我國汽車研發(fā)企業(yè)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設研究

楊方群+車云龍

摘 要：針對當前國內高速發(fā)展的汽車研發(fā)過程產(chǎn)生的大量試驗數(shù)據(jù)進行了分析研究，提出了一種應用IT技術手段，建立一個全周期的、一體化的、高效的試驗業(yè)務綜合管理系統(tǒng)的方案，從而實現(xiàn)整車試驗業(yè)務運行中的人、機、料、法、環(huán)的一體化的閉合管理，提高汽車研發(fā)效率。

關鍵詞：汽車研發(fā)；試驗數(shù)據(jù)；管理

中圖分類號：F27 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.34.028

1 汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

與其它數(shù)據(jù)不同，汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)有自己獨特的特點，具體表現(xiàn)在：

（1）多樣化的數(shù)據(jù)類型：包括圖像、數(shù)字、文字、視頻、音頻等類型數(shù)據(jù)；

（2）數(shù)據(jù)處理過程繁瑣：有實時處理、預處理及后置處理3個數(shù)據(jù)處理過程；

（3）測量參數(shù)多：一個產(chǎn)品的研發(fā)試驗測量參數(shù)高達上萬個；

（4）某些數(shù)據(jù)記錄由幾類數(shù)據(jù)合成。比如溫度和壓力等；

（5）數(shù)據(jù)量很大，不論單個試驗模塊還是整個試驗測試的數(shù)據(jù)量每次到達到幾十G的容量。

隨著現(xiàn)代測控技術的提高，數(shù)據(jù)結構越來越復雜，測量的數(shù)據(jù)量也越來越大。但是一直沒有有效的數(shù)據(jù)管理工具來實現(xiàn)對試驗數(shù)據(jù)的有效管理，大量的試驗數(shù)據(jù)都以各類電子文檔的方式進行保存及共享。這種落后的數(shù)據(jù)管理方式存有根多弊端：

（1）易出錯：試驗數(shù)據(jù)的準確性對試驗至關重要，但是由于在數(shù)據(jù)管理中存在大量的手工操作，難免會出錯誤，影響整個試驗的準確性，造成不良后果。

（2）效率低下：試驗人員從海量的數(shù)據(jù)文件中查找自己需要的試驗數(shù)據(jù)需要花費很多的時間。

（3）數(shù)據(jù)利用率低：試驗室數(shù)據(jù)信息的處理還停留在手工記錄及分析階段，大量試驗數(shù)據(jù)記錄在試驗人員的記錄本上，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的共享，缺乏廣泛而有效的分析和利用。

（4）安全保密性差：以文件方式保存的試驗數(shù)據(jù)容易受到未經(jīng)授權的修改及訪問，使重要數(shù)據(jù)資料的安全性大大降低。

（5）無法進行有效的數(shù)據(jù)分析挖掘工作：在試驗中獲得的試驗數(shù)據(jù)，包含著豐富的信息，簡單的文檔管理無法通過數(shù)據(jù)挖掘去使用那些有價值的信息。

總之，大多數(shù)企業(yè)的試驗數(shù)據(jù)（如試驗質量問題點、試驗原始數(shù)據(jù)等）的存放較為分散，無統(tǒng)一管理平臺，主要存儲于每個工程師的移動電腦中，要進行階段性總結以及數(shù)據(jù)分析時，需要多人協(xié)同進行匯總數(shù)據(jù)并整理與統(tǒng)計，耗時耗力。試驗進度都以試驗場地每日日報形式發(fā)布，這不僅給工程師工作增加沉重負擔，管理層也很難直觀的了解各試驗進度，同時質量監(jiān)理方面進行著重復性的整理、知會工作。

2 汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)概述

試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（TDM）能夠實現(xiàn)全面詳實、科學準確地對試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)記錄及高效管理，實現(xiàn)試驗各環(huán)節(jié)進度的記錄、跟蹤與追朔，并實現(xiàn)各階段的試驗數(shù)據(jù)共享，為大數(shù)據(jù)挖掘提供可靠有效的數(shù)據(jù)基礎。試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過掌控試驗數(shù)據(jù)、規(guī)范試驗流程、試驗全生命周期管理，最終達到數(shù)字化試驗能力、構建知識化工廠，高效的支持科研院所、制造企業(yè)試驗數(shù)據(jù)管理的總目標。

近幾年來，汽車研發(fā)公司在高速的發(fā)展中，投入了大量資源進行產(chǎn)品試驗驗證分析，積累了大量的數(shù)據(jù)和知識，并形成了基本的管理流程和制度，只有對這些數(shù)據(jù)和知識進行有效管理和利用，才能有力地支持整車產(chǎn)品研發(fā)工作。為此汽車研發(fā)企業(yè)迫切需要建立有效的試驗數(shù)據(jù)管理平臺來為試驗提供有效的數(shù)據(jù)支持。

3 系統(tǒng)建設目標

通過流程優(yōu)化、資源整合以及相關聯(lián)信息系統(tǒng)的建立力求打造一個全周期的、一體化的、高效的試驗業(yè)務綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)整車試驗業(yè)務運行中的人、機、料、法、環(huán)的一體化的閉合管理，具體表現(xiàn)為：

