許多產(chǎn)品依靠復(fù)雜的電氣/電子 （E/E） 系統(tǒng)來提供其最終用戶功能。

隨著 E/E 內(nèi)容的增長，選擇 GOOD SELECT 支持 E/E 系統(tǒng)開發(fā)的軟件工具已成為一項關(guān)鍵決策。然而，E/E 領(lǐng)域跨越嵌入式軟件編碼、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)驗證和功耗分析等各種學(xué)科，由商用現(xiàn)貨 （COTS） 和內(nèi)部開發(fā)的一次性應(yīng)用程序混合提供服務(wù)。有幾個因素會影響這種“制造”與“購買”的決定。本文介紹了管理人員在分析其工程工具環(huán)境時需要考慮的三個關(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產(chǎn)權(quán) （IP） 保護(hù)。這些領(lǐng)域中的每一個都將幫助管理層權(quán)衡 COTS 與內(nèi)部工具的相對優(yōu)勢，并確定對其組織最有效的決策。

為了優(yōu)化當(dāng)今的 E/E 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，在評估是制造還是購買軟件工具時，以下三個技術(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，并能適應(yīng)每個公司、團(tuán)隊和工程師的特定需求。這是因為E/E領(lǐng)域的某些方面缺乏廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，并且存在許多不同的設(shè)計和工藝流程。對于必須支持多個 OEM 客戶的供應(yīng)商來說尤其如此，每個客戶可能使用不同的數(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，因為路線圖控制更容易。其他需要靈活性的 E/E 域示例包括：

工作流程變體

用戶管理

設(shè)計和制造工藝變化

數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出和報告

仿真、檢查和驗證要求

對象命名

圖形樣式

因此，COTS 工具必須支持高水平的可配置性。如果可以在不訴諸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，并且可以有效地將軟件許可證用于不同的項目。如果無法通過內(nèi)置可配置性實現(xiàn)所需的行為，則需要外部自定義（可擴(kuò)展性）。在這種情況下，工具提供面向未來的應(yīng)用程序編程接口 （API） 至關(guān)重要。通過這種方式，可以以最低或零成本維護(hù)外部自定義。

圖 1 和圖 2 顯示了使用可配置性和可擴(kuò)展性完成的專用行為示例。圖 1 顯示了自定義規(guī)則檢查在原理圖設(shè)計中的應(yīng)用。圖 2 顯示了從同一數(shù)據(jù)集自動生成的線束的兩個圖形表示。

圖 1：自定義設(shè)計規(guī)則檢查的使用。

圖 2：同一線束設(shè)計數(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)境無縫鏈接的能力。對于 E/E 系統(tǒng)開發(fā)，潛在相鄰域的列表非常長。因此，至關(guān)重要的是，COTS工具被設(shè)計為“開放生態(tài)系統(tǒng)”的一部分。除了更明顯的相鄰工程應(yīng)用（如 PLM 和 ALM 解決方案）之外，常見的集成需求還包括用戶身份驗證、工作流和發(fā)布管理、需求工程、功能設(shè)計、3D 機(jī)械 CAD、產(chǎn)品規(guī)劃、軟件集成和測試、服務(wù)文檔和診斷、制造執(zhí)行系統(tǒng)和工廠設(shè)備。支持如此廣泛的企業(yè)集成使 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域能夠為全面的數(shù)字孿生做出貢獻(xiàn)，該孿生對產(chǎn)品本身、制造流程和售后支持的各個方面進(jìn)行建模。

潛在集成模式的數(shù)量幾乎是無限的。雖然存在一些結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)（例如：UML，SysML，F(xiàn)MI），但COTS工具的架構(gòu)必須與未知的第三方環(huán)境集成為核心原則。集成架構(gòu)的性質(zhì)有所不同。一些相鄰的環(huán)境非常普遍，例如領(lǐng)先的 3D 機(jī)械 CAD 平臺，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，由于企業(yè)集成模式種類繁多，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。幸運的是，RESTful 服務(wù)和低 ode 應(yīng)用程序開發(fā)平臺等新技術(shù)使創(chuàng)建無縫混搭變得更加容易。因此，青睞內(nèi)部工具開發(fā)的公司必須不斷熟悉這種技術(shù)發(fā)展。

知識產(chǎn)權(quán)與安全

第三，保護(hù)企業(yè)專有技術(shù)經(jīng)常被引用為拒絕COTS工具而支持內(nèi)部開發(fā)的理由。這種IP的一個簡單例子可能是“我們絕不允許在電氣接頭中使用超過六根電線，因為我們已經(jīng)了解到超過六根是不可靠的”。解決方案是讓COTS工具包括一種機(jī)制，通過該機(jī)制可以私下捕獲IP，同樣重要的是，可以系統(tǒng)地應(yīng)用IP。從技術(shù)上講，這可以通過提供非常豐富的可配置性和可擴(kuò)展性功能來完成。通過這種方式，可以調(diào)整COTS工具的行為，以整合各種獨特的設(shè)計和工藝IP，并將IP隱藏在外界之外。示例如圖 3、4 和圖 5 所示。圖 3 顯示了控制布線合成的定制規(guī)則組的一部分，而這些規(guī)則組又由規(guī)則基元構(gòu)建，如圖 4 所示。這種方法使公司能夠獲得 COTS 解決方案提供的經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新和業(yè)務(wù)重點的好處。

