現(xiàn)代車輛技術(shù)水平的發(fā)展是與試驗測試手段及方法密切相關(guān)的，試驗測試的根本目的是全面詳實、科學(xué)準(zhǔn)確地對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)記錄及高效管理，為科研生產(chǎn)中的故障再現(xiàn)、故障分析及改進(jìn)設(shè)計（仿真）提供完整的試驗數(shù)據(jù)支持，從而形成仿真-設(shè)計-試制-試驗驗證的閉環(huán)。隨著現(xiàn)代試驗測試手段及設(shè)備的不斷發(fā)展，一個新車型的研發(fā)要進(jìn)行成百上千次的各類型試驗，將各種類型、繁復(fù)的試驗資源及手段進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，構(gòu)建系統(tǒng)的全周期試驗研究數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)成為車輛研發(fā)的必然趨勢。

1 系統(tǒng)主要特點分析

    車輛研發(fā)階段進(jìn)行的各類試驗類型眾多，差異性很大，均在不同的試驗室（臺架上）進(jìn)行，一般包括整車外場試驗室、碰撞試驗室、NVH試驗室、發(fā)動機試驗室、底盤部件試驗室（含傳動、轉(zhuǎn)向等）、環(huán)境試驗室、電磁兼容試驗室、道路模擬試驗室（含減振器、車架、結(jié)構(gòu)件等）、車輛附件試驗室（含車門、座椅、安全帶等）、電器試驗室以及燈光試驗室，等等。各類試驗設(shè)備更是繁不勝舉，各種試驗均產(chǎn)生了大量的試驗數(shù)據(jù)，這些試驗數(shù)據(jù)對于產(chǎn)品型號研制具有非常重要的價值，只有建立對于試驗數(shù)據(jù)分析及試驗過程管理的成熟、專業(yè)的管理平臺，才能有效地解決由于各試驗室相對比較分散，試驗資源與試驗數(shù)據(jù)上缺乏有效統(tǒng)一的管理帶來的容易出錯、安全保密性差、數(shù)據(jù)利用率低、無法進(jìn)行有效系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析及容易造成數(shù)據(jù)的丟失和浪費、信息傳輸和共享困難等問題。

    全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以產(chǎn)品特性分類，以試驗任務(wù)為主線，以試驗子任務(wù)為基本單元，以試驗底層節(jié)點臺架為原始數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)試驗設(shè)計可調(diào)性、試驗流程可控性、試驗數(shù)據(jù)可溯源性及試驗全信息可復(fù)現(xiàn)性，由此產(chǎn)生的各類海量的試驗數(shù)據(jù)信息，在車輛研發(fā)、試制及改進(jìn)的全過程中，將充分發(fā)揮設(shè)計驗證作用和輔助設(shè)計功能，將提供有效的試驗數(shù)據(jù)作為科學(xué)分析的基礎(chǔ)，為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的設(shè)計與驗證體系的建立打下良好的基礎(chǔ)。

    全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不僅僅包含試驗研發(fā)體系，還涉及到計量體系、質(zhì)量體系、設(shè)備管理體系、標(biāo)準(zhǔn)管理體系等，是一個綜合應(yīng)用平臺，其主要特點包括：試驗設(shè)計科學(xué)化、資源配置優(yōu)質(zhì)化、試驗管理流程化，試驗實施可控化，試驗臺（室）接口通用化、試驗數(shù)據(jù)管理動態(tài)化、試驗數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)化、試驗操作規(guī)范化、任務(wù)管理自動化、試驗成果共享化，提高整個試驗管理流程的運行效率，逐步降低運營成本。

    本系統(tǒng)應(yīng)該充分考慮用戶對系統(tǒng)性能的要求，能夠在單機或多機集群的環(huán)境下運行，以適應(yīng)不同用戶訪問量的需求，并且能很方便地實現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)的其它試驗室管理的擴展，為全周期試驗數(shù)據(jù)管理的擴展提供良好的基礎(chǔ)構(gòu)架和開放式集成接口機制。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

