關(guān)于電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)思路的探討

王浩 黃志華 聶國健 鄭麗香 楊云 于迪 李欣榮

[摘? ? 要]? 針對當(dāng)前國內(nèi)電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)中存在的數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)應(yīng)用欠缺等問題，以電子元器件“研、用、管”各方的實際需求為基礎(chǔ)，從數(shù)據(jù)資源體系構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集與規(guī)范化、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用三方面入手，對電子元器件全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)資源的建設(shè)思路進(jìn)行了探討，為行業(yè)質(zhì)量監(jiān)管與提升、數(shù)據(jù)共享與交流、數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)的實現(xiàn)提供了理論支撐。

[關(guān)鍵詞] 電子元器件;數(shù)據(jù)資源建設(shè);質(zhì)量數(shù)據(jù)管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 078

[中圖分類號] TP274? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）01- 0196- 04

0? ? ? 引? ? 言

電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)是裝備研制前期指導(dǎo)器件選型的關(guān)鍵輸入，是裝備研制過程中設(shè)計改進(jìn)的依據(jù)，是支撐行業(yè)主管部門頂層行業(yè)把控的根本源頭。電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源的建設(shè)，充分利用質(zhì)量數(shù)據(jù)，是保障裝備質(zhì)量最佳途徑之一。然而，當(dāng)前國內(nèi)電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)分散、孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，數(shù)據(jù)分析研究與應(yīng)用不足，導(dǎo)致裝備在實際使用過程中故障頻發(fā)、裝備的質(zhì)量提升受限，為此，通過電子元器件全壽命質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用研究的實施，可保障裝備任務(wù)成功性、維護(hù)國家安全。

國外在電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)方面已經(jīng)積累了豐富的理論成果與實踐經(jīng)驗。美國可靠性信息分析中心（RIAC，Reliability Information Analysis Center）通過收集、分析并加工部件和系統(tǒng)的通用質(zhì)量特性資料，為美國國防部和工業(yè)界系統(tǒng)研發(fā)制造與監(jiān)管提供支撐;美國航空工業(yè)協(xié)會（AIAA，American Institute of Aeronautics and Astronautics）通過信息交流平臺的建立，收集并發(fā)布了航天航空領(lǐng)域政策建議、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)行業(yè)信息;美國政府與工業(yè)界數(shù)據(jù)交換網(wǎng)（GIDEP，Government/Industry Data Exchange Program）由政府與工業(yè)界聯(lián)合建立，通過共享產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)研究、開發(fā)、生產(chǎn)等階段的技術(shù)信息，支撐裝備研制單位加強(qiáng)系統(tǒng)和器件的質(zhì)量可靠性，有效降低了資源和時間成本。

隨著裝備建設(shè)對電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)的需求，國內(nèi)相關(guān)單位相繼建立了電子元器件數(shù)據(jù)資源平臺，代表性的諸如“電子元器件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺”“電子元器件綜合優(yōu)選及數(shù)據(jù)共享平臺”和“賽寶電子元器件數(shù)據(jù)平臺”，各平臺提供的質(zhì)量數(shù)據(jù)大多是產(chǎn)品基本數(shù)據(jù)，很少有諸如故障數(shù)據(jù)、失效數(shù)據(jù)和認(rèn)證數(shù)據(jù)等質(zhì)量數(shù)據(jù)，所建平臺的數(shù)據(jù)范圍小、類型單一，數(shù)據(jù)量也不足以支撐電子元器件全壽命周期設(shè)計工作，且各平臺相互獨立未進(jìn)行有效串聯(lián)，數(shù)據(jù)資源分散、共享和應(yīng)用缺乏的問題仍未得到有效解決。基于此，本文提出電子元器件全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)思路，給出質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)的整體工作框架及落實方案建議，以數(shù)據(jù)的集中收集、統(tǒng)一管理和應(yīng)用為目的，彌補(bǔ)國內(nèi)行業(yè)數(shù)據(jù)整合、管理與應(yīng)用的空白。

