試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需求與設(shè)計

黃琰

摘要：產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造過程中會產(chǎn)生大量的試驗數(shù)據(jù)，而目前企業(yè)對于試驗的管理模式相對落后，試驗數(shù)據(jù)在儲存和利用上都存在著大量問題。通過對試驗項目和試驗數(shù)據(jù)的需求進行分析，設(shè)計了一個試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)和功能模塊。利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了對產(chǎn)品試驗信息、試驗數(shù)據(jù)等的集中管理，提高了試驗數(shù)據(jù)的利用率。

關(guān)鍵詞：試驗數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)管理 需求分析 系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0157-02

在軍工企業(yè)的產(chǎn)品研制過程中，需要對產(chǎn)品的功能、性能、壽命等進行大量試驗，以驗證產(chǎn)品的設(shè)計符合要求。我院現(xiàn)有的試驗管理手段和技術(shù)手段，已經(jīng)明顯不能滿足我院目前對于產(chǎn)品各研制階段的試驗任務(wù)和試驗數(shù)據(jù)管理需求。突出表現(xiàn)為：（1）試驗信息和試驗數(shù)據(jù)的分散管理，存在“數(shù)據(jù)孤島”。（2）試驗任務(wù)和數(shù)據(jù)之間缺乏集成，沒有形成統(tǒng)一的視圖。（3）試驗數(shù)據(jù)的安全性難于保障。（4）試驗數(shù)據(jù)的利用率低，難于形成知識。

鑒于上述分析，企業(yè)迫切需要通過建立試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（簡稱TDM系統(tǒng)），把所有與試驗相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，為企業(yè)提高研制水平、縮短研制周期提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗數(shù)據(jù)管理需求

利用信息化手段進行試驗數(shù)據(jù)管理非常重要。試驗數(shù)據(jù)管理的業(yè)務(wù)需求主要包括以下幾個方面：（1）試驗項目管理：型號試驗任務(wù)結(jié)構(gòu)化管理應(yīng)能夠按照研制階段、產(chǎn)品代號、試驗類型進行分類組織。應(yīng)支持試驗項目過程管理，包括試驗項目創(chuàng)建、相關(guān)數(shù)據(jù)檢索、試驗任務(wù)執(zhí)行情況監(jiān)控等功能。（2）試驗流程管理：通過流程驅(qū)動試驗策劃、執(zhí)行和總結(jié)的全過程，實現(xiàn)對試驗過程的流程化管理。系統(tǒng)應(yīng)能夠提供流程定制、流程執(zhí)行、流程監(jiān)控、歷史流程信息查詢及相關(guān)數(shù)據(jù)查詢等功能。（3）試驗數(shù)據(jù)管理：應(yīng)支持對試驗采集到的所有數(shù)據(jù)以及手工錄入的所有數(shù)據(jù)的管理，包括試驗原始數(shù)據(jù)、過程處理數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)等內(nèi)容。支持對試驗數(shù)據(jù)進行導(dǎo)入、導(dǎo)出、檢索、瀏覽等。（4）數(shù)據(jù)處理分析：具有數(shù)據(jù)分析繪圖功能，支持常用的餅型圖、柱型圖、曲線圖等的繪圖；能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)截取/裁剪、圖形縮放等各種專業(yè)數(shù)據(jù)處理方法；具備算法集成的功能，能夠?qū)⒌谌剿惴ê妥匝兴惴ㄔ谙到y(tǒng)中集成實用。（5）安全性管理：應(yīng)能夠建立合理的用戶及權(quán)限管理機制，并具備系統(tǒng)日志管理功能，滿足安全保密管理要求。

試驗數(shù)據(jù)特點包括：（1）數(shù)據(jù)量超大：單詞試驗數(shù)據(jù)可達GB級別，且每年均需進行數(shù)十次試驗，試驗數(shù)據(jù)需要長期保存。（2）數(shù)據(jù)類型多：試驗類型眾多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式各異，包括二級制文件、文本文件、光測數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、圖片、視頻等類型。（3）數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理程序關(guān)系緊密。

數(shù)據(jù)分析出來需求特點包括：（1）部分數(shù)據(jù)需要較復(fù)雜的格式轉(zhuǎn)換和處理，有些需要增加若干標簽。（2）復(fù)雜的運算有時需要提取不同數(shù)據(jù)文件的參數(shù)完成。（3）需要對不同數(shù)據(jù)文件的同一屬性、多個屬性或者多個數(shù)據(jù)文件進行分析、對比、數(shù)學統(tǒng)計。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

TDM系統(tǒng)采用基于C/S和B/S的三層體系架構(gòu)（如圖1所示），包括：數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)器層和客戶端層。主要的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程都在服務(wù)器端執(zhí)行，而客戶端主要負責數(shù)據(jù)的展示，數(shù)據(jù)庫負責實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲管理。

數(shù)據(jù)庫層采用Oracle 關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

服務(wù)器層包括多個模塊：試驗數(shù)據(jù)管理應(yīng)用服務(wù)器、系統(tǒng)流程應(yīng)用服務(wù)器、Microsoft IIS服務(wù)，另外還包括系統(tǒng)集成接口用于和第三方工具集成。

