試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要:TDM系統(tǒng)可以幫助企業(yè)客戶搭建統(tǒng)一的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，構(gòu)造完整規(guī)范的試驗(yàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)建庫(kù)、Web頁(yè)面自動(dòng)生成、海量數(shù)據(jù)導(dǎo)入是TDM系統(tǒng)的關(guān)鍵功能。

關(guān)鍵詞:試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理;TDM;動(dòng)態(tài)建庫(kù);Web頁(yè)面自動(dòng)生成;海量數(shù)據(jù)導(dǎo)入

1 背景

試驗(yàn)是產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、直至維修保障過程中必不可少的重要技術(shù)手段，對(duì)于產(chǎn)品的性能、壽命、質(zhì)量以及成本方面都起著至關(guān)重要的作用。試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)管理水平的高低，是一個(gè)企業(yè)或科研單位核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。

經(jīng)過多年的投資建設(shè)，我國(guó)在高科技產(chǎn)品的試驗(yàn)及測(cè)試設(shè)備條件上取得了明顯的改進(jìn)，隨著近年來高科技產(chǎn)品在性能上的要求不斷提高，科研生產(chǎn)任務(wù)日益繁重，與之對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)任務(wù)的種類、數(shù)量和復(fù)雜程度也在不斷增加。現(xiàn)有的試驗(yàn)管理手段和技術(shù)手段，已經(jīng)明顯不能滿足需求。突出表現(xiàn)為試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理之間的不匹配。

由于缺少先進(jìn)適用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理手段，導(dǎo)致科研單位對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的維護(hù)和使用都非常困難，數(shù)據(jù)的完整性、一致性、安全性和可用性也難以保障，更無(wú)法進(jìn)一步挖掘出埋藏在試驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中的知識(shí)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理問題正在成為影響科研效率的新的瓶頸，嚴(yán)重制約了高科技產(chǎn)品的科研生產(chǎn)和創(chuàng)新發(fā)展。

在試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理方面的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散獨(dú)立;(2)試驗(yàn)信息缺乏完整性;(3)試驗(yàn)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化管理;(4)試驗(yàn)信息缺乏完整的管理體系;(5)試驗(yàn)過程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間缺乏集成;(6)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性缺乏整體部署;(7)數(shù)據(jù)利用率低;(8)試驗(yàn)數(shù)據(jù)很難在設(shè)計(jì)、仿真部門利用。

在這種背景下，TDM系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

TDM是Test Data Management的縮寫，其中文含義是試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理。作為產(chǎn)品生命周期管理(PLM)的重要組成部分，TDM系統(tǒng)通過建立企業(yè)內(nèi)部權(quán)威的試驗(yàn)數(shù)據(jù)資源庫(kù)，把企業(yè)所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和所有與試驗(yàn)相關(guān)的信息和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行統(tǒng)一管理，成為企業(yè)提高科研水平、縮短科研周期、降低科研經(jīng)費(fèi)的源動(dòng)力。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理面臨的挑戰(zhàn)

我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理工作的重要性，但是真正開展試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理工作卻不是一件容易的事情，我們面臨著許多困難和挑戰(zhàn)。

2.1 試驗(yàn)易變性

試驗(yàn)具有易變性特點(diǎn)。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集過程中，每次試驗(yàn)的采集通道數(shù)目是變化的，每個(gè)通道采集的數(shù)據(jù)量也是變化的。另外，設(shè)備改造、試驗(yàn)室擴(kuò)展、試驗(yàn)環(huán)境變化等因素會(huì)帶來試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)臺(tái)架、試驗(yàn)儀器、數(shù)據(jù)種類等的變化。因此，傳統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)是無(wú)法滿足這種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求的。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大

隨著科技的發(fā)展和試驗(yàn)重要性的提升，試驗(yàn)的時(shí)間越來越長(zhǎng)，比如:飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連接件的疲勞試驗(yàn)超過1年;試驗(yàn)采集的通道數(shù)越來越多，有的模態(tài)試驗(yàn)通道數(shù)高達(dá)10000個(gè);試驗(yàn)設(shè)備采集速度越來越快，對(duì)于微波試驗(yàn)而言更有高達(dá)1Mbps的儀器設(shè)備;試驗(yàn)過程也越來越復(fù)雜。因此，試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈幾何數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)，這給試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理帶來了很大的難度。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)種類繁多

目前，在國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上試驗(yàn)設(shè)備種類多樣，并且沒有國(guó)際統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)單位存在大量不同的試驗(yàn)設(shè)備的情況下，試驗(yàn)采集的原始數(shù)據(jù)種類也是多種多樣的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的格式差異很大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理并非易事。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵功能

為了滿足試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理的需求和解決各種各樣的問題，TDM系統(tǒng)需要具備很多功能，下面介紹其中幾個(gè)關(guān)鍵功能。

3.1 動(dòng)態(tài)建庫(kù)

允許用戶任意定制自己所需的數(shù)據(jù)庫(kù)模型，包括數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)視圖、數(shù)據(jù)校驗(yàn)規(guī)則和約束條件等內(nèi)容，滿足用戶多種需要，如:調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、組織和查找試驗(yàn)數(shù)據(jù)、增加數(shù)據(jù)校驗(yàn)的條件和規(guī)則等，適應(yīng)用戶不斷變化的試驗(yàn)業(yè)務(wù)需求。