1? ? ? 總體思路框架

電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)可從數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)、數(shù)據(jù)采集與規(guī)范化、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用三個方面迭代開展，如圖1所示。數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)是數(shù)據(jù)資源建設(shè)的基石，在開展此項工作時應(yīng)梳理電子元器件在全壽命周期內(nèi)研制、管理與使用方的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀及需求，明確質(zhì)量數(shù)據(jù)類型及來源，以解決要收集哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從何處收集的問題;數(shù)據(jù)采集與規(guī)范化應(yīng)建立數(shù)據(jù)采集機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的交互，此外還需規(guī)范數(shù)據(jù)的屬性定義、格式等采集要求;數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用要依據(jù)各方的數(shù)據(jù)需求，利用數(shù)據(jù)處理與分析方法，建立合適的應(yīng)用模式，形成質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

2? ? ? 數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)

數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)是電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)的基礎(chǔ)，是保障質(zhì)量數(shù)據(jù)規(guī)范整合、共享交互、有效應(yīng)用與服務(wù)的前提，具體可從兩方面開展：電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與需求分析和全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)梳理。

2.1? ?電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與需求分析

電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)的最終目的是利用建立的質(zhì)量數(shù)據(jù)，協(xié)助電子元器件全壽命周期內(nèi)各方業(yè)務(wù)工作質(zhì)量提升、保障裝備的質(zhì)量可靠性。應(yīng)以此為出發(fā)點，開展電子元器件全壽命周期內(nèi)各方的業(yè)務(wù)需求及應(yīng)用場景分析。

電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與需求分析是建立數(shù)據(jù)資源體系的核心工作內(nèi)容，是保證所建質(zhì)量數(shù)據(jù)資源精準(zhǔn)滿足研制、使用與管理各方需求的最有效的手段，能解決需要哪些數(shù)據(jù)的問題。以電子元器件研制單位為例，各研制單位要降低研制成本、提高元器件上機(jī)使用效果，需明確使用單位的選型需求，提前規(guī)劃研制計劃，要提升所研器件質(zhì)量，需對已交付器件的現(xiàn)場使用和失效信息進(jìn)行分析，指導(dǎo)新研電子元器件質(zhì)量提升。表1總結(jié)了電子元器件全壽命周期中研制單位、鑒定檢驗機(jī)構(gòu)、使用和行業(yè)主管部門的質(zhì)量數(shù)據(jù)應(yīng)用場景和數(shù)據(jù)需求。

2.2? ?全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)梳理

在明確各方的應(yīng)用模式與業(yè)務(wù)需求后，應(yīng)著手開展全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)梳理，解決支撐各方業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)“從哪兒來”的問題?；诟鞣劫|(zhì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)主要來源于電子元器件研制生產(chǎn)單位、認(rèn)證檢驗檢測機(jī)構(gòu)、使用單位等，此外部分行業(yè)管理部門也會有少量的質(zhì)量數(shù)據(jù)儲備。例如電子元器件研制生產(chǎn)單位可能提供生產(chǎn)單位信息、電子元器件基礎(chǔ)信息、生產(chǎn)線信息、供貨/采購信息等;認(rèn)證檢驗檢測機(jī)構(gòu)具有各種認(rèn)證信息、鑒定和試驗信息、失效信息等;裝備承制單位具有入所檢驗信息、二篩信息、失效信息等。如圖2所示。

3? ? ? 質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集與規(guī)范化

數(shù)據(jù)不規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一是當(dāng)前制約電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一管理的重要因素。由于當(dāng)前行業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)孤立、分散，各方依據(jù)各自經(jīng)驗制定了不同的企標(biāo)院標(biāo)，導(dǎo)致同一數(shù)據(jù)可能具有多種不同的描述，不利于數(shù)據(jù)的流通與管理;而建立合理的采集交互工作機(jī)制，是保證數(shù)據(jù)長期共享交互的基礎(chǔ)?；诖?，應(yīng)從質(zhì)量數(shù)據(jù)規(guī)范制定、建立合理的采集交互體制機(jī)制、開發(fā)數(shù)據(jù)采集工具三方面保障電子元器件行業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)資源后續(xù)的高效流通與交互。

3.1? ?質(zhì)量數(shù)據(jù)的規(guī)范化

質(zhì)量數(shù)據(jù)的規(guī)范化是保障數(shù)據(jù)采集交互、數(shù)據(jù)應(yīng)用分析的前提，數(shù)據(jù)規(guī)范化是制約國內(nèi)電子元器件質(zhì)量提升的主要限制之一。如圖3所示，應(yīng)通過對相關(guān)技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品手冊等技術(shù)文檔的調(diào)研分析，結(jié)合行業(yè)普遍認(rèn)可的定義和描述，基于全局性、唯一性與合理性等原則，對數(shù)據(jù)的描述給出原則性要求，制定每條數(shù)據(jù)項的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[1]，包括編碼、名稱、類型、隸屬范圍和約束條件等屬性信息，規(guī)范采集、管理與應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)，以此保障數(shù)據(jù)的唯一性與流通性。

