试验数据管理系统的应用论文(2)
试验数据管理系统的应用论文篇二
《试验数据管理系统需求与设计》
摘要：产品研发、生产制造过程中会产生大量的试验数据，而目前企业对于试验的管理模式相对落后，试验数据在储存和利用上都存在着大量问题。通过对试验项目和试验数据的需求进行分析，设计了一个试验数据管理系统，介绍了系统总体技术架构和功能模块。利用该系统实现了对产品试验信息、试验数据等的集中管理，提高了试验数据的利用率。
关键词：试验数据 数据管理 需求分析 系统设计
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2016)06-0157-02
在军工企业的产品研制过程中，需要对产品的功能、性能、寿命等进行大量试验，以验证产品的设计符合要求。我院现有的试验管理手段和技术手段，已经明显不能满足我院目前对于产品各研制阶段的试验任务和试验数据管理需求。突出表现为：(1)试验信息和试验数据的分散管理，存在“数据孤岛”。(2)试验任务和数据之间缺乏集成，没有形成统一的视图。(3)试验数据的安全性难于保障。(4)试验数据的利用率低，难于形成知识。
鉴于上述分析，企业迫切需要通过建立试验数据管理系统(简称TDM系统)，把所有与试验相关的信息和数据进行统一管理，为企业提高研制水平、缩短研制周期提供有效的数据支撑。
1 试验数据管理需求
利用信息化手段进行试验数据管理非常重要。试验数据管理的业务需求主要包括以下几个方面：(1)试验项目管理：型号试验任务结构化管理应能够按照研制阶段、产品代号、试验类型进行分类组织。应支持试验项目过程管理，包括试验项目创建、相关数据检索、试验任务执行情况监控等功能。(2)试验流程管理：通过流程驱动试验策划、执行和总结的全过程，实现对试验过程的流程化管理。系统应能够提供流程定制、流程执行、流程监控、历史流程信息查询及相关数据查询等功能。(3)试验数据管理：应支持对试验采集到的所有数据以及手工录入的所有数据的管理，包括试验原始数据、过程处理数据、结果数据等内容。支持对试验数据进行导入、导出、检索、浏览等。(4)数据处理分析：具有数据分析绘图功能，支持常用的饼型图、柱型图、曲线图等的绘图;能够实现数据回放、数据截取/裁剪、图形缩放等各种专业数据处理方法;具备算法集成的功能，能够将第三方算法和自研算法在系统中集成实用。(5)安全性管理：应能够建立合理的用户及权限管理机制，并具备系统日志管理功能，满足安全保密管理要求。
试验数据特点包括：(1)数据量超大：单词试验数据可达GB级别，且每年均需进行数十次试验，试验数据需要长期保存。(2)数据类型多：试验类型众多，产生的数据格式各异，包括二级制文件、文本文件、光测数据、GPS数据、图片、视频等类型。(3)数据和数据处理程序关系紧密。
数据分析出来需求特点包括：(1)部分数据需要较复杂的格式转换和处理，有些需要增加若干标签。(2)复杂的运算有时需要提取不同数据文件的参数完成。(3)需要对不同数据文件的同一属性、多个属性或者多个数据文件进行分析、对比、数学统计。
2 系统架构设计
TDM系统采用基于C/S和B/S的三层体系架构(如图1所示)，包括：数据库层、服务器层和客户端层。主要的业务逻辑和业务流程都在服务器端执行，而客户端主要负责数据的展示，数据库负责实现数据的存储管理。
数据库层采用Oracle 关系数据库。
服务器层包括多个模块：试验数据管理应用服务器、系统流程应用服务器、Microsoft IIS服务，另外还包括系统集成接口用于和第三方工具集成。
客户端层提供了可视化工具和操作界面便于用户交互。B /S 架构的Web 客户端主要实现数据查询编辑和数据处理，而C /S架构的Windows 客户端主要包括系统设计管理工具，流程设计器和数据导入工具。
3 系统的实现
3.1 数据库建模
TDM系统提供了具有动态建库功能的设计工具Design Studio，允许数据库模型的动态建立和维护。本系统数据模型以试验项目为中心，把试验任务、试验产品、试验条件和试验数据联系起来，实现在可通过关联关系进行试验信息和数据的查询和浏览，图2为试验数据管理系统数据模型图。系统模型按照统一的试验管理结构，遵循“型号--阶段―试验项目―试验信息/数据”建立数据分类查询结构树，定义各个节点的属性信息。
3.2 试验数据管理
产品各类型试验数据统一集中管理，包括各个试验数据的类别、属性、数据量级、格式、数据说明和分析处理方法等。系统建立了结构化管理和非结构化管理两种管理方式：
(1)结构化管理：对于能够进行解析的试验数据，以结构化的方式存储，便于基于系统对试验数据进行处理和分析，包括数据查询、筛选、标注、绘图、计算、对比和导出等。
(2)非结构化管理：对于图片、声音、录像、试验过程的技术文件(任务书、试验大纲、试验报告等)以及试验原始数据等不需要分解的文件，以非结构化的方式存储。
3.3 数据导入和导出
本系统在数据导入过程中，系统提供了两个操作选择项：“选择导入脚本”和“生成导入脚本”。设计人员可以通过“生成导入脚本”把常用的数据(例如：文本文件、二进制文件、XML文件、DAT文件等)导入过程形成脚本记录下来。设计人员可以在之后的数据导入时选择已保存的导入脚本，该脚本能够自动解析数据并完成导入。本系统在数据导入过程中提供了数据校验功能进行数据校验操作，以确保数据的正确性、完整性和合法性。数据导入也可以通过系统提供的数据解析工具(VPG)或自行编程开发数据转换器来实现，需采用C#开发，在Newtera TDM框架上实现。
系统支持数据导出成EXCEL文件和TXT文件，若需要其他分析处理工具可利用的格式，需要通过开发数据导出转换器。
3.4 数据分析处理
试验数据分析绘图：数据分析绘图功能分在线分析和离线绘图分析。在线分析功能指设计人员在Web页面上可以利用系统本身自带的数据分析功能。离线绘图分析功能则是利用系统提供的数据导出功能把结构化数据以XML文件、CSV文件等格式导出成分析绘图软件能够识别的文件，以离线的方式实现与分析绘图工具的集成，使这些软件打开导出数据进行分析绘图。
算法集成：试验数据管理系统提供了通用的算法集成接口，可以集成第三方算法和设计人员的自研算法。通过这种扩展机制，设计人员可以不断把所需的算法丰富到平台中，满足实际工作的需要。
3.5 数据处理软件管理
建立专用数据处理软件管理库，按照产品类型、数据处理类型等条件进行组织分类，并按软件版本进行管理，支持在试验数据创建过程中对具体数据处理软件的选择。
3.6 试验流程管理
本系统提供了流程设计客户端工具(Workflow Studio)，允许设计人员以图形化方式快速建立所需的所有工作流程，包括流程节点，节点流转路径、创建任务、指派任务责任人、绑定流程中需要的数据等。
4 结语
通过设计并建设试验数据管理系统，对型号研制过程中相关试验信息和数据进行统一的管理，实现了试验过程受控，确保了试验数据的完整性、唯一性和安全性，提高了试验效率和试验数据的利用率，位产品设计验证提供了数据支撑。
参考文献
[1]丁力，安海军.试验数据管理系统的需求与实现[J].航空计算技术，2010(3).
[2]宋铭利，王素丽.试验数据管理系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2011(5).
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[4]李杰.基于Web Services 的工程试验数据管理系统研究与开发[D].上海：上海大学，2006.
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