（1）全周期的系統(tǒng)。即結合標準和體系ISO/IEC17025，優(yōu)化試驗流程，對所有試驗業(yè)務實施高標準、嚴要求，從試驗委托到數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)全周期的試驗過程和數(shù)據(jù)管理；

（2）一體化的系統(tǒng)。即整合所有系統(tǒng)到同一平臺，實現(xiàn)全方位管理和控制，將以試驗執(zhí)行為主線的與試驗管理相關的所有信息（例如：試驗信息、質量控制、設備管理、能力建設等）進行全面的、系統(tǒng)的、規(guī)范化的管理；

（3）高效的系統(tǒng)。即通過進行電子化的資源整合，實現(xiàn)智能的任務下達、資源調配、信息跟蹤以及交付物反饋等閉環(huán)控制，并通過信息共享提高試驗數(shù)據(jù)的利用率和縮短檢索時間，以及通過設備智能網(wǎng)絡的建立實現(xiàn)遠程監(jiān)控和狀態(tài)推送。

4 建設汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的需求

從汽車研發(fā)試驗業(yè)務出發(fā)，對數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提出了如下的需求：

建立專業(yè)的試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，集中管理試驗分析相關數(shù)據(jù)，并在各業(yè)務環(huán)節(jié)安全共享；

高效的管理不同類型的試驗數(shù)據(jù)，如一維/二維/三維結構化數(shù)據(jù)、模態(tài)數(shù)據(jù)以及非數(shù)值數(shù)據(jù)；

能夠提供來自測試系統(tǒng)數(shù)值數(shù)據(jù)管理的解決方案，實現(xiàn)柔性的數(shù)據(jù)單位換算和數(shù)據(jù)特征的提?。?/p>

提供高效、智能的試驗數(shù)據(jù)的重用方法，以及與數(shù)據(jù)分類相對應的科學數(shù)據(jù)可視化方案；

以試驗對象為核心，并以項目、試驗類型、試驗科目等為條理，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的集中存儲、有序管理、快速定位；

管理各類試驗文檔（標準文件、體系文件、分析報告等），靈活定義交付物文檔類型，并為每一類文檔定義相應的模板；

各類圖片、參數(shù)、BOM結構、文檔的搜索、瀏覽、查看、對比功能，能下載相關圖片、報告，又能對數(shù)據(jù)進行對比分析；

試驗樣品樣件管理，通過狀態(tài)標識樣件的入庫、借閱、查閱、報廢狀態(tài)；

試驗分析業(yè)務流程的管控，支持工作任務分解，跟蹤、監(jiān)控和報告分析執(zhí)行進度；

實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的結果發(fā)布，數(shù)據(jù)應用方面，能夠按照功能等不同要求對數(shù)據(jù)進行橫向對比分析和按照不同試驗類別等進行縱向對比分析；endprint

建立試驗分析的知識庫管理平臺；

系統(tǒng)具體一定的柔性和可擴展性，界面優(yōu)好；數(shù)據(jù)安全可控；用戶操作簡單快捷，具有較好的可維護性。

5 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)的建設工作應該本著“數(shù)據(jù)管理-數(shù)據(jù)應用-業(yè)務優(yōu)化提升”的思路開展，項目優(yōu)先考慮將所有的試驗分析數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)管理，建立江淮統(tǒng)一的試驗數(shù)據(jù)管理平臺。經(jīng)過對現(xiàn)有試驗工作的分析、評估，該系統(tǒng)應包含以下功能：

業(yè)務流程管理：理順相關業(yè)務流程，對流程進行標準化、規(guī)范化，提高工作效率與效能。

試驗業(yè)務流程管理：試驗分析任務管理、數(shù)據(jù)結果發(fā)布等；

樣品數(shù)據(jù)管理：樣品需求管理等；

實物樣件庫流程管理，通過狀態(tài)表示樣件的入庫、借閱、查閱等狀態(tài)；

試驗統(tǒng)一知識庫構建流程定義；

測試測量分析數(shù)據(jù)模板化和標準化定義；

試驗原始數(shù)據(jù)/結構化數(shù)據(jù)/圖片結構/分析模板/BOM/試驗文檔結構等業(yè)務模板化定義；

數(shù)據(jù)創(chuàng)建和導入：建立包含數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、信息反饋等多種輸入角色的工作平臺，以業(yè)務導向，將試驗數(shù)據(jù)快速采集、整理入庫的支持。

支持試驗結果結構化數(shù)據(jù)（如一維/二維/三維數(shù)據(jù)、模態(tài)數(shù)據(jù)等）的快速批量導入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)特征的快速提取和柔性的數(shù)據(jù)單位換算導入

支持規(guī)范化的文檔或報告的創(chuàng)建，實現(xiàn)內容與格式的分離，創(chuàng)建完成后能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)來源與關聯(lián)關系；