3.2? ?數(shù)據(jù)采集

3.2.1? ?采集交互體制機(jī)制建設(shè)

建立合理的采集交互體制機(jī)制是保障數(shù)據(jù)長期穩(wěn)定交互的重要手段。由于電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)主要來源于電子元器件研制生產(chǎn)單位、認(rèn)證檢驗檢測機(jī)構(gòu)、裝備承制單位、使用單位等，涉及面較廣，因此首先需制定質(zhì)量數(shù)據(jù)采集填報要求，明確各方信息填報范圍與要求;其次應(yīng)建立由電子元器件研制單位、認(rèn)證檢驗檢測機(jī)構(gòu)、裝備承制單位、使用單位及相關(guān)管理單位和行業(yè)主管機(jī)關(guān)組成的采集工作體系，所建工作體系中各方應(yīng)按表2所示職責(zé)開展工作。

3.2.2? ?采集工具開發(fā)

采集工具的開發(fā)是提高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集效率的重要手段。開發(fā)采集工具要考慮工作體系各方當(dāng)前的信息化程度，針對性設(shè)計采集工具，以滿足不同信息化程度的數(shù)據(jù)采集。

在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集方面，針對信息化建設(shè)較完善的單位，可設(shè)計與該單位信息管理系統(tǒng)兼容的接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動流轉(zhuǎn);針對信息化建設(shè)一般的單位，可開發(fā)批量導(dǎo)入/出模塊，實現(xiàn)對Excel、Access、SQL等信息的批量導(dǎo)入導(dǎo)出;針對信息化建設(shè)較落后的單位，可制作統(tǒng)一的規(guī)范化電子填報表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的手動輸入。

隨著數(shù)據(jù)的爆炸式增長，數(shù)據(jù)的類型也在逐漸地轉(zhuǎn)變，半結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也在逐漸增長。對于此類數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)采集工具通常會發(fā)生采集效率低、數(shù)據(jù)易丟失的問題，為避免此類事情的發(fā)生，可利用新技術(shù)（如爬蟲技術(shù)等），開發(fā)新型采集工具，提高數(shù)據(jù)采集效率。

4? ? ? 質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用

鑒于全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)類型多、數(shù)量巨大、用戶需求不同的現(xiàn)狀，為實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)有效準(zhǔn)確地提供服務(wù)，可通過相關(guān)數(shù)據(jù)管理平臺的開發(fā)對規(guī)范收集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲、管理與應(yīng)用。平臺開發(fā)可從平臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計與平臺功能模塊設(shè)計兩個方面落實。

4.1? ?數(shù)據(jù)庫設(shè)計

設(shè)計合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的高效存儲，保障數(shù)據(jù)的持續(xù)更新完善和數(shù)據(jù)資源的升級與維護(hù)[2]，以便數(shù)據(jù)的應(yīng)用、共享、查詢和追溯。在開展數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)全面分析支撐數(shù)據(jù)字庫的關(guān)聯(lián)性，充分考慮質(zhì)量數(shù)據(jù)的共享，發(fā)揮質(zhì)量數(shù)據(jù)的集約優(yōu)勢。全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)庫可依據(jù)器件壽命階段分為研制生產(chǎn)子庫、檢驗檢測子庫和使用子庫，并采用“主表—子表”的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模式，以保證各數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理和無縫連接，如圖4所示。

其中，“主表”為器件型號規(guī)格、生產(chǎn)單位等基本信息，“子表”為三類子庫中的質(zhì)量數(shù)據(jù)，主表與子表由元器件ID、表名、主鍵、列名和各種編碼串聯(lián)，以此可確保信息的唯一性。

4.2? ?平臺功能模塊設(shè)計

建議通過數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)服務(wù)兩個模塊的設(shè)計，保障用戶的應(yīng)用需求。

