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摘 要：通过对数字化研发云服务平台建设的功能分析，阐述在云服务、科研项目管理、科研过程集成管理等方面的功能需求，探讨如何建设基于数字模型的多学科协同工作的数字化研发体系。
关键词：云服务；科研项目；研发体系；过程流程化；经验知识化
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0289-02
1 前 言
当前，中国制造业面临转型升级的巨大挑战，急需大幅度提高产品自主创新研发能力，这种需求对于以军工为代表的装备制造业而言，关系到能否在未来更好的承担国家赋予的使命，而对主要面向民用市场的广大中小制造业企业而言，则直接关系到未来的生死存亡。
数字化研发云服务平台是数字化研发体系建设的技术基础，提供科研项目资源管理，科研流程及经验的信息化管理，以及产品研发的数字化和虚拟化仿真应用管理，是加快科研周期，降低研发试制成本的技术手段。基于数字模型的多学科协同工作的数字化研发体系建设，是装备制造企业科研建设发展的方向。
本文通过对数字化研发云服务平台涉及的云平台、科研项目管理、设计/仿真过程集成管理等系统建设的探讨，阐述企业在建设数字化研发体系需要关注的功能需求。
2 数字化研发体系
数字化研发体系建设的核心，是基于贯穿产品设计、工艺设计、工装设计、生产制造和产品质检的数模定义，在产品制造和检验测试中，由设计数模分别派生出工艺数模和检验数模，使数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主、以三维实体模型数模为辅的制造方法，是企业实现无图化、无纸化、数字化制造的基础。数字化研发体系包括：
研发过程管理：实现研发过程的流程化和标准化管理，使得复杂问题简单化，简单问题标准化，标准问题流程化；时间域的并行化，空间域的一体化。并作为数字化研发体系的管控中枢，实现管理层与执行层的信息协同。
研发数据管理：建立科研数据的存储和使用规范，保障各种科研数据（标准数据，知识数据和产品数据）在各个科研应用系统中的交换和共享。
研发工具管理：在统一规范的数模定义的基础上，实现研发设计、仿真/验证、生产加工等工具软件对产品数模的共享，并利用工具软件自带的自动化编程工具，实现研发流程的模板化、研发经验的知识化管理。
3 云平台
对广大中小制造企业而言，专业技术人才的缺乏，科研投入资金的不足，是企业长期存在的主要问题。国家对此提出了军民融合发展的战略措施，充分发挥军工装备制造企业的技术、人才、设备及产业资源优势，带动相关产业链中大量中小制造企业科研水平的提升，通过云平台提供设计、仿真和制造等一系列协同服务，打通军民融合通道，提高资源共享水平。云平台实现的功能如下：
（1）以“平台即服务（PaaS）”、“软件即服务（SaaS）”形式，提供低成本的产品研发项目全生命周期管理服务。提供产品协同设计、仿真、工艺设计、试制、试验综合管理解决方案，提供应用高端CAD、CAE、EDA等软件进行产品设计和分析仿真的能力；
（2）提供知识模型库的建库共享服务。在项目管控、设计、仿真、工艺、试制、试验等领域，实现个人知识组织化、隐性知识显性化，促进企业知识积累、分享和有效重用，为创新提供知识积累基础，同时，消除各个科研应用系统之间的信息孤岛，形成高效协作环境；
（3）提供科研人力资源的协同管理服务。为企业与各领域的优秀人力资源充分发挥创新能力、贡献社会、创造价值，提供合法、规范化的途径，为创客加盟提供可能，为企业提供可外包的科研人力资源来源，便于提升企业的资源整合能力，使得某些单纯依靠自身力量无法完成的创新性产品研制活动，得以通过资源整合来完成；
（4）提供企业科研产品的配套管理服务。为企业提升自身与产业的融合能力，方便的寻觅并建立更广泛的产业合作伙伴关系，并基于信息化手段打通供应链上下游关系，促进自身产品销售市场和销量的拓展、并更广泛的获取可选择适配的原材料、元器件及配套产品。
