近的一個(gè)例子是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。這通常是使用內(nèi)部開發(fā)的定制電子表格宏來(lái)完成的，隨著新協(xié)議的出現(xiàn)，這些宏難以維護(hù)和升級(jí)。然后通過(guò)基于硬件的測(cè)試來(lái)補(bǔ)充這些測(cè)試，這些測(cè)試很難針對(duì)最壞的情況進(jìn)行全面測(cè)試。現(xiàn)在可以使用復(fù)雜的 COTS 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具，提供基于規(guī)則的自動(dòng)化、時(shí)序分析和驗(yàn)證（圖 6）。

隨著公司定制流程以滿足其特定需求，輕松實(shí)施定制和維護(hù)仍然是 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域的一項(xiàng)強(qiáng)烈要求。雖然知識(shí)產(chǎn)權(quán)的獲取和保護(hù)在某些領(lǐng)域仍然至關(guān)重要，尤其是利用制造業(yè)，但這一廣泛趨勢(shì)既反映了良好實(shí)踐在各行業(yè)中遷移的趨勢(shì)，也反映了對(duì)工程創(chuàng)新等核心競(jìng)爭(zhēng)力的更加關(guān)注。

圖 6：COTS 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具。

結(jié)論

有幾個(gè)因素會(huì)影響“制造或購(gòu)買”分析。所有這些因素都適用于在 COTS 和內(nèi)部 E/E 系統(tǒng)開發(fā)軟件之間做出決定。在 E/E 領(lǐng)域，現(xiàn)在的決定通常是“購(gòu)買”。COTS 工具被廣泛部署，主要受其成本優(yōu)勢(shì)和成熟度驅(qū)動(dòng)，包括支持輕松定制和 IP 保護(hù)的機(jī)制。這些功能可幫助公司應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，例如安全性和更加專注于業(yè)務(wù)的渴望。這種趨勢(shì)與在其他領(lǐng)域觀察到的模式相匹配。隨著規(guī)模經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步積累，它可能會(huì)加速，使 COTS 供應(yīng)商能夠提供更強(qiáng)大的產(chǎn)品。隨著 COTS 工具的激增，熟悉的用戶和相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的骨干也將增長(zhǎng)，進(jìn)一步降低了專有軟件開發(fā)的吸引力。

審核編輯：郭婷