圖 3：接線綜合規(guī)則組的片段。

圖 4：規(guī)則基元示例。

圖 5 顯示了用于定義定制制造工藝模式的對話框，根據(jù)該模式可以生成線束制造工藝樹。類似的技術(shù)可用于詳細(xì)的線束制造成本計算，這是一個特別敏感的商業(yè)主題。

但是，僅提供支持 COTS 軟件可配置性和可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是不夠的。為了支持真正的專有保護(hù)，客戶或其受信任的第三方承包商必須能夠?qū)崿F(xiàn)自己的軟件配置和擴(kuò)展（即獨立于 COTS 工具供應(yīng)商）。為了支持這一點，必須隨時提供適當(dāng)?shù)奈臋n和培訓(xùn)，并支持通用編程語言（如Java）。

圖 5：用于定義線束制造工藝模式的對話框。

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。另一個方面是組織之間的數(shù)據(jù)傳輸，例如在OEM和供應(yīng)商之間。可能需要在不暴露專有內(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執(zhí)行的專有仿真模型的電氣設(shè)計。這種情況的解決方案是加密模型，以便只有擁有解密密鑰的授權(quán)人員才能查看其實際工作，但模型可以由其他員工執(zhí)行。

工程軟件還必須能夠防范惡意活動，例如故意竊取知識產(chǎn)權(quán)。所有工具及其運行環(huán)境，無論是 COTS 還是內(nèi)部，都應(yīng)采用對策來檢測和修復(fù)漏洞。在這種情況下，COTS 供應(yīng)商可以提供卓越的功能，因為他們在軟件工程方面具有明確的核心競爭力，包括對最新安全技術(shù)（如數(shù)據(jù)庫之間的安全通信）的認(rèn)識。

最后，管理組織內(nèi)的用戶訪問權(quán)限非常重要。工作人員可以分配到一個項目，但限制另一個項目。例如，航空航天公司內(nèi)的工作人員可能被分配到軍事或民用項目，對軍事項目的訪問受到嚴(yán)格控制?，F(xiàn)代 COTS 軟件解決方案具有可配置的權(quán)限，僅允許單個用戶或用戶組訪問或?qū)嶋H可見某些項目。

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

趨勢表明 COTS 占主導(dǎo)地位

許多行業(yè)都面臨著“制造或購買”的決定。就工程軟件而言，趨勢很明顯：COTS供應(yīng)商的市場份額不斷增長，內(nèi)部軟件和非專業(yè)工具幾乎已經(jīng)消失。通常，會出現(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)補充。這些大型供應(yīng)商能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，因為他們的收入足以支持重要的開發(fā)團(tuán)隊，同時保持盈利。這意味著COTS平臺在技術(shù)上變得非常強大，使得內(nèi)部開發(fā)在經(jīng)濟(jì)上沒有吸引力。在這一點上，創(chuàng)新和戰(zhàn)略業(yè)務(wù)重點等因素也開始發(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軟件解決方案的過渡，包括：

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

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

企業(yè)資源規(guī)劃：SAP、微軟和甲骨文已成為主要的COTS供應(yīng)商。

在所有三種情況下，內(nèi)部開發(fā)現(xiàn)在只能在最深奧的情況下證明是合理的。

這種模式顯然在 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)揮作用。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)正在順利進(jìn)行，從而產(chǎn)生更有效的 COTS 產(chǎn)品。例如，全球十大汽車 OEM 中的十家現(xiàn)在都將 COTS 工具作為其電氣設(shè)計環(huán)境的核心。原理圖捕獲等任務(wù)現(xiàn)在很少得到內(nèi)部軟件的最佳支持，配置控制、成本計算和線束制造工程等主題正在朝著這個方向迅速發(fā)展。

E/E領(lǐng)域的一個最新例子是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。這通常是使用內(nèi)部開發(fā)的定制電子表格宏來實現(xiàn)的，這些宏難以維護(hù)，并且隨著新協(xié)議的出現(xiàn)而難以升級。然后，這些測試由基于硬件的測試進(jìn)行補充，這些測試很難在最壞的情況下進(jìn)行全面測試。現(xiàn)在可以使用復(fù)雜的 COTS 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和驗證工具，提供基于規(guī)則的自動化、時序分析和驗證（圖 6）。

在 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域，易于實施定制和維護(hù)仍然是一項強烈要求，因為公司需要定制流程以滿足其特定需求。雖然知識產(chǎn)權(quán)捕獲和保護(hù)在某些領(lǐng)域仍然至關(guān)重要，特別是線束制造，但這一大趨勢既反映了良好做法向各行業(yè)遷移的趨勢，也反映了對工程創(chuàng)新等核心競爭力的更加關(guān)注。

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

結(jié)論

有幾個因素會影響“制造或購買”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“購買”。COTS工具被廣泛部署，主要是由于其成本優(yōu)勢和成熟度，包括支持易于定制和IP保護(hù)的機(jī)制。這些功能可幫助公司管理諸如安全性和對更清晰業(yè)務(wù)關(guān)注的渴望等挑戰(zhàn)。這一趨勢與其他領(lǐng)域觀察到的模式相匹配。隨著進(jìn)一步的規(guī)模經(jīng)濟(jì)的積累，它可能會加速，使COTS供應(yīng)商能夠提供更強大的產(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，從而進(jìn)一步降低專有軟件開發(fā)的吸引力。

審核編輯：郭婷