    2.1 系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵因素

    全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一種多任務(wù)的并發(fā)管理系統(tǒng)，其研究和開發(fā)工作既要考慮緊密聯(lián)系于決策性任務(wù)，又要關(guān)注同時在多個不同的交叉部門之間進(jìn)行統(tǒng)一的自動化試驗程序管理，構(gòu)建柔性的、系統(tǒng)的、有效的試驗數(shù)據(jù)管理方法。在系統(tǒng)設(shè)計中主要包含3個方面的關(guān)鍵因素，即：試驗任務(wù)（方案）的設(shè)計、試驗任務(wù)（項目）的管理和試驗任務(wù)（項目）的執(zhí)行（如圖1所示）。

    圖1 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵因索的關(guān)聯(lián)圖

    試驗任務(wù)（方案）的設(shè)計主要是針對試驗具體案例進(jìn)行理論性的分析，為達(dá)到預(yù)期試驗的目標(biāo)提供理論基礎(chǔ)，如試驗方案設(shè)計的預(yù)期性，試驗參數(shù)定義及解釋、下層獨立的試驗單元、試驗臺詳細(xì)信息、試驗臺控制參數(shù)；同時，為試驗任務(wù)管理做準(zhǔn)備。

    試驗方案設(shè)計是內(nèi)嵌式試驗流程系統(tǒng)的重要人工控制內(nèi)容，也是試驗知識經(jīng)驗庫的關(guān)鍵組成部分。這些具體的試驗案例被收集起來，進(jìn)行系統(tǒng)綜合分析后，以不同的類別組成試驗項目庫，并可根據(jù)具體的需要進(jìn)行靈活配置，為此后的試驗任務(wù)設(shè)計提供參考，為測試提供解決方案；并且能夠提供改進(jìn)的、可重復(fù)利用的試驗案例，從而更好地、更容易地管理試驗測試過程。

    試驗任務(wù)（項目）管理是一個科學(xué)規(guī)劃的過程，該過程是為了將試驗設(shè)計的各種要求，變成可執(zhí)行的過程并程序化管理，項目管理是將理論可行的試驗設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實可行的具體行動步驟，并對試驗任務(wù)進(jìn)行明確定義說明，即：首先將一個試驗任務(wù)包括的一系列底層的測試單元和功能性測試進(jìn)行層次定義；其次，將試驗項目參數(shù)定義與該此試驗項目需求進(jìn)行合理匹配；最后，定義“試驗任務(wù)（活動）”，即主要對試驗流程（次序）進(jìn)行定義，并能夠自動執(zhí)行。

    如果已經(jīng)形成試驗項目庫，試驗任務(wù)管理可以根據(jù)實際需求在試驗項目庫中選定一個試驗主流程，為了完成功能性測試可以定義多個獨立的子流程，也可以根據(jù)實際情況對選定的流程進(jìn)行合理的簡化。

    試驗任務(wù)（項目）的執(zhí)行就是在選定試驗臺及試驗配置后，按照試驗管理的要求，在不同試驗臺（室）、不同角色之間順序執(zhí)行，同時，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)化管理、系統(tǒng)化分析、形成試驗報告，并最終形成試驗成果。

    試驗任務(wù)（方案）的設(shè)計、試驗任務(wù)（項目）的管理和試驗任務(wù)（項目）的執(zhí)行是互聯(lián)的雙向過程。

    2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

    根據(jù)車輛研發(fā)階段進(jìn)行的各類試驗類型特點，該系統(tǒng)以試驗項目特性分類構(gòu)成試驗類型庫（如新車型開發(fā)類試驗、驗證類試驗、專項檢測類試驗，等等），以各試驗子類為基礎(chǔ)單元，以試驗項目管理、試驗數(shù)據(jù)管理、試驗數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理為過程控制環(huán)節(jié)，實施多任務(wù)輸入管理；同時，通過試驗專家知識庫（如試驗標(biāo)準(zhǔn)、方法、體系等）、虛擬試驗管理（如模型及軟件仿真驗證等）、試驗設(shè)備管理及試驗計量檢定管理的雙向數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)車輛全周期試驗數(shù)據(jù)管理（如圖2所示）。

