試驗數據管理系統的需求與組成

摘 要：通過對試驗數據的產生與使用要求的分析，提出試驗數據管理系統的需求，確定數據管理系統需滿足的目標，初步規劃數據管理系統的各個模塊組成，對各個模塊的功能進行定義。

關鍵詞：試驗數據；管理；需求；系統組成

產品試驗是研發機構和生產部門重要的工作內容，是產品研發、生產制造、直至維修保障過程中必不可少的重要技術手段，對于產品的性能、壽命、質量以及成本方面都起著至關重要的作用，試驗技術水平的高低，是一個企業或科研單位核心競爭力的重要體現。試驗數據的處理、分析以及管理是其中非常重要的一環。

1 試驗數據管理系統的需求

1.1 試驗數據的產生與作用

試驗數據的產生來源于試驗過程中試驗件各類參數的測試，試驗件由于受到載荷、振動以及溫度變化的影響，其自身的應變、位移、溫度分布、加速度等參數會產生變化，通過相應設備對這些參數進行測量與存儲，就產生了大量的試驗數據。

通過對試驗數據進行分析可得到試驗件在試驗過程中不同階段的狀態，獲得試驗件各部位的狀態變化情況，為判別產品是否滿足設計及使用要求提供可靠的試驗依據，為產品的后續研發及制造改進指明方向。

1.2 試驗數據管理系統需求的產生

經過多面的投資建設，我國在各類產品的試驗及測試設備條件上取得了長足的進步，試驗數據呈現以下特點：

1.2.1 試驗數據量大

現在試驗類型越來越多，試驗的時間也越來越長，例如飛機部件的疲勞試驗超過2年；試驗采集的通道數越來越多，大型結構的靜強度及模態試驗的通道數都已經超過1000個；試驗設備采集速度越來越多，瞬態試驗的采樣頻率已經達到20M/S；試驗過程也越來越復雜，因此，試驗產生的數據鏈呈幾何數量級增長，大型的試驗的數據量需要以G計算。

1.2.2 試驗數據種類繁多

目前，在國際和國內市場上產品試驗所采用的試驗設備種類多樣，并且沒有國際統一的數據格式標準，在試驗單位存在大量不同的試驗設備的情況下，試驗采集的原始數據種類也是多種多樣的，試驗數據之間的格式差異很大，增加了數據管理的難度。

現階段在試驗數據管理主要存在以下幾個方面問題：

（1）試驗數據分散獨立，試驗過程及試驗數據之間缺乏集成，試驗信息缺乏完整性。

（2）試驗缺乏標準化管理，缺乏完整的管理體系，試驗數據的安全性缺乏整體部署。

（3）試驗數據利用率低，試驗數據很難再設計、仿真部門使用。如果靠原始的，手工的方式對產品試驗數據進行管理，這樣的過程會非常復雜、成本高、效率低下且極易產生錯誤，因此建立相應的試驗數據管理系統，隨著現代企業的信息化程度越來越高，需將試驗數據管理系統作為整個企業信息化方案的重要組成部分，并同其他IT系統實現信息集成，實現企業內部各種信息的無縫集成，避免形成信息孤島現象。

2 試驗數據管理系統的研發

2.1 數據管理系統需滿足的目標

數據管理系統是將技術數據以結構化記錄的方式保存在數據庫中，才能夠有效利用數據庫系統所提供的各種高效的數據處理功能，充分發揮出技術數據的價值。然而，將各種類型的技術數據文件進行結構化是一個非常復雜的過程，軟件設計上要考慮到很多因素，比如文件解析接口、數據有效性、數據兼容性、導入/導出過程控制等等。在易用性上也要周到的考慮，比如需要提供友好的可視化建模界面、可擴展的數據導入導出接口、自動化的數據轉換操作等等，試驗數據管理系統需要滿足以下目標：