4 科研项目管理
科研项目管理系统，作为数字化研发体系的管控中枢，实现管理层与执行层的信息协同，实现科研过程的流程化和标准化管理，实现各种科研资源组织、协调管理，实现企业项目管控能力的持续积累和提升。科研项目管理实现的功能如下：
（1）提供面向项目生命周期中各类要素的综合管控功能，包括：资源管理、项目计划管理、项目计划执行和进度管理、项目产出物及文档管理、项目合同管理、项目资金管理、项目信息快速统计与分析、多项目信息综合查询等。
（2）实现项目管理过程的业务流程自动化，并将计划、产出物及文档、合同、资金等要素以项目计划及其执行过程为核心枢纽关联起来。基于业务流程驱动能力，方便的与其它信息系统（如设计/仿真集成管理系统、PDM系统、ERP系统、MES系统等）集成。
（3）提供了诸如业务流程模板库等一系列开放的非编程定制功能，方便积累和重用与项目管控相关的各类业务流程、数据格式、专用统计查询方法，并对项目管理规范、标准、知识和经验进行有效的整合。
5 研发过程集成管理
面向装备制造业的支持复杂产品跨专业、多学科协同设计/仿真的集成管理系统，实现制造企业产品研发过程的集成管理。梳理研发工具软件的使用经验，实现数字化产品研发的过程管理流程化，研发任务执行的知識经验模板化，形成企业产品研发的知识库，便于企业新人的培养和产品研发的数字化过程迭代，降低产品研发成本，提升研发产品质量，缩短产品研发周期。研发过程集成管理实现的功能如下：
（1）针对研发产品生命周期中的关键设计环节：总体方案设计、子系统/部件原理设计、详细设计、基于详细设计模型的虚拟样机分析仿真等阶段，提供业务流程和过程数据管理工具，并支持与产品需求分析过程，以及产品试制、试验验证过程的衔接。通过统一规范的数模流转管理，实现对数字化研发设计/仿真、试验数据（TDM）、仿真数据（SDM）等应用系统的集成管理。
（2）提供多种用于积累、继承和重用各类产品设计/仿真流程、规范准则、工具软件及其使用方法、经验参数和参考模型等研发能力要素的建库管理功能，并提供各类研发能力要素的关联管理功能，以便将研发能力要素按需推送给对应的设计/仿真任务，实现关联重用；
（3）实现对研发产品系统总体和各子系统/分机/部件的架构组成定义、指标分解和关键参数选取，建立并管理产品参数级的对象模型，并以此为基础支持设计人员完成各专业设计/仿真流程的规划、任务分发、以及任务执行和应用程序驱动调用，实时管理设计/仿真迭代执行过程和数据。
（4）采用混合建模、参数化设计、直接建模、特征造型功能、三维标注以及产品设计动态导航技术，对产品模型进行统一梳理，归类、优化、规范，并制成常用模板库，设置参数驱动功能，形成企业知识库。
（5）提供科研产品的模块规划、分发的设计/仿真任务，并为其提供任务执行和应用程序调用环境，自动准备应用程序所需的输入数据并自动管理其输出数据；实现任务自动实时提醒、自动递推和灵活迭代执行，维系多专业设计团队在设计/仿真迭代过程中的协作关系。
（6）使结构专业设计人员可以方便地接收来自其它专业的设计数据，作为结构设计的输入或约束条件；为结构专业设计团队提供多人协作、数据共享的设计环境，支持自顶向下和自底向上的模式，进行不同结构方案、不同零部件的多人并行设计和装配引用；能够将结构模型提交给后续分析仿真流程，并可以获取到分析仿真的反馈结果；从而衔接原理设计、结构设计和基于结构的分析仿真过程。
6 总 结
通过对数字化研发云服务平台建设所涉及的云平台、科研项目管理、设计/仿真过程集成管理等系统的功能实现描述，明确了制造型企业在数字化研发体系建设中需要实现的技术和管理功能。利用数字化研发云服务平台的协同、共享、存储和计算等技术特点，可以实现企业设计能力的知识化和流程化。利用平台的多租户应用模式，将为企业节省大量的研发系统平台建设和维护成本，加快企业在新形式下的转型升级。