    圖2 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)

    該系統(tǒng)的物理體系結(jié)構(gòu)為基于B/S和C/S的3層體系結(jié)構(gòu)（如圖3所示）。3層結(jié)構(gòu)分別為數(shù)據(jù)庫層、應(yīng)用服務(wù)層和客戶端層，這3層結(jié)構(gòu)在物理上是可以隔絕的，分別運行在不同的計算機上，數(shù)據(jù)庫層采用Oracle/SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫，適用于海量數(shù)據(jù)管理，并具有良好的穩(wěn)定性和擴充性。應(yīng)用服務(wù)器層由數(shù)據(jù)管理應(yīng)用服務(wù)和流程管理應(yīng)用服務(wù)組成，其中包括TDM服務(wù)器，TDM工作流引擎，Microsoft ASP.Net服務(wù)和Microsoft IIS服務(wù)器。另外還包含TDM的集成接口，客戶端是與用戶交互的操作界面，其中系統(tǒng)管理工具、流程設(shè)計工具和數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具采用C/S架構(gòu)的Windows客戶端，數(shù)據(jù)查詢編輯和后置處理界面采用B/S架構(gòu)的Web客戶端�？紤]到大多數(shù)的用戶所需要的功能為數(shù)據(jù)查詢編輯和后置處理等，因而采用Web客戶端作為多數(shù)用戶訪問本系統(tǒng)的主要窗口，可以讓用戶方便快捷地完成試驗規(guī)劃、試驗配置、查詢?yōu)g覽試驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析繪圖和試驗報告生成等工作。

    圖3 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)示意圖

    建立試驗過程的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)模型及有效實現(xiàn)是該系統(tǒng)總體設(shè)計的關(guān)鍵任務(wù)，設(shè)計遵循實現(xiàn)試驗設(shè)計可調(diào)性、試驗流程可控性、試驗數(shù)據(jù)可溯源性及試驗全信息可復(fù)現(xiàn)性的基本原則，同時，遵循去繁就簡的原則，在多類型的數(shù)據(jù)之間建立數(shù)據(jù)源類、繼承類、綁定類等多向的各種關(guān)系類別（如圖4所示，圖中箭頭的方向代表了數(shù)據(jù)源的流向和從屬關(guān)系。）每個數(shù)據(jù)類別均設(shè)置唯一型ID號編碼，標(biāo)識確定的試驗任務(wù)的相關(guān)各類屬性（如新車型開發(fā)類試驗、驗證類試驗、專項檢測類試驗等各級子類），并用于各類數(shù)據(jù)的全周期檢索，這些信息包括任務(wù)來源、任務(wù)類別、試驗設(shè)備的配置、子任務(wù)的類型、試驗設(shè)備的校準(zhǔn)、試驗任務(wù)的數(shù)據(jù)類型、試驗條件及方法，等等，經(jīng)過定期地對各類試驗任務(wù)及數(shù)據(jù)的分析，形成專家經(jīng)驗知識庫，構(gòu)建新的試驗驗證模型進(jìn)入試驗類型庫，同時用于指導(dǎo)新產(chǎn)品的開發(fā)分析及驗證活動。