客戶端層提供了可視化工具和操作界面便于用戶交互。B /S 架構(gòu)的Web 客戶端主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢編輯和數(shù)據(jù)處理，而C /S架構(gòu)的Windows 客戶端主要包括系統(tǒng)設(shè)計管理工具，流程設(shè)計器和數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫建模

TDM系統(tǒng)提供了具有動態(tài)建庫功能的設(shè)計工具Design Studio，允許數(shù)據(jù)庫模型的動態(tài)建立和維護。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型以試驗項目為中心，把試驗任務(wù)、試驗產(chǎn)品、試驗條件和試驗數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，實現(xiàn)在可通過關(guān)聯(lián)關(guān)系進行試驗信息和數(shù)據(jù)的查詢和瀏覽，圖2為試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型圖。系統(tǒng)模型按照統(tǒng)一的試驗管理結(jié)構(gòu)，遵循“型號--階段—試驗項目—試驗信息/數(shù)據(jù)”建立數(shù)據(jù)分類查詢結(jié)構(gòu)樹，定義各個節(jié)點的屬性信息。

3.2 試驗數(shù)據(jù)管理

產(chǎn)品各類型試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理，包括各個試驗數(shù)據(jù)的類別、屬性、數(shù)據(jù)量級、格式、數(shù)據(jù)說明和分析處理方法等。系統(tǒng)建立了結(jié)構(gòu)化管理和非結(jié)構(gòu)化管理兩種管理方式：

（1）結(jié)構(gòu)化管理：對于能夠進行解析的試驗數(shù)據(jù)，以結(jié)構(gòu)化的方式存儲，便于基于系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析，包括數(shù)據(jù)查詢、篩選、標注、繪圖、計算、對比和導(dǎo)出等。

（2）非結(jié)構(gòu)化管理：對于圖片、聲音、錄像、試驗過程的技術(shù)文件（任務(wù)書、試驗大綱、試驗報告等）以及試驗原始數(shù)據(jù)等不需要分解的文件，以非結(jié)構(gòu)化的方式存儲。

3.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出

本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程中，系統(tǒng)提供了兩個操作選擇項：“選擇導(dǎo)入腳本”和“生成導(dǎo)入腳本”。設(shè)計人員可以通過“生成導(dǎo)入腳本”把常用的數(shù)據(jù)（例如：文本文件、二進制文件、XML文件、DAT文件等）導(dǎo)入過程形成腳本記錄下來。設(shè)計人員可以在之后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入時選擇已保存的導(dǎo)入腳本，該腳本能夠自動解析數(shù)據(jù)并完成導(dǎo)入。本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程中提供了數(shù)據(jù)校驗功能進行數(shù)據(jù)校驗操作， 以確保數(shù)據(jù)的正確性、完整性和合法性。數(shù)據(jù)導(dǎo)入也可以通過系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)解析工具（VPG）或自行編程開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，需采用C#開發(fā)，在 Newtera TDM框架上實現(xiàn)。

系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)導(dǎo)出成EXCEL文件和TXT文件，若需要其他分析處理工具可利用的格式，需要通過開發(fā)數(shù)據(jù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)換器。

3.4 數(shù)據(jù)分析處理

試驗數(shù)據(jù)分析繪圖：數(shù)據(jù)分析繪圖功能分在線分析和離線繪圖分析。在線分析功能指設(shè)計人員在Web頁面上可以利用系統(tǒng)本身自帶的數(shù)據(jù)分析功能。離線繪圖分析功能則是利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能把結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以XML文件、CSV文件等格式導(dǎo)出成分析繪圖軟件能夠識別的文件，以離線的方式實現(xiàn)與分析繪圖工具的集成，使這些軟件打開導(dǎo)出數(shù)據(jù)進行分析繪圖。

算法集成：試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供了通用的算法集成接口，可以集成第三方算法和設(shè)計人員的自研算法。通過這種擴展機制，設(shè)計人員可以不斷把所需的算法豐富到平臺中，滿足實際工作的需要。

3.5 數(shù)據(jù)處理軟件管理

建立專用數(shù)據(jù)處理軟件管理庫，按照產(chǎn)品類型、數(shù)據(jù)處理類型等條件進行組織分類，并按軟件版本進行管理，支持在試驗數(shù)據(jù)創(chuàng)建過程中對具體數(shù)據(jù)處理軟件的選擇。

3.6 試驗流程管理

本系統(tǒng)提供了流程設(shè)計客戶端工具（Workflow Studio），允許設(shè)計人員以圖形化方式快速建立所需的所有工作流程， 包括流程節(jié)點，節(jié)點流轉(zhuǎn)路徑、創(chuàng)建任務(wù)、指派任務(wù)責任人、綁定流程中需要的數(shù)據(jù)等。

4 結(jié)語

通過設(shè)計并建設(shè)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對型號研制過程中相關(guān)試驗信息和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理，實現(xiàn)了試驗過程受控，確保了試驗數(shù)據(jù)的完整性、唯一性和安全性，提高了試驗效率和試驗數(shù)據(jù)的利用率，位產(chǎn)品設(shè)計驗證提供了數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

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