面向數據分析的數字化檢驗管理系統研究

摘要：針對傳統檢驗紙質歸檔時效性不足、查閱不便、沒有數據分析利用，以及優化檢驗項目和開展針對性質量改進活動難以用數據說話等問題，通過梳理產品檢驗指標體系，確定支撐指標體系所需的數據源；建立檢驗數據管理平臺，與指標數據源相關系統進行集成；在數據管理平臺的基礎上，基于既有的分析模型，實現產品檢驗結果評價分析，并對產品檢驗結果進行可視化分析展示。建立面向數據分析的數字化檢驗管理系統，為實現檢驗的數字化提供量化支撐。

關鍵詞：數據分析；數字化檢驗；質量檢測

一、前言

隨著數字化技術的快速發展，對國防科技工業起到了積極的推動作用，武器裝備研制企業逐步建立起設計、工藝、制造、檢驗相結合的數字化制造新模式。在整個裝備的生產制造過程中，檢驗是保證裝備質量的基本手段，傳統檢驗技術難以滿足現有武器裝備結構復雜、對零部件質量要求嚴格等特點。2012年，有關部門正式提出了“檢驗數字化”的要求。為適應武器裝備數字化制造新模式，充分運用數字化、信息化的技術和手段，開展數字化檢驗將成為未來檢驗工作的發展趨勢[1]。

二、系統設計

面向數據分析的數字化檢驗管理系統主要包括產品指標體系構建、產品檢驗數據管理、產品檢驗結果評價分析、產品檢驗可視化展示四大功能，如圖1所示。

產品評價指標體系構建。基于產品檢驗業務邏輯，構建產品數據分析的管控指標體系[2]，形成以業務為支撐的指標數據清單，通過對指標數據的逐層分解，明確支撐檢驗指標數據的檢驗數據源，確定實際業務數據范圍；通過指標體系確定的數據源范圍，可以為檢驗數據管理平臺建設提供數據指導，準確集成檢驗數據，形成基于產品BOM的主題數據庫。

產品檢驗數據管理。產品檢驗數據管理平臺以指標體系梳理及標準咨詢確定的檢驗數據源為指導，從不同系統整合產品裝配測試檢驗數據、檢驗數據、外場故障數據、外購外協入檢數據，形成基于BOM的產品檢驗數據主題庫[3]。產品檢驗數據管理平臺整合形成的檢驗數據主題庫，為產品檢驗結果評價分析以及產品檢驗可視化展示提供高質量、高可靠的數據基礎，能夠有效支撐檢驗數據落地應用。產品檢驗數據是產品檢驗數據管理平臺建設的基礎，因此必須做好數據采集、數據管理、數據的查詢與檢索應用。

產品檢驗結果評價分析。綜合運用成功數據包絡、過程能力指數、方差檢驗等方法，對產品檢驗結果進行輔助評價分析。其目的是通過對產品質量數據的統計分析，進行工序能力的評價與優化，提供承制單位質量管理人員控制工序的穩定性。

產品檢驗可視化展示。產品檢驗可視化展示模塊基于產品質量信息統計分析和對比分析，動態構建產品檢驗結果數據的可視化展示方式，通過利用圖形化展示工具（折線圖、柱狀圖等），實現對于檢測數據的直觀展示。

三、產品檢驗指標體系構建

評價指標體系由一系列評價指標項組成，一個評價指標項代表組成評價指標體系的一個條目。單個評價指標主要包含內容評價指標名稱、評價要點信息、評價子項及數據類型、采集數據及數據類型、采集位置、采集方式、評價標準值等基礎信息，所構建的評價指標界面示意圖如圖2所示。單個評價指標包含有對業務管控內容的描述，指標基礎描述內容信息見下表。評價指標擬制人員開展評價指標條目編輯，通過在前端頁面進行評價指標條目組成項內容的逐項信息輸入，然后提交給后臺服務進行數據化持久處理。多個評價指標構建通過在后臺服務開展一致性審核以保障同一個指標體系內評價指標條目不重復，見表1。

四、產品檢驗數據管理平臺

產品檢驗數據管理平臺整合形成的檢驗數據主題庫，為產品檢驗結果評價分析以及產品檢驗可視化展示提供高質量、高可靠的數據基礎，能夠有效支撐檢驗數據落地應用，主要包括數據采集、數據整合、數據追溯三方面內容。

數據采集模塊基于產品檢驗指標體系內容信息，通過數據集成、外部數據導入、結構化數據生成，實現從MES、PDM、QES等業務系統獲取產品裝配測試數據、質量檢測過程的測試數據、外購外協入檢數據及外場故障數據的數據采集和管理[4]。

