基于知識管理的試驗數據管理系統研究

◎中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部 莫錦鶴 楊占良 侯海輝 孫麗

基于知識管理的試驗數據管理系統研究

◎中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部 莫錦鶴 楊占良 侯海輝 孫麗

知識經濟時代，知識是企業在市場競爭中生存、發展的主要資源。在航天軍工市場競爭激烈、產品多元化的發展時期，型號研制周期短、發射任務密度高、攻關難度大、型號任務新、知識共享不足等問題日益突出，如何高效完成工作、確保設計質量已成為中國運載火箭技術研究院型號研制面臨的迫切問題。

對于以高新技術為代表的航天產業，各級試驗測試是檢驗各型號單機、系統和總體設計正確性的重要手段。經過多年的型號研制，研究院形成了特有的試驗

體系，累積了大量的試驗數據，各項試驗產生了大量的知識資源，如試驗大綱、任務書、試驗數據說明、結果分析報告、試驗設備清單、試驗相關軟件等。目前，研究院的試驗知識資源已具備一定的存量，但試驗數據大都以紙質文件、磁盤或者硬盤的形式分散存儲，迫切需要通過數據管理系統結構化存儲試驗數據，以突破試驗知識管理和分享的瓶頸，提高型號研制效率。為此，筆者提出基于知識管理的試驗數據管理系統研究，對試驗數據知識進行系統化組織、管理和控制，并能存儲、查詢和檢索試驗數據知識，以滿足型號總結提高、創新設計的應用需求。

一、試驗數據管理存在的問題

航天科技工業經過幾十年的發展和大量型號研制，產生了大量的仿真試驗、地面測試、靶場飛行試驗等數據，目前這些試驗數據大多分散在檔案室和技術人員的電腦等地方，在管理和應用上存在諸多問題。

1．試驗信息不完整

試驗策劃、流程設計、試驗實施、數據采集、試驗數據分析、試驗報告編制等工作都是各自獨立開始、進行和完成，報告歸檔也是獨立進行，信息不成體系，難以涵蓋整個試驗過程；試驗報告中反映的僅為試驗的結果數據，而在試驗過程中涉及到的諸多數據，特別是過程數據則很少反映，試驗信息缺乏完整性。

2．試驗知識流失風險大

除按照質量體系要求歸檔的試驗文件外，還有相當一部分試驗過程數據都存儲在技術人員的電腦中，隨著時間流逝和人員交替，此類數據逐漸遺失。一些成功的經驗、失敗的教訓沒有得到積累，導致同一錯誤重復出現，數據的價值未被有效挖掘。

3．試驗數據檢索困難

由于試驗數據文件標準、格式和存儲管理要求不統一，設計人員常常需要從各種試驗數據文件及數據格式中進行挑選和整理才能找到所需要的試驗數據，并且有可能還需要對相關的數據進行二次處理和人工錄入，消耗大量的人力。

4．試驗數據有效利用率低

目前，試驗數據中缺少完整的參數關系描述，缺乏貫穿全過程的系統性試驗信息回溯途徑，難以對歷史試驗數據進行再分析和挖掘，也難以通過試驗數據間內在的規律總結出有價值的知識。此外，員工獲取歷史型號試驗數據信息的渠道較少，難以滿足型號發展需要。

二、基于知識管理的試驗數據管理分析

知識管理是指以系統的方法獲取、篩選、重組、組織、存儲、共享、摘取信息，并向需要的人傳遞有用的信息，從而促進知識創新發展。航天型號仿真驗證、飛行、地面等試驗眾多，采用知識管理的科學手段可確保設計人員獲取所需知識，有效促進型號設計。

1．知識獲取

試驗知識獲取是將相關的內外部知識挖掘出來，整理后通過一定的方式進行存儲，主要包括獲取理論計算數據、實測數據、數據處理結果以及試驗故障案例和標準規范等，同時也包括國內外相關試驗的研究成果、專利等。

2．知識存儲

知識存儲指將獲取的知識進行篩選、提煉、分類，以一定形式存儲到一定媒介，便于知識的管理和利用。知識存儲的正確性是試驗管理系統建立的根本，針對航天型號，獲取試驗數據知識后應建立相應的數據庫，將各項試驗知識按照數據知識分類進行系統化存儲和備份，避免知識的流失。

3．知識共享

知識共享指通過多種渠道在單位內部交換和討論知識，拓展單位整體知識儲備的過程。存儲后的知識按照型號相關知識、技術類別知識以及專業人員知識等不同維度進行知識共享。為了便于知識共享，各單位可以在試驗數據管理平臺上分別建立試驗數據庫，供單位內部存儲、交流、應用試驗知識。

4．知識應用

知識應用指將自己獲取的知識應用到實際工作流程、問題解決或決策中。共享的知識可在多個不同型號、不同的試驗任務設計、試驗流程設計、試驗實施和試驗結果分析中相互借鑒，充分應用。

5．知識更新

知識更新指在原有知識的基礎上通過各種方法產生出新知識、新數據，對原有知識存儲的更新是確保試驗數據管理系統持續有效發展的關鍵。通過新試驗知識的更新和舊有試驗知識的應用，最終實現知識的持續更新。

三、試驗數據管理系統研究

1．系統功能描述

試驗數據管理系統的建設目標是實現試驗數據及試驗知識、試驗計劃的管理以及試驗數據分析統計處理等，以滿足對試驗數據及相關信息的統一存儲、管理、查詢、分析和利用的業務需求。

