0 引言

    世界上很多高尖端產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)離不開設(shè)計、仿真及試驗的完美結(jié)合，例如波音公司的787飛機，規(guī)模及技術(shù)水平均創(chuàng)歷史記錄的產(chǎn)品卻沒有任何紙質(zhì)的設(shè)計圖紙，這不能不說是一個奇跡，同時，高電子化率的設(shè)計過程自然就帶來了高效率、低成本，而虛擬仿真技術(shù)與虛擬試驗的完美結(jié)合，也大幅度提高了產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量。在通常的產(chǎn)品設(shè)計過程中，采用的是經(jīng)驗輔助設(shè)計的方式，即根據(jù)人為的經(jīng)驗進行設(shè)計的方式，人為的經(jīng)驗來自于設(shè)計、試驗等各個方面；當今隨著仿真虛擬設(shè)計、虛擬試驗技術(shù)的不斷成熟，越來越多的新產(chǎn)品采用了仿真設(shè)計模型、仿真試驗?zāi)Ｐ洼o助設(shè)計的方式，即設(shè)計部門建立虛擬的設(shè)計模型，相關(guān)部門根據(jù)設(shè)計模型進行仿真模擬、仿真試驗，通過模擬試驗結(jié)果進一步修正優(yōu)化設(shè)計模型，從而形成更可靠更完善的產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)。

    許多大型企業(yè)，目前已經(jīng)上線了產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)(PDM)，但是在產(chǎn)品設(shè)計的過程中還并不能運用到相關(guān)試驗數(shù)據(jù)及經(jīng)驗知識，為了達到從經(jīng)驗設(shè)計方式到試驗輔助預(yù)測設(shè)計方式過渡的目標，需要形成試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)的實施應(yīng)用，企業(yè)不斷積累試驗數(shù)據(jù)及經(jīng)驗，形成產(chǎn)品試驗的經(jīng)驗?zāi)Ｐ�，長期的應(yīng)用目標是將試驗?zāi)Ｐ团c設(shè)計模型形成對比，進而實現(xiàn)通過試驗預(yù)測輔助產(chǎn)品設(shè)計的目標。鑒于試驗在產(chǎn)品研發(fā)中的重要性，有效的管理試驗中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就成為產(chǎn)品研發(fā)的重中之中。本文以某試驗數(shù)據(jù)管理軟件的開發(fā)為依據(jù)，從試驗數(shù)據(jù)管理方面，對試驗數(shù)據(jù)管理方法進行探討，并提出了相應(yīng)的解決方法；該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中己取得了成效。

1 試驗數(shù)據(jù)概述

    1.1 數(shù)據(jù)的特點

    試驗數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)不同，有自己獨特的特點：

    (1)多樣化的數(shù)據(jù)類型：包括圖像、數(shù)字、文字、視頻、音頻等類型數(shù)據(jù)。

    (2)數(shù)據(jù)處理過程繁瑣：有實時處理、預(yù)處理及后置處理3個數(shù)據(jù)處理過程。

    (3)測量參數(shù)多：一個產(chǎn)品的研發(fā)試驗測量參數(shù)高達上萬個。

    (4)某些數(shù)據(jù)記錄由幾類數(shù)據(jù)合成。比如溫度和壓力等。

    (5)數(shù)據(jù)量根大。不論單個試驗?zāi)�塊還是整個試驗測試的數(shù)據(jù)量每次到達到幾十G的容量。

    1.2 數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)狀

    隨著現(xiàn)代測控技術(shù)的提高，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，測量的數(shù)據(jù)量也越來越大。但是一直沒有有效的數(shù)據(jù)管理工具來實現(xiàn)對試驗數(shù)據(jù)的有效管理，大量的試驗數(shù)據(jù)都以各類電子文檔的方式進行保存及共享。這種落后的數(shù)據(jù)管理方式存有根多弊端：

    (1)易出錯：試驗數(shù)據(jù)的準確性對試驗至關(guān)重要，但是由于在數(shù)據(jù)管理中存在大量的手工操作，難免會出錯誤，影響整個試驗的準確性，造成不良后果。

    (2)效率低下：試驗人員從海量的數(shù)據(jù)文件中查找自己需要的試驗數(shù)據(jù)需要花費很多的時間。

    (3)數(shù)據(jù)利用率低：試驗室數(shù)據(jù)信息的處理還停留在手工記錄及分析階段，大量試驗數(shù)據(jù)記錄在試驗人員的記錄本上，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的共享，缺乏廣泛而有效的分析和利用。

    (4)安全保密性差：以文件方式保存的試驗數(shù)據(jù)容易受到未經(jīng)授權(quán)的修改及訪問，使重要數(shù)據(jù)資料的安全性大大降低。

    (5)無法進行有效的數(shù)據(jù)分析挖掘工作：在試驗中獲得的試驗數(shù)據(jù)，包含著豐富的信息，簡單的文檔管理無法通過數(shù)據(jù)挖掘去使用那些有價值的信息。