（1）數(shù)據(jù)管理模塊

為實現(xiàn)電子元器件全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)管理模塊可設(shè)置數(shù)據(jù)處理子模塊和數(shù)據(jù)管控子模塊。由于電子元器件全壽命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)類型涉及表格、文檔、圖像等多種形式，常規(guī)數(shù)據(jù)管理方法已不足以處理數(shù)據(jù)存儲與處理過程中發(fā)生的缺失、異常等問題，因此，在數(shù)據(jù)處理子模塊中融合ETL工具，可實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的快速融合，減少處理過程中的人力物力資源;數(shù)據(jù)管控子模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)、保密及用戶管理等常規(guī)功能。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)模塊

數(shù)據(jù)服務(wù)模塊應(yīng)能對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取調(diào)用，融合諸如數(shù)據(jù)推送、基于知識圖譜等先進(jìn)的技術(shù)處理方法或工具后，為各方用戶提供滿足其需求的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。數(shù)據(jù)服務(wù)模塊至少應(yīng)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索與查詢、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等基本功能。

4.3? ?質(zhì)量數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)應(yīng)用是數(shù)據(jù)資源建設(shè)的最終目標(biāo)[3]。當(dāng)前電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源除管理不足、共享不到位之外，還存在數(shù)據(jù)挖掘不深入、應(yīng)用不充分等問題。因此，探索滿足各方需求的應(yīng)用模式，為各方提供有用有效的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，輔助各方選擇更優(yōu)的決策，促進(jìn)電子元器件行業(yè)質(zhì)量提升，是開展質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)的意義。

數(shù)據(jù)產(chǎn)品從某種意義上來講是一種搜索引擎、一種個性化推薦引擎，是把數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析模型和分析決策邏輯嵌套在同一軟件系統(tǒng)中，以自動、準(zhǔn)確、智能的方式發(fā)揮數(shù)據(jù)價值的工具。數(shù)據(jù)產(chǎn)品類型多樣，如報表型、多維分析型（OLAP等）、定制服務(wù)型和使能型產(chǎn)品等，隨著用戶需求的變化，單純的報表型數(shù)據(jù)產(chǎn)品顯得過于蒼白，可視化能力較差，定制服務(wù)型數(shù)據(jù)產(chǎn)品因其可視化良好、針對性強(qiáng)在市場中的優(yōu)勢越來越大。下面以使用單位和行業(yè)主管部門為例，依據(jù)其業(yè)務(wù)需求，粗略提出質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品的思路。

（1）使用單位

通過搭建質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺或系統(tǒng)，開發(fā)融合知識圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法模型的功能服務(wù)模塊，為使用單位提供電子元器件選型服務(wù)是一種較先進(jìn)的策略。輸入產(chǎn)品的功能性能指標(biāo)要求，通過模型推算關(guān)聯(lián)可推送相似要求產(chǎn)品的電子元器件選用情況、電子元器件研制單位選用情況、各電子元器件現(xiàn)場使用過程中失效情況等質(zhì)量信息，支撐使用單位在最優(yōu)的研制單位中選擇質(zhì)量較高的電子元器件，從而可從根本上提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）行業(yè)主管部門

基于行業(yè)主管部門對電子元器件宏觀質(zhì)量水平的把控需求，通過多維統(tǒng)計分析模型，將研制生產(chǎn)、鑒定檢驗及使用過程中產(chǎn)生的鑒定、二篩、DPA合格率及失效模式、失效原因、生產(chǎn)線審查不符合項、管理體系認(rèn)證審查不符合項等質(zhì)量狀態(tài)信息的統(tǒng)計分析，可為行業(yè)主管部門宏觀質(zhì)量形勢分析工作提供數(shù)據(jù)支撐。

5? ? ? 結(jié)? ? 論

本文針對電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)的思路開展了探討，提出了數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)、數(shù)據(jù)規(guī)范與采集、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用三條主線思路，并依次剖析了在質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)過程中各部分應(yīng)開展的關(guān)鍵步驟，可對實際的工程應(yīng)用提供參考。大量有效的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的原材料，因此要保障電子元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)資源建設(shè)能夠落地使用、提升裝備質(zhì)量，需要靠全壽命周期內(nèi)各方的參與，以保障數(shù)據(jù)量足夠支撐能形成準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。此外，為滿足工程實際需求，新方法、新技術(shù)也可用于數(shù)據(jù)資源建設(shè)中，如大數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)挖掘等，對于增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)能力具有促進(jìn)作用。

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