基礎支撐功能包括用戶和組織結構管理、權限管理、三員管理、工作流、日志及審計等。

試驗計劃管理包括試驗計劃、試驗任務分解管理、試驗資源信息的管理等。

試驗數據和知識管理包括管理各類試驗信息、試驗數據、試驗結果分析報告及相關管理規范等。

試驗數據分析包括試驗數據的常用算法處理，試驗數據查詢、瀏覽、下載管理等。

2．系統基本架構

試驗數據管理系統平臺支持多個單位共同獨立使用，試驗數據管理系統分為試驗任務管理和試驗數據庫管理，如圖1所示。

3．試驗數據庫建立

試驗數據庫種類。試驗數據庫包含飛行試驗、氣動地面試驗、專業軟件、部標準規范等多個數據庫，同時試驗數據庫管理系統支持自定義試驗數據庫種類和自定義數據種類，便于各單位、各部門根據實際工作情況進行擴展，實現試驗知識的存儲和共享。

試驗數據分層。為便于使用，試驗數據庫可以通過型號研制流程的縱向維度共享型號研制過程中各項試驗任務及試驗結果等試驗知識，也可以通過橫向維度共享某特定試驗類型各型號試驗任務及試驗結果等試驗知識，同時提供用戶自定義數據分層工具。圖2為根據試驗種類查看試驗數據的分層示意圖。

4．試驗數據管理

數據種類。試驗數據管理系統中每個試驗包含的數據種類有:狀態信息、數據、文檔、影像、軟件。狀態信息描述試驗的基本情況，如型號、階段、參試設備、時間、地點等，數據包括原碼、解析數據、試驗數據、個人數據等。

數據管理。數據庫的試驗數據錄入，由系統提供試驗數據錄入界面及向導，通過界面輸入或者按照固定格式的文本文件整體導入，數據模板可編輯，同一個型號可以有多個模板，錄入數據時可以指定一個模板錄入；數據庫中的試驗數據下載，支持單個文件下載和多個文件的打包壓縮下載；支持試驗狀態信息查詢，查詢條件包括型號、試驗種類、飛行試驗時間、參數代號等，支持組合條件查詢；支持試驗數據查詢，根據不同的試驗種類自適應查詢試驗數據，查詢條件包括型號、飛行試驗時間、參數代號等，支持組合條件查詢；具備試驗數據統計分析功能，能實現對查詢的數據按用戶需要進行組合、排序、篩選、求和，對參數進行常用的概率分布檢驗（如正態分布）、均值和方差計算、頻度計算、極值查詢等統計分析功能；支持Origin繪制曲線，能按需求打開本機的Origin軟件，將所選特定數據下載至Origin軟件中，由用戶自行繪圖、處理；提供工具讓用戶提取試驗中的內容生成文字說明、表格和圖形，實現試驗結果分析報告的模板自定義及結果分析報告生成。

四、試驗數據管理系統知識應用

信息技術的發展使得數據的獲取、存儲和傳遞非常便利，隨著數據的急劇膨脹，數據的分析統計處理越來越受到重視，從而獲得有助于管理和決策的信息、知識。試驗數據管理系統使得試驗知識的收集、積累、創新、共享和復用能力大為提高，該系統的開發為型號試驗設計和型號的優化設計提供了極大的支撐，它突破了時間、空間的限制，使員工可以很方便地通過此平臺查找到所需的“實用知識”，提高了員工自主學習的能力，加快了人才培養速度，同時也通過試驗數據分析歸納創新，指導型號的優化設計。試驗數據管理系統知識應用大致歸納為如下幾類:

規范試驗數據的知識獲取與存儲。通過管理確保試驗知識存儲的正確性和可靠性；利用試驗數據管理系統實現員工知識分享；利用各試驗數據庫的結果分析報告模板生成初步的試驗結果分析報告；利用統計功能員工可快捷應用不同型號、不同試驗的試驗數據知識；同時，試驗數據管理系統也提供了便利快捷的知識更新平臺。

提高各型號試驗項目的可視性。便于試驗情況的直觀了解、清理、統計。

試驗數據的規范化存儲。是保證數據正確性的重要途徑，提高了數據分析效率，便于試驗標準規范、經驗禁忌的梳理、傳承、借鑒，推進各相關專業的專業技術發展。

規范化試驗流程和試驗結果數據格式設計。在試驗數據分析的基礎上，對試驗流程、試驗管理及相關標準知識的貫徹進行流程化實現。

指導型號的優化設計。例如，通過同一型號多個飛行試驗結果的氣動數據反算，減少氣動偏差帶，完成精細化設計，從而提高武器作戰效能；通過同一型號多個飛行試驗的落點精度分析，指導作戰應用，提高作戰性能，或找出精度的系統誤差，進一步改進設計等。

隨著航天型號的發展，建立試驗數據管理系統是中國運載火箭技術研究院型號數字化研制基本體系的重要組成部分，也是型號專業發展的必然趨勢。隨著型號研制專業技術的發展及設計仿真技術的提升，試驗數據庫系統需要不斷進行動態維護、更新和擴充。將知識管理理念引入到試驗數據庫管理之中，知識信息也在試驗過程中得到準確、實時、集成化的采集、記錄和創新、提高，真正發揮出試驗數據信息為型號所用的價值。

應用知識管理的最終目的是提高效率和質量，激發創新，試驗數據管理系統在為型號提供數據庫技術支持的同時也提出了創新產生的途徑和方法，為型號飛行試驗成功和設計交付奠定了堅實的基礎。▲