試驗數據管理系統的應用

摘要:TDM系統可以幫助企業客戶搭建統一的試驗數據管理平臺，構造完整規范的試驗業務系統。動態建庫、Web頁面自動生成、海量數據導入是TDM系統的關鍵功能。

關鍵詞:試驗數據管理;TDM;動態建庫;Web頁面自動生成;海量數據導入

1 背景

試驗是產品研發、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。試驗技術和試驗管理水平的高低，是一個企業或科研單位核心競爭力的重要體現。

經過多年的投資建設，我國在高科技產品的試驗及測試設備條件上取得了明顯的改進，隨著近年來高科技產品在性能上的要求不斷提高，科研生產任務日益繁重，與之對應的試驗任務的種類、數量和復雜程度也在不斷增加?，F有的試驗管理手段和技術手段，已經明顯不能滿足需求。突出表現為試驗測試數據與數據管理之間的不匹配。

由于缺少先進適用的試驗數據管理手段，導致科研單位對試驗數據的維護和使用都非常困難，數據的完整性、一致性、安全性和可用性也難以保障，更無法進一步挖掘出埋藏在試驗數據當中的知識。試驗數據管理問題正在成為影響科研效率的新的瓶頸，嚴重制約了高科技產品的科研生產和創新發展。

在試驗數據管理方面的問題主要表現在以下幾個方面:

(1)試驗數據分散獨立;(2)試驗信息缺乏完整性;(3)試驗缺乏標準化管理;(4)試驗信息缺乏完整的管理體系;(5)試驗過程及試驗數據之間缺乏集成;(6)試驗數據的安全性缺乏整體部署;(7)數據利用率低;(8)試驗數據很難在設計、仿真部門利用。

在這種背景下，TDM系統應運而生。

TDM是Test Data Management的縮寫，其中文含義是試驗數據管理。作為產品生命周期管理(PLM)的重要組成部分，TDM系統通過建立企業內部權威的試驗數據資源庫，把企業所有的試驗數據和所有與試驗相關的信息和業務流程進行統一管理，成為企業提高科研水平、縮短科研周期、降低科研經費的源動力。

2 試驗數據管理面臨的挑戰

我們已經認識到了試驗數據管理工作的重要性，但是真正開展試驗數據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。

2.1 試驗易變性

試驗具有易變性特點。在試驗數據采集過程中，每次試驗的采集通道數目是變化的，每個通道采集的數據量也是變化的。另外，設備改造、試驗室擴展、試驗環境變化等因素會帶來試驗設備、試驗臺架、試驗儀器、數據種類等的變化。因此，傳統的靜態數據庫結構是無法滿足這種數據的存儲需求的。

2.2 試驗數據量大

隨著科技的發展和試驗重要性的提升，試驗的時間越來越長，比如:飛機發動機連接件的疲勞試驗超過1年;試驗采集的通道數越來越多，有的模態試驗通道數高達10000個;試驗設備采集速度越來越快，對于微波試驗而言更有高達1Mbps的儀器設備;試驗過程也越來越復雜。因此，試驗產生的數據量呈幾何數量級增長，這給試驗數據管理帶來了很大的難度。

2.3 試驗數據種類繁多

目前，在國際和國內市場上試驗設備種類多樣，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，試驗數據管理并非易事。

3 試驗數據管理系統關鍵功能

為了滿足試驗數據管理的需求和解決各種各樣的問題，TDM系統需要具備很多功能，下面介紹其中幾個關鍵功能。

3.1 動態建庫

允許用戶任意定制自己所需的數據庫模型，包括數據表、數據視圖、數據校驗規則和約束條件等內容，滿足用戶多種需要，如:調整數據庫結構、組織和查找試驗數據、增加數據校驗的條件和規則等，適應用戶不斷變化的試驗業務需求。

3.2 海量數據導入

提供數據導入功能，從各種格式的海量試驗數據文件中快速提取目標數據并且導入數據庫中。由于試驗數據量很大，導入性能是一個關鍵指標，一般應該達到在3G/小時以上。

3.3 Web頁面自動生成

在數據庫模型設計完成后，TDM系統會自動生成完整的Web門戶來供試驗人員訪問，提供數據錄入、修改、刪除、查看、上傳、下載等常用操作。而且，在用戶根據業務變化而修改數據庫模型時，TDM系統可以自動調整Web門戶中的頁面內容。這樣就免除了二次開發帶來的煩惱。無論試驗數據發生何種變化或者用戶產生何種應用需求，都不會妨礙試驗數據管理工作的平穩有序的進行。

4 試驗數據管理業務應用

TDM系統可以幫助企業客戶搭建統一的試驗數據管理平臺，構造完整規范的試驗業務系統。TDM系統可以實現的核心業務應用包括以下幾個方面。

4.1 試驗項目管理

提供完備的試驗項目規劃管理，包括試驗設計、試驗文件簽轉、試驗任務管理、試驗相關數據查詢、試驗任務統計和試驗資源配置等管理功能。

4.2 試驗流程管理

提供試驗流程定制、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，可以隨時定制所需的工作流程，如試驗準備工作流程、試驗文檔審批流程、數據質量控制流程等。

4.3 試驗標準管理

具有相關試驗標準(國標、國軍標、行業標準及單位標準)的目錄清單及文件管理功能，在試驗過程中可以很方便地提取并查看相關標準文件，并可結合單位管理程序文件中確定的各種流程來進行流程設計。

4.4 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、試驗原料、試驗環境數據、試驗件信息、試驗設備及測試設備量值溯源信息、試驗人員信息、計量數據等。

4.5 試驗數據管理

管理試驗過程中采集到的所有數據以及手工錄入的所有數據，包括原始測量試驗數據、過程測量數據、試驗結果數據、試驗分析數據、異常數據、多媒體試驗數據等。另外，試驗任務書、試驗大綱、試驗報告等文檔也是系統的管理目標。

4.6 數據模型管理

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

4.7 數據處理分析

提供數據分析繪圖功能，能夠實現各種常用的曲線圖、柱狀圖、餅圖、云圖、等高線圖等繪圖方法;提供原始數據回放、曲線裁剪、圖形縮放、數據截取、曲線求和等各種專業數據處理方法;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。數據處理分析功能可以便捷定位數據并快速完成數據分析處理操作，提高工作效率。

4.8 數據挖掘和決策支持

提供數據挖掘功能，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，并對技術決策提供支持。

5 試驗數據管理的前景

TDM系統的應用可以帶來試驗管理的變革，保障試驗數據的安全，實現多部門之間的數據共享和工作協同，提高試驗數據管理水平和利用效率，保存和積累經驗知識，充分挖掘試驗數據的價值，改進和優化產品設計，提高設計質量。

目前國際和國內的TDM市場尚處于起步階段，部分行業的一些單位已經開始嘗試建立TDM系統。盡管TDM市場的成熟尚需時日，但是TDM系統已經被各種行業的試驗和設計單位所關注，TDM市場已經呈現出了蓬勃的朝氣。

參考文獻

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