隨著 E/E 內(nèi)容的增長，選擇支持 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，跨越嵌入式軟件編碼、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)驗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)。 有幾個因素會影響這種“制造”與“購買”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。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，

為了優(yōu)化當(dāng)今的 E/E 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，在評估是否制造或購買軟件工具時，這三個技術(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適應(yīng)每個公司、團隊和工程師的特定需求。這是因為在 E/E 領(lǐng)域的某些方面缺乏廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，并且因為存在許多不同的設(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，每個客戶都可能使用不同的數(shù)據(jù)格式。這一挑戰(zhàn)通常被認為是追求內(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：

工作流程變化

用戶管理

設(shè)計和制造過程變化

數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出和報告

模擬、檢查和驗證要求

對象命名

圖形樣式

因此，COTS 工具必須支持高級別的可配置性。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)維護成本，并且可以將軟件許可證有效地用于不同的項目。如果通過內(nèi)置可配置性無法實現(xiàn)所需的行為，則需要外部定制（可擴展性）。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外部定制。

圖 1 和圖 2 顯示了使用可配置性和可擴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。圖二顯示了從同一數(shù)據(jù)集自動生成的線束的兩個圖形表示。

圖 1：使用定制的設(shè)計規(guī)則檢查。

圖 2：相同線束設(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)，潛在的相鄰域列表非常長。因此，將 COTS 工具設(shè)計為作為“開放生態(tài)系統(tǒng)”的一部分運行至關(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證、工作流和發(fā)布管理、需求工程、功能設(shè)計、3D 機械 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。

潛在集成模式的數(shù)量幾乎是無限的。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)的維護成本。幸運的是，RESTful 服務(wù)和低代碼應(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，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。

知識產(chǎn)權(quán)與安全

第三，保護企業(yè)專有技術(shù)經(jīng)常被認為是拒絕 COTS 工具而支持內(nèi)部開發(fā)的理由。此類 IP 的一個簡單示例可能是“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)知道超過六根是不可靠的”。解決方案是 COTS 工具包含一種機制，通過該機制可以私下獲取 IP，并且同樣重要的是，可以系統(tǒng)地應(yīng)用。從技術(shù)上講，這可以通過提供非常豐富的可配置性和可擴展性能力來實現(xiàn)。通過這種方式，COTS 工具的行為可以適應(yīng)各種獨特的設(shè)計和工藝 IP，并將 IP 對外界隱藏。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)則原語構(gòu)建。這種方法使公司能夠從 COTS 解決方案提供的經(jīng)濟、創(chuàng)新和業(yè)務(wù)重點中獲益。

圖 4：規(guī)則原語的示例。

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

然而，僅僅提供支持 COTS 軟件的可配置性和可擴展性的基礎(chǔ)設(shè)施是不夠的。為了支持真正的專有保護，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 Java 等通用編程語言。

圖 5：用于定義線束制造工藝模式的對話框。

當(dāng)然，IP 保護并不僅限于工具的可配置性和可擴展性。另一個方面是組織之間的數(shù)據(jù)傳輸，例如 OEM 和供應(yīng)商之間。可能有必要在不暴露專有內(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以執(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對模型進行加密，只有擁有解密密鑰的授權(quán)人員才能查看其實際工作情況，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，例如故意盜竊 IP。所有工具和它們運行的環(huán)境，無論是 COTS 還是內(nèi)部，都應(yīng)采取對策來檢測和修復(fù)漏洞。在這種情況下，COTS 供應(yīng)商可以提供卓越的能力，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)的認識，例如數(shù)據(jù)庫之間的安全通信。

最后，管理組織內(nèi)的用戶訪問權(quán)限非常重要。員工可能被分配到一個項目，但受到另一個項目的限制。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目，并且對軍事項目的訪問受到嚴格控制。現(xiàn)代 COTS 軟件解決方案具有可配置的權(quán)限，僅允許個別用戶或用戶組訪問或確實可見某些項目。

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

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)工具的減少幾乎到了滅絕的地步。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，因為他們的收入足以支持重要的開發(fā)團隊，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)濟上沒有吸引力。此時，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：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)在只能在最深奧的情況下證明內(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)濟的良性循環(huán)導(dǎo)致更有效的 COTS 產(chǎn)品正在順利進行。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)計環(huán)境的核心。現(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、成本計算和線束制造工程等主題正朝著這個方向迅速發(fā)展。

E/E 領(lǐng)域最近的一個例子是數(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完成的，隨著新協(xié)議的出現(xiàn)，這些宏難以維護和升級。然后通過基于硬件的測試來補充這些測試，這些測試很難針對最壞的情況進行全面測試。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）。

隨著公司定制流程以滿足其特定需求，輕松實施定制和維護仍然是 E/E 系統(tǒng)領(lǐng)域的一項強烈要求。雖然知識產(chǎn)權(quán)的獲取和保護在某些領(lǐng)域仍然至關(guān)重要，尤其是利用制造業(yè)，但這一廣泛趨勢既反映了良好實踐在各行業(yè)中遷移的趨勢，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，主要受其成本優(yōu)勢和成熟度驅(qū)動，包括支持輕松定制和 IP 保護的機制。這些功能可幫助公司應(yīng)對挑戰(zhàn)，例如安全性和更加專注于業(yè)務(wù)的渴望。這種趨勢與在其他領(lǐng)域觀察到的模式相匹配。隨著規(guī)模經(jīng)濟的進一步積累，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，進一步降低了專有軟件開發(fā)的吸引力。

審核編輯：郭婷