隨著 E/E 內容的增長，選擇支持 E/E 系統開發的軟件工具已成為一項關鍵決策。然而，跨越嵌入式軟件編碼、數據網絡驗證和功率分析等多種學科的 E/E 領域由商業現貨 （COTS） 和內部開發的一次性應用程序的混合物提供服務。 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境時需要考慮的三個關鍵領域：滿足公司需求的靈活性、跨工程和流程環境的企業集成以及安全和知識產權 （IP） 保護。這些領域中的每一個都將幫助管理層權衡 COTS 與內部工具的相對優勢，

為了優化當今的 E/E 系統開發環境，在評估是否制造或購買軟件工具時，這三個技術方面至關重要：

靈活性

首先是靈活性。COTS 工具需要高度靈活并適應每個公司、團隊和工程師的特定需求。這是因為在 E/E 領域的某些方面缺乏廣泛采用的標準，并且因為存在許多不同的設計和工藝流程。對于必須支持多個 OEM 客戶的供應商來說尤其如此，每個客戶都可能使用不同的數據格式。這一挑戰通常被認為是追求內部開發的原因，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

設計和制造過程變化

數據導入、導出和報告

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整開箱即用的行為，則可以最大限度地降低持續維護成本，并且可以將軟件許可證有效地用于不同的項目。如果通過內置可配置性無法實現所需的行為，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用程序編程接口 （API） 至關重要。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則檢查應用于原理圖設計。圖二顯示了從同一數據集自動生成的線束的兩個圖形表示。

圖 1：使用定制的設計規則檢查。

圖 2：相同線束設計數據集的替代圖形表示。

企業集成和全面的數字孿生

下一個關鍵技術能力是企業集成，或與相鄰工程和流程環境無縫鏈接的能力。對于 E/E 系統開發，潛在的相鄰域列表非常長。因此，將 COTS 工具設計為作為“開放生態系統”的一部分運行至關重要。除了 PLM 和 ALM 解決方案等更明顯的相鄰工程應用外，常見的集成需求還包括用戶身份驗證、工作流和發布管理、需求工程、功能設計、3D 機械 CAD、產品規劃、軟件集成和測試、服務文檔和診斷、制造執行系統和工廠設備。

潛在集成模式的數量幾乎是無限的。盡管存在一些結構和標準（例如：UML、SysML、FMI），但 COTS 工具的架構必須以與未知的第三方環境集成作為核心原則。集成架構的性質有所不同。一些相鄰環境非常普遍，例如領先的 3D 機械 CAD 平臺，因此 COTS 供應商提供標準集成產品是有意義的。但是由于大量的企業集成模式，這些工具還必須提供大量的集成掛鉤，例如發布和使用 Web 服務的能力。與軟件擴展一樣，重要的是要考慮利用哪些集成技術，以最小化或消除持續的維護成本。幸運的是，RESTful 服務和低代碼應用程序開發平臺等新技術使創建無縫混搭變得更加容易。因此，有利于內部工具開發的公司必須不斷熟悉這種技術發展。

知識產權與安全

第三，保護企業專有技術經常被認為是拒絕 COTS 工具而支持內部開發的理由。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，可以系統地應用。從技術上講，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。通過這種方式，COTS 工具的行為可以適應各種獨特的設計和工藝 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則甲板的一部分，依次從圖 4 所示的規則原語構建。這種方法使公司能夠從 COTS 解決方案提供的經濟、創新和業務重點中獲益。

圖 4：規則原語的示例。

圖 5 顯示了用于定義定制制造流程模式的對話框，可以根據該模式生成線束制造流程樹。類似的技術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設施是不夠的。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實施他們自己的軟件配置和擴展（即獨立于 COTS 工具供應商）。為了支持這一點，必須隨時提供適當的文檔和培訓，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據傳輸，例如 OEM 和供應商之間。可能有必要在不暴露專有內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行的專有仿真模型的電氣設計。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人員才能查看其實際工作情況，但其他人員可以執行模型。

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境，無論是 COTS 還是內部，都應采取對策來檢測和修復漏洞。在這種情況下，COTS 供應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的認識，例如數據庫之間的安全通信。

最后，管理組織內的用戶訪問權限非常重要。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。現代 COTS 軟件解決方案具有可配置的權限，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、安全技術和功能的組合在這些領域中的每一個領域提供適當的 IP 保護。

趨勢表明 COTS 占主導地位

許多行業都面臨著“制造或購買”的決定。就工程軟件而言，趨勢很明顯：COTS 供應商的市場份額不斷增長，內部軟件和非專業工具的減少幾乎到了滅絕的地步。通常，會出現一組占主導地位的 COTS 供應商，通常由相鄰供應商的生態系統補充。這些大型供應商能夠實現規模經濟，因為他們的收入足以支持重要的開發團隊，同時保持盈利。這意味著 COTS 平臺在技術上變得非常強大，使得內部開發在經濟上沒有吸引力。此時，創新和戰略業務重點等因素也開始發揮作用，進一步降低了內部開發的價值。

其他領域已經經歷了從內部到 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 供應商。

IC 設計：Mentor Graphics（現為 Siemens 的一部分）、Cadence 和 Synopsys 已成為主要的 COTS 供應商。

企業資源規劃：SAP、Microsoft 和 Oracle 已成為主要的 COTS 供應商。

在所有這三種情況下，現在只能在最深奧的情況下證明內部開發是合理的。

這種模式顯然在 E/E 系統領域上演。內部應用程序正在被 COTS 工具所取代，規模經濟的良性循環導致更有效的 COTS 產品正在順利進行。例如，全球十大汽車 OEM 中的所有 10 家現在都將 COTS 工具作為其電氣設計環境的核心。現在，內部軟件很少能最好地支持原理圖捕獲等任務，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展。

E/E 領域最近的一個例子是數據通信網絡設計。這通常是使用內部開發的定制電子表格宏來完成的，隨著新協議的出現，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。現在可以使用復雜的 COTS 網絡設計和驗證工具，提供基于規則的自動化、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 系統領域的一項強烈要求。雖然知識產權的獲取和保護在某些領域仍然至關重要，尤其是利用制造業，但這一廣泛趨勢既反映了良好實踐在各行業中遷移的趨勢，也反映了對工程創新等核心競爭力的更加關注。

圖 6：COTS 數據通信網絡設計和驗證工具。

結論

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 和內部 E/E 系統開發軟件之間做出決定。在 E/E 領域，現在的決定通常是“購買”。COTS 工具被廣泛部署，主要受其成本優勢和成熟度驅動，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對挑戰，例如安全性和更加專注于業務的渴望。這種趨勢與在其他領域觀察到的模式相匹配。隨著規模經濟的進一步積累，它可能會加速，使 COTS 供應商能夠提供更強大的產品。隨著 COTS 工具的激增，熟悉的用戶和相關生態系統的骨干也將增長，進一步降低了專有軟件開發的吸引力。

審核編輯：郭婷