3.2 海量數(shù)據(jù)導(dǎo)入

提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，從各種格式的海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)文件中快速提取目標(biāo)數(shù)據(jù)并且導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)量很大，導(dǎo)入性能是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，一般應(yīng)該達(dá)到在3G/小時(shí)以上。

3.3 Web頁(yè)面自動(dòng)生成

在數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)完成后，TDM系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成完整的Web門戶來供試驗(yàn)人員訪問，提供數(shù)據(jù)錄入、修改、刪除、查看、上傳、下載等常用操作。而且，在用戶根據(jù)業(yè)務(wù)變化而修改數(shù)據(jù)庫(kù)模型時(shí)，TDM系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整Web門戶中的頁(yè)面內(nèi)容。這樣就免除了二次開發(fā)帶來的煩惱。無(wú)論試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生何種變化或者用戶產(chǎn)生何種應(yīng)用需求，都不會(huì)妨礙試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理工作的平穩(wěn)有序的進(jìn)行。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)應(yīng)用

TDM系統(tǒng)可以幫助企業(yè)客戶搭建統(tǒng)一的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，構(gòu)造完整規(guī)范的試驗(yàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。TDM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的核心業(yè)務(wù)應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面。

4.1 試驗(yàn)項(xiàng)目管理

提供完備的試驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)劃管理，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)文件簽轉(zhuǎn)、試驗(yàn)任務(wù)管理、試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢、試驗(yàn)任務(wù)統(tǒng)計(jì)和試驗(yàn)資源配置等管理功能。

4.2 試驗(yàn)流程管理

提供試驗(yàn)流程定制、試驗(yàn)流程執(zhí)行、試驗(yàn)流程監(jiān)控、歷史試驗(yàn)流程查詢和試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢等功能，可以隨時(shí)定制所需的工作流程，如試驗(yàn)準(zhǔn)備工作流程、試驗(yàn)文檔審批流程、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程等。

4.3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)管理

具有相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及單位標(biāo)準(zhǔn))的目錄清單及文件管理功能，在試驗(yàn)過程中可以很方便地提取并查看相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件，并可結(jié)合單位管理程序文件中確定的各種流程來進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。

4.4 試驗(yàn)資源管理

管理與試驗(yàn)相關(guān)的所有資源信息，主要包括試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)原料、試驗(yàn)環(huán)境數(shù)據(jù)、試驗(yàn)件信息、試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試設(shè)備量值溯源信息、試驗(yàn)人員信息、計(jì)量數(shù)據(jù)等。

4.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理

管理試驗(yàn)過程中采集到的所有數(shù)據(jù)以及手工錄入的所有數(shù)據(jù)，包括原始測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)、過程測(cè)量數(shù)據(jù)、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)、試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)、多媒體試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。另外，試驗(yàn)任務(wù)書、試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)報(bào)告等文檔也是系統(tǒng)的管理目標(biāo)。

4.6 數(shù)據(jù)模型管理

實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)建庫(kù)，允許用戶動(dòng)態(tài)建立及維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型，并能夠靈活地定義數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，定義多級(jí)數(shù)據(jù)校驗(yàn)條件和規(guī)則，并進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

4.7 數(shù)據(jù)處理分析

提供數(shù)據(jù)分析繪圖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)各種常用的曲線圖、柱狀圖、餅圖、云圖、等高線圖等繪圖方法;提供原始數(shù)據(jù)回放、曲線裁剪、圖形縮放、數(shù)據(jù)截取、曲線求和等各種專業(yè)數(shù)據(jù)處理方法;提供算法集成功能，可以集成各種第三方算法和自己編制的算法;通過擴(kuò)展機(jī)制，可以不斷把所需的算法豐富到系統(tǒng)平臺(tái)中，滿足實(shí)際工作的需要。數(shù)據(jù)處理分析功能可以便捷定位數(shù)據(jù)并快速完成數(shù)據(jù)分析處理操作，提高工作效率。

4.8 數(shù)據(jù)挖掘和決策支持

提供數(shù)據(jù)挖掘功能，從大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中抽取出潛在的有用信息、模式和趨勢(shì)，在歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上探索出新的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，提高試驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，并對(duì)技術(shù)決策提供支持。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理的前景

TDM系統(tǒng)的應(yīng)用可以帶來試驗(yàn)管理的變革，保障試驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全，實(shí)現(xiàn)多部門之間的數(shù)據(jù)共享和工作協(xié)同，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理水平和利用效率，保存和積累經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，充分挖掘試驗(yàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值，改進(jìn)和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)的TDM市場(chǎng)尚處于起步階段，部分行業(yè)的一些單位已經(jīng)開始嘗試建立TDM系統(tǒng)。盡管TDM市場(chǎng)的成熟尚需時(shí)日，但是TDM系統(tǒng)已經(jīng)被各種行業(yè)的試驗(yàn)和設(shè)計(jì)單位所關(guān)注，TDM市場(chǎng)已經(jīng)呈現(xiàn)出了蓬勃的朝氣。

參考文獻(xiàn)

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