分析報告或采集的模板化和標準化，可根據(jù)業(yè)務需要進行擴展；

實現(xiàn)導入模板的定制，支持規(guī)范數(shù)據(jù)內容與樣式分離的導入，及支持江淮現(xiàn)有的數(shù)據(jù)批量導入；

數(shù)據(jù)管理：對相關的試驗原始數(shù)據(jù)、結構化數(shù)據(jù)、試驗任務、文檔、圖片、視頻、參數(shù)、BOM等試驗相關數(shù)據(jù)進行規(guī)范，形成多維度、結構化的統(tǒng)一存儲，方便數(shù)據(jù)查閱、檢索和共享，為產(chǎn)品設計和質量改善提供數(shù)據(jù)支持。

試驗測試、測量、分析的原始結果數(shù)據(jù)管理；

支持試驗的結構化數(shù)據(jù)管理，包括一維/二維/三維數(shù)據(jù)、模態(tài)數(shù)據(jù)等，以試驗分析流程為基礎，結合試驗項目或試驗任務、業(yè)務部門分類、數(shù)據(jù)相關的屬性對數(shù)據(jù)的層次、格式、類型、屬性、參數(shù)、版本等數(shù)據(jù)信息進行規(guī)范與描述，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的有效組織、關聯(lián)及重用，以便查詢與管理；

對于試驗數(shù)據(jù)的結構化模板管理，用戶可基于自定義的試驗數(shù)據(jù)模板結構，根據(jù)不同的試驗業(yè)務需求創(chuàng)建或維護不同模板結構，且可自行擴展。后續(xù)的試驗數(shù)據(jù)收集和積累，可基于預先定義的模板進行，確保試驗數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標準化；

支持試驗的非結構化數(shù)據(jù)管理，包括試驗結果數(shù)據(jù)、匯總報告、過程數(shù)據(jù)、文檔、視頻、圖片、掃描數(shù)據(jù)、BOM等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、清晰的目錄和層次管理、快速獲取；

支持試制試驗車型、系統(tǒng)或總成零部件的BOM結構管理；

實現(xiàn)試驗的樣品/樣件管理，可利用狀態(tài)標識樣品/樣件的入庫、借閱、查閱、報廢等狀態(tài)，且狀態(tài)的切換須通過執(zhí)行不同的審批流程后進行變化；

支持試驗的設備資源管理，按照試驗設備資源類別分類管理，針對試驗設備資源具有完全的分類和庫管理功能，包含：標準設備，夾具， 工裝， 量具，臺架管理，支持試驗規(guī)劃過程中隨時查找設備資源；

單一試驗分析過程數(shù)據(jù)管理和試驗的知識庫管理；

支持不同試驗數(shù)據(jù)管理對象的屬性管理，方便的不同數(shù)據(jù)的預覽、查詢、對比，且支持多種版本文檔和圖片的在線編輯和注解；

支持規(guī)范化的文檔或報告的創(chuàng)建，實現(xiàn)內容與格式的分離，創(chuàng)建完成后能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)來源與關聯(lián)關系；

以試驗任務單為中心將樣品、試驗資源、試驗規(guī)范、試驗大綱、試驗數(shù)據(jù)、試驗報告等不同數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，支持不同試驗數(shù)據(jù)之間，內部數(shù)據(jù)單元之間建立依賴、關聯(lián)關系，支持在后期分析中通過關系進行信息的抽取和利用。

數(shù)據(jù)應用：在系統(tǒng)平臺的基礎上，通過對數(shù)據(jù)屬性的抽取、整合，進行報表查詢與數(shù)據(jù)對比分析，可將結果和數(shù)據(jù)按需組織和分析。

統(tǒng)計分析：數(shù)據(jù)屬性（類型、重量、尺寸、強度等）的統(tǒng)計分析、圖表解釋；統(tǒng)計報表輸出及報表的自由擴展；

比對分析：支持用戶自定義下的多類型的數(shù)據(jù)屬性比較，如優(yōu)缺點比較、重量比較、結構比較屬性等；支持多種模式的對比分析報告輸出，靈活的對比報表的配置擴展；

能夠將試驗分析和數(shù)字化驗證結構進行分析和對比，實現(xiàn)設計和分析的一體化管理；

利用數(shù)據(jù)可視化技術可以將抽象的數(shù)據(jù)以更直觀的方式呈現(xiàn)出來并進行一些后處理，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱含的信息。如將一維數(shù)據(jù)以柱狀圖或表格方式，二維數(shù)據(jù)以折線圖方式，三維數(shù)據(jù)以云圖方式，模態(tài)數(shù)據(jù)以模態(tài)振形3D動畫方式實現(xiàn)。

6 結論

隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)的應用越來越復雜。通過實施本汽車研發(fā)試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，將建立一個全周期、一體化、高效的試驗業(yè)務綜合管理模式，大大提高汽車研發(fā)的效率能力。

參考文獻

[1]楊寧. 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在工程領域的應用[C]. e-works2015產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化，2015.

[2]宋銘利，王素麗. 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 計算機工程與設計，2011.endprint