    鑒于以上分析，迫切需要建立有效的試驗數(shù)據(jù)管理平臺來為試驗提供有效的數(shù)據(jù)支持。

    1.3 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能及特點

    根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的特點和管理現(xiàn)狀，該系統(tǒng)其有以下功能特點：

    (1)工作人員可以快速完成試驗規(guī)劃和設(shè)計工作，實現(xiàn)文件簽轉(zhuǎn)、任務(wù)管理、資源配置等功能。

    (2)通過企業(yè)內(nèi)部資源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建分布式試驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。

    (3)能夠?qū)崿F(xiàn)試驗數(shù)據(jù)方便快捷的查詢、管理，動態(tài)建庫、導(dǎo)入/導(dǎo)出等操作。

    (4)工作人員可以方便地完成數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)繪圖、報告生成等工作。該系統(tǒng)可以提供通用的接口，可以集成任何用戶所需的算法和軟件工具。

    (5)加強數(shù)據(jù)安全性，對系統(tǒng)進行權(quán)限設(shè)置及管理。

2 系統(tǒng)的設(shè)計

    2.1 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

    試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由7個模塊組成如圖1所示，在具體設(shè)計時保持現(xiàn)有操作規(guī)范的情況下，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)管理方法來設(shè)計本系統(tǒng)，先設(shè)計單獨的模塊，最后對各個模塊進行整合。

    圖1 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

    平臺采用三層分布式架構(gòu)，該系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示，第一層是數(shù)據(jù)庫層，完成數(shù)據(jù)的存儲和管理；第二層是服務(wù)器層，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的相關(guān)功能；第三層是客戶端層，與實現(xiàn)平臺與用戶的交互。

    圖2 試驗數(shù)據(jù)技術(shù)平臺

    2.2 數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入和導(dǎo)出

    由于試驗的數(shù)據(jù)量大，格式復(fù)雜，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不能采用手工錄入數(shù)據(jù)的手段和標準模扳的方式，必須采用數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入的方法來提高工作效率。試驗數(shù)據(jù)管理平臺提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具，可以完成任意文件格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入。例如：文本文件、Excel文件、二進制文件以及其它特殊格式的文件等。而無需對數(shù)據(jù)文件進行任何手工處理，也不需要定義標準數(shù)據(jù)導(dǎo)入模板。

    該系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入向?qū)Чぞ�，可以幫助試驗人員方便快捷的完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入操作，數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程中，系統(tǒng)提供兩個可選擇的操作：“選擇導(dǎo)入腳本”和“生成導(dǎo)入腳本”。用戶可以通過“生成導(dǎo)入腳本”功能把常用的數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程記錄下來。在以后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入中，用戶可以選擇保存好的導(dǎo)入腳本文件，該腳本文件可以幫助用戶自動處理每一步操作。

    試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程包括詞法轉(zhuǎn)換、語法轉(zhuǎn)換和最終導(dǎo)入3個階段。詞法轉(zhuǎn)換階段的主要任務(wù)是將各種不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準的二維表格格式。諄系統(tǒng)平臺提供了一些常用的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器。同時提供了可擴展接口，以及一個圖形化的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換器生成器用來添加處理不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換器；語法轉(zhuǎn)換階段的主要任務(wù)是進行數(shù)據(jù)命名轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)預(yù)處理，和數(shù)據(jù)校驗等，以確保導(dǎo)入數(shù)據(jù)的標準性和正確性；在導(dǎo)入階段，用戶可選持導(dǎo)入數(shù)據(jù)的方式，比如添加記錄或修改記錄，是否將導(dǎo)入過程保存為“導(dǎo)入腳本”等。導(dǎo)入原理如圖3所示。

    圖3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入原理

    數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能也稱為數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，試驗數(shù)據(jù)管理平臺允許用戶使用Web界面把結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以XML文件、Word文件、Excel文件、文本文件等格式導(dǎo)出，試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還提供了可擴展接口，允許軟件編程人員按照用戶的需求定制用戶需要的各種導(dǎo)出文件格式。

    2.3 動態(tài)建立數(shù)據(jù)庫

    一般來說，試驗數(shù)據(jù)包含結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)復(fù)雜多變。因而數(shù)據(jù)庫模型是試驗數(shù)據(jù)管理軟件中經(jīng)常需要靈活改變的環(huán)節(jié)。該平臺允許工作人員通過使用工具動態(tài)的建立和修改數(shù)據(jù)模型，生成數(shù)據(jù)類、屬性和關(guān)聯(lián)關(guān)系等，而無需了解數(shù)據(jù)庫的知識。即試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供動態(tài)建庫功能，允許用戶動態(tài)建立和維護數(shù)據(jù)庫模型。

    而提供動態(tài)建庫功能的為Windows客戶端提供的工具Design Studio。在Design Studio的數(shù)據(jù)模型編輯器中，用戶可以快速建立數(shù)據(jù)庫模型，定且數(shù)據(jù)類、數(shù)據(jù)子類、數(shù)據(jù)屬性和關(guān)聯(lián)關(guān)系等信息。參見下面的數(shù)據(jù)模型編輯器示意圖如圖4所示。

    圖4 數(shù)據(jù)模型編輯器 

試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（二）

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標題：試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（一）

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