（1）實用性：該系統能真正靈活地應對實際使用中遇到的各種各樣復雜問題，不存在不必要的限制條件來制約系統的應用范疇。使用操作簡單易學，容易被試驗人員所接受，操作界面簡單，降低對用戶的要求，使得用戶專注于數據本身而不是軟件的使用。

（2）可擴展性：試驗人員通過使用圖形化的工具，能自行定義和修改其相關專業的業務需求，系統便能自動調整和適應，而無需計算機軟件工程師的幫助。另外試驗系統中有多種試驗工具，相應的有多種數據格式，并且不斷有新的工具和數據格式出現。因此要允許用戶自行開發某些數據接口，允許不同格式數據之間的快速鏈接與轉換。

（3）靈活性：應能根據用戶的情況不同開發不同的數據管理系統，要考慮到用戶在使用系統時的各種情況。

（4）安全性：滿足對數據安全保密要求極高的需求。提供周密和細致的數據權限控制機制，既能確保數據的安全，又不影響數據的共享。

2.2 數據管理系統的模塊規劃

為實現試驗數據管理系統需滿足的目標，必須對系統的各個模塊進行規劃與定義，系統應包含以下模塊：

2.2.1 試驗項目管理：應提供完備的試驗項目規劃管理，包括試驗任務管理、試驗任務統計和試驗資源配置等管理功能。

2.2.2 試驗資源管理：管理與試驗相關的所有資源信息，主要包括試驗設備、試驗環境記錄、試驗件信息、試驗設備及測試設備校準計量數據、溯源信息、試驗人員信息。

2.2.3 試驗室管理：主要是管理實驗人員、規章制度、論文成果信息、運行考核制度進行統一的管理。

2.2.4 試驗標準及體系管理：具有相關試驗標準（國標、行業標準及企業內部標準）的目錄清單及文件管理，可方便的提取并查看相關標準文件。

2.2.5 試驗流程管理：可以隨時定制所需的工作流程，如試驗文檔審批流程、數據質量控制流程等。包括試驗流程定制、試驗流程執行、試驗流程監控、歷史試驗流程查詢和試驗相關數據查詢等功能。

2.2.6 數據庫模型管理：能實現動態建庫，允許用戶動態建立及維護數據庫模型，并能夠靈活的定義數據之間的關聯關系，定義多級數據校驗條件和規則，能進行自動數據校驗。

2.2.7 試驗數據管理：能夠通過協議獲取實時的試驗數據并入庫，或者自動獲取經篩選或初步處理后的試驗數據并入庫。管理采集到的所有數據以及手工錄入的所有數據，包括原始試驗數據、過程數據、試驗結果數據、試驗分析數據、異常數據和多媒體試驗數據等。

2.2.8 試驗數據分析處理管理：具有數據分析繪圖功能，能夠實現統一的在線繪圖，也能針對不同用戶提供合適的離線繪圖方法；具有算法集成功能，可以集成各種第三方算法和自己編制的算法；通過擴展機制，可以不斷把所需的算法豐富到系統平臺中，滿足實際工作的需要；具有數據挖掘功能，可以從大量的試驗數據中抽取出潛在的有用信息、模式和趨勢，在歷史試驗數據的經驗基礎上探索出新的經驗規律，提高試驗設計能力。

2.2.9 系統管理：系統提供人員管理、角色管理、日志信息管理、權限管理、審核機制，以及數據模型和數據的備份的管理。

3 結束語

試驗數據的管理與分析貫穿于產品的整個生命周期，試驗數據對產品具有極大的支撐作用。試驗數據管理系統能對試驗數據進行有效的管理與分析，能更好的發揮試驗數據的作用，通過試驗數據管理系統可以將海量試驗數據轉化為有用有序信息，進而從信息中提煉出更為寶貴的經驗和知識，從而為科研生產提供指導，為領導決策提供支持，提高研發水平、縮短研發周期、降低研發成本，創新發展目標。

參考文獻

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