收稿日期：2018-4-18
作者简介：张有义（1969-），男，工程师，本科，主要从事IT技术服务工作。
关键词：云服务；科研项目；研发体系；过程流程化；经验知识化
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0289-02
1 前 言
当前，中国制造业面临转型升级的巨大挑战，急需大幅度提高产品自主创新研发能力，这种需求对于以军工为代表的装备制造业而言，关系到能否在未来更好的承担国家赋予的使命，而对主要面向民用市场的广大中小制造业企业而言，则直接关系到未来的生死存亡。
数字化研发云服务平台是数字化研发体系建设的技术基础，提供科研项目资源管理，科研流程及经验的信息化管理，以及产品研发的数字化和虚拟化仿真应用管理，是加快科研周期，降低研发试制成本的技术手段。基于数字模型的多学科协同工作的数字化研发体系建设，是装备制造企业科研建设发展的方向。
本文通过对数字化研发云服务平台涉及的云平台、科研项目管理、设计/仿真过程集成管理等系统建设的探讨，阐述企业在建设数字化研发体系需要关注的功能需求。
2 数字化研发体系
数字化研发体系建设的核心，是基于贯穿产品设计、工艺设计、工装设计、生产制造和产品质检的数模定义，在产品制造和检验测试中，由设计数模分别派生出工艺数模和检验数模，使数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主、以三维实体模型数模为辅的制造方法，是企业实现无图化、无纸化、数字化制造的基础。数字化研发体系包括：
研发过程管理：实现研发过程的流程化和标准化管理，使得复杂问题简单化，简单问题标准化，标准问题流程化；时间域的并行化，空间域的一体化。并作为数字化研发体系的管控中枢，实现管理层与执行层的信息协同。
研发数据管理：建立科研数据的存储和使用规范，保障各种科研数据（标准数据，知识数据和产品数据）在各个科研应用系统中的交换和共享。
研发工具管理：在统一规范的数模定义的基础上，实现研发设计、仿真/验证、生产加工等工具软件对产品数模的共享，并利用工具软件自带的自动化编程工具，实现研发流程的模板化、研发经验的知识化管理。
3 云平台
对广大中小制造企业而言，专业技术人才的缺乏，科研投入资金的不足，是企业长期存在的主要问题。国家对此提出了军民融合发展的战略措施，充分发挥军工装备制造企业的技术、人才、设备及产业资源优势，带动相关产业链中大量中小制造企业科研水平的提升，通过云平台提供设计、仿真和制造等一系列协同服务，打通军民融合通道，提高资源共享水平。云平台实现的功能如下：
（1）以“平台即服务（PaaS）”、“软件即服务（SaaS）”形式，提供低成本的产品研发项目全生命周期管理服务。提供产品协同设计、仿真、工艺设计、试制、试验综合管理解决方案，提供应用高端CAD、CAE、EDA等软件进行产品设计和分析仿真的能力；
（2）提供知识模型库的建库共享服务。在项目管控、设计、仿真、工艺、试制、试验等领域，实现个人知识组织化、隐性知识显性化，促进企业知识积累、分享和有效重用，为创新提供知识积累基础，同时，消除各个科研应用系统之间的信息孤岛，形成高效协作环境；
（3）提供科研人力资源的协同管理服务。为企业与各领域的优秀人力资源充分发挥创新能力、贡献社会、创造价值，提供合法、规范化的途径，为创客加盟提供可能，为企业提供可外包的科研人力资源来源，便于提升企业的资源整合能力，使得某些单纯依靠自身力量无法完成的创新性产品研制活动，得以通过资源整合来完成；
（4）提供企业科研产品的配套管理服务。为企业提升自身与产业的融合能力，方便的寻觅并建立更广泛的产业合作伙伴关系，并基于信息化手段打通供应链上下游关系，促进自身产品销售市场和销量的拓展、并更广泛的获取可选择适配的原材料、元器件及配套产品。
4 科研项目管理