對于采集獲得的各類檢驗數據，以產品BOM為主線，進行數據整合，構建不同層級的質量檢驗分析主題庫，基于應用場景在數據集形成對應的指標分析庫，支撐質量檢驗數據在不同場景的應用。數據整合通過調用數據源集成服務，在頁面中顯示數據項表單信息，利用數據庫表單信息在界面中實現數據的關聯配置，通過建立數據—指標項的組合方式實現指標的業務邏輯設計，構建評價指標和各類檢驗數據的BOM主題數據庫，產品BOM質量檢驗數據過程如圖3所示。

通過數據管理平臺對檢驗數據進行整合，形成基于產品BOM結構的主題數據庫，可基于產品BOM結構逐層快速追溯對應的入檢數據、生產制造過程檢驗數據、檢驗數據、外場試驗及使用過程數據。同時可以逐層查看檢驗數據指標波動較大的參數，從而對產品質量問題進行數據追溯，并準確分析造成產品檢驗數據異常的原因[5]。數據追溯依托數據管理平臺數據整個BOM結構主題數據庫，通過調取產品檢驗指標體系中數據項內容信息，可快速逐層查看和追溯數據來源項分布情況。其業務邏輯流程如圖4所示。

五、產品檢驗結果分析

產品質量檢驗結果評價分析模塊是數字化檢驗系統的核心之一，綜合運用成功數據包絡、過程能力指數、方差檢驗等方法，對產品檢驗結果進行輔助評價分析。其目的是通過對產品質量數據的統計分析，進行工序能力的評價與優化，提高承制單位質量管理人員控制工序的穩定性。

下面以相關性分析為例，分析操作流程的詳細步驟：

第一，前端分析頁面提供了符合性評價分析、一致性評價分析、數據包絡分析、相關性分析、綜合分析等不同的分析頁面，打開相關性分析頁面。

第二，在相關性分析頁面選擇分析數據，分析數據項可以通過數據項查詢接口訪問獲取。

第三，配置相關性分析的參數，也可以略過該步驟。

第四，執行相關性分析，前端頁面向后臺服務發送執行請求，參數以JSON格式數據發送給后臺服務。

第五，后臺服務接收到分析請求后，解析分析執行參數，生成分析任務，交由任務調度服務進行統一調度管理。

第六，根據調度算法，選擇當前合適的執行節點，啟動分析執行引擎，將分析任務加入執行隊列。

第七，執行引擎通過數據統一訪問服務接口，加載分析數據，將數據和執行參數一起作為輸入，執行具體的分析方法。

第八，分析計算完成后，由執行引起將分析計算結果數據存儲到數據庫中。

第九，將分析計算結果以HTTP Response的方式返回前端頁面。

不同的分析方法除了在輸入數據和執行參數存在不同之外，在操作流程上基本一致。分析方法的功能說明和適用范圍見表2。

六、產品檢驗可視化顯示

產品檢驗可視化模塊主要實現對產品質量信息的統計分析和對比分析。企業相關管理人員、技術人員及檢驗人員依照權限，可使用該模塊通過可視化的方式直觀查閱檢測數據。

產品檢驗可視化顯示提供自助探索式可視化結果展示方式，支持用戶自定義配置所需展示的數據項內容，通過設置圖形化展示方式（柱狀圖、折線圖、雷達圖等），從而在頁面中展示所需要的圖形化結果信息。

圖形展示以組件形式集成于軟件中。綜合展示模塊通過調用展示數據管理模塊讀取數據配置信息；調用展示布局管理模塊設置展示數據的頁面布局配置；調用展示方式配置模塊建立數據源到圖形展示的配置關系，從而實現對于計算結果、分析結果的展示。

圖形化展示方式提供多種展示組件實現對評價分析數據和評價結果數據的功能展示。

七、結語

針對傳統檢驗紙質歸檔時效性不足，查閱不便，沒有數據分析利用，優化檢驗項目和開展針對性質量改進活動難以用數據說話等問題，通過梳理產品檢驗指標體系，確定了支撐指標體系所需的數據源；建立了檢驗數據管理平臺，與指標數據源相關系統進行了集成；在數據管理平臺的基礎上，基于既有的分析模型，實現了產品檢驗結果評價分析，并對產品檢驗結果進行可視化分析展示。最終建立了面向數據分析的數字化檢驗管理系統，為實現檢驗的數字化提供量化支撐。

參考文獻

[1]侯世紅，李鵬程，趙宇博，等.基于MBD的數字化軍檢技術研究[J].艦船電子工程，2023（43）：136-139.

[2]趙晨，朱磊，王元.新時代加強裝備質量管理的思考[J].國防，2019（06）：28-32.

[3]楊望東，孫磊，張川.關于MBD環境下數字化軍檢的思考[J].中國軍轉民，2022（05）：30-31.

[4]史猛，劉國慶.數字化軍檢基本問題研究[J].裝備學院學報，2015，26（05）：50-53.

[5]白海威，魯毅.關于推行數字化軍檢的思考[J].裝備學院學報，2014，25（02）：102-105.