科研项目管理系统，作为数字化研发体系的管控中枢，实现管理层与执行层的信息协同，实现科研过程的流程化和标准化管理，实现各种科研资源组织、协调管理，实现企业项目管控能力的持续积累和提升。科研项目管理实现的功能如下：
（1）提供面向项目生命周期中各类要素的综合管控功能，包括：资源管理、项目计划管理、项目计划执行和进度管理、项目产出物及文档管理、项目合同管理、项目资金管理、项目信息快速统计与分析、多项目信息综合查询等。
（2）实现项目管理过程的业务流程自动化，并将计划、产出物及文档、合同、资金等要素以项目计划及其执行过程为核心枢纽关联起来。基于业务流程驱动能力，方便的与其它信息系统（如设计/仿真集成管理系统、PDM系统、ERP系统、MES系统等）集成。
（3）提供了诸如业务流程模板库等一系列开放的非编程定制功能，方便积累和重用与项目管控相关的各类业务流程、数据格式、专用统计查询方法，并对项目管理规范、标准、知识和经验进行有效的整合。
5 研发过程集成管理
面向装备制造业的支持复杂产品跨专业、多学科协同设计/仿真的集成管理系统，实现制造企业产品研发过程的集成管理。梳理研发工具软件的使用经验，实现数字化产品研发的过程管理流程化，研发任务执行的知識经验模板化，形成企业产品研发的知识库，便于企业新人的培养和产品研发的数字化过程迭代，降低产品研发成本，提升研发产品质量，缩短产品研发周期。研发过程集成管理实现的功能如下：
（1）针对研发产品生命周期中的关键设计环节：总体方案设计、子系统/部件原理设计、详细设计、基于详细设计模型的虚拟样机分析仿真等阶段，提供业务流程和过程数据管理工具，并支持与产品需求分析过程，以及产品试制、试验验证过程的衔接。通过统一规范的数模流转管理，实现对数字化研发设计/仿真、试验数据（TDM）、仿真数据（SDM）等应用系统的集成管理。
（2）提供多种用于积累、继承和重用各类产品设计/仿真流程、规范准则、工具软件及其使用方法、经验参数和参考模型等研发能力要素的建库管理功能，并提供各类研发能力要素的关联管理功能，以便将研发能力要素按需推送给对应的设计/仿真任务，实现关联重用；
（3）实现对研发产品系统总体和各子系统/分机/部件的架构组成定义、指标分解和关键参数选取，建立并管理产品参数级的对象模型，并以此为基础支持设计人员完成各专业设计/仿真流程的规划、任务分发、以及任务执行和应用程序驱动调用，实时管理设计/仿真迭代执行过程和数据。
（4）采用混合建模、参数化设计、直接建模、特征造型功能、三维标注以及产品设计动态导航技术，对产品模型进行统一梳理，归类、优化、规范，并制成常用模板库，设置参数驱动功能，形成企业知识库。
（5）提供科研产品的模块规划、分发的设计/仿真任务，并为其提供任务执行和应用程序调用环境，自动准备应用程序所需的输入数据并自动管理其输出数据；实现任务自动实时提醒、自动递推和灵活迭代执行，维系多专业设计团队在设计/仿真迭代过程中的协作关系。
（6）使结构专业设计人员可以方便地接收来自其它专业的设计数据，作为结构设计的输入或约束条件；为结构专业设计团队提供多人协作、数据共享的设计环境，支持自顶向下和自底向上的模式，进行不同结构方案、不同零部件的多人并行设计和装配引用；能够将结构模型提交给后续分析仿真流程，并可以获取到分析仿真的反馈结果；从而衔接原理设计、结构设计和基于结构的分析仿真过程。
6 总 结
通过对数字化研发云服务平台建设所涉及的云平台、科研项目管理、设计/仿真过程集成管理等系统的功能实现描述，明确了制造型企业在数字化研发体系建设中需要实现的技术和管理功能。利用数字化研发云服务平台的协同、共享、存储和计算等技术特点，可以实现企业设计能力的知识化和流程化。利用平台的多租户应用模式，将为企业节省大量的研发系统平台建设和维护成本，加快企业在新形式下的转型升级。
收稿日期：2018-4-18
作者简介：张有义（1969-），男，工程师，本科，主要从事IT技术服务工作。