    圖4 試驗信息管理數(shù)據(jù)模型

3 試驗數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

    3.1 試驗數(shù)據(jù)的分類

    試驗數(shù)據(jù)包括任務(wù)類數(shù)據(jù)、環(huán)境類數(shù)據(jù)、設(shè)備儀器類數(shù)據(jù)、試驗?zāi)Ｐ皖悢?shù)據(jù)、原始類數(shù)據(jù)及有效類數(shù)據(jù)。任務(wù)類數(shù)據(jù)定義了試驗任務(wù)的目的及過程控制的各環(huán)節(jié)（包括人員配置等），并最終完成各類數(shù)據(jù)的分析，形成專家知識成果；環(huán)境類數(shù)據(jù)定義并記錄了影響試驗任務(wù)的外界環(huán)境參數(shù)及這些參數(shù)的挖制過程；設(shè)備類數(shù)據(jù)定義并記錄了試驗任務(wù)的儀器設(shè)備配置、校準(zhǔn)及使用等情況；試驗?zāi)Ｐ皖悢?shù)據(jù)是對試驗方法、標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗的數(shù)學(xué)定義，其來源于專家經(jīng)驗庫；原始類數(shù)據(jù)由試驗?zāi)Ｐ投�義，直接產(chǎn)生于試驗的設(shè)備儀器，是試驗活動的第一手?jǐn)?shù)據(jù)；有效類數(shù)據(jù)是經(jīng)過科學(xué)分析處理后的原始數(shù)據(jù)。圖2和圖4揭示了各數(shù)據(jù)類型之間的相互關(guān)系。

    試驗原始數(shù)據(jù)雖然是第一手的信息源，但如果沒有其他類型數(shù)據(jù)的輔助，就很難進(jìn)行試驗分析、故障再現(xiàn)及溯源，這樣的原始數(shù)據(jù)也是沒有意義的。有效數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)處理分析則揭示了使用實際運用的試驗方法可能會出現(xiàn)3種情況，即有用、用處很少或無用、有害。有效數(shù)據(jù)是產(chǎn)品的研發(fā)、仿真和試驗分析中最常使用的數(shù)據(jù)。

    3.2 試驗數(shù)據(jù)模型的建立

    此處只討論原始類數(shù)據(jù)及有效類數(shù)據(jù)的模型建立問題，其他類別的數(shù)據(jù)模型在上述各節(jié)中均有論述。

    車輛研發(fā)階段進(jìn)行的各類試驗類型眾多，差異性很大，同樣由于各專業(yè)試驗測試設(shè)備均由不同的專業(yè)廠家提供，各家之間的數(shù)據(jù)格式也是千差萬別，一般包括的數(shù)據(jù)格式有：文本、二進(jìn)制、ASCⅡ、LabVIEW、Excel、UEF、xml、HP SDF(*.SDF)、RPC-Ⅲ(*.RPC)、音頻文件(*.wav)、VMS(*.DAC)、Sun/SCI Unix(*.DAC)、SDF(*.SDF)以及由各專業(yè)企業(yè)自定的數(shù)據(jù)類型，而且，這些設(shè)備的端口往往不對其他產(chǎn)品開放，這就給產(chǎn)品型號的研制及數(shù)據(jù)的積累造成了很大的麻煩，為了解決這一問題，首先，將這些試驗設(shè)備的端口進(jìn)行統(tǒng)型（或得到開放的端口IP及格式）；其次，解決動態(tài)測試數(shù)據(jù)的實時入庫；最后，根據(jù)這些數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行分類并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，以統(tǒng)一的形式存入系統(tǒng)中。

    試驗測試數(shù)據(jù)的處理一般分為靜態(tài)測試數(shù)據(jù)（慢變信號）與動態(tài)測試數(shù)據(jù)的處理，其中動態(tài)測試數(shù)據(jù)的實時采集入庫是試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)面臨的重要問題。大量的高頻且需長時間采集的數(shù)據(jù)如要實時入庫會造成網(wǎng)絡(luò)的堵塞，系統(tǒng)的癱瘓，為了解決這一問題，系統(tǒng)采取本地上位機設(shè)置緩沖區(qū)，延遲入庫，同時，對于需要在線故障診斷的子系統(tǒng)，在本地上位機進(jìn)行實時數(shù)據(jù)處理，對于遠(yuǎn)程客戶端通過TDM服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。

    根據(jù)原始數(shù)據(jù)的類型及用途，系統(tǒng)將試驗數(shù)據(jù)劃分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化2種形式。結(jié)構(gòu)化是指能夠進(jìn)行解析處理形成數(shù)據(jù)庫表的數(shù)據(jù)稱為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入的方式進(jìn)入系統(tǒng)，在系統(tǒng)中可以很方便地進(jìn)行后續(xù)編輯、錄入、查詢、分析等工作；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同樣也存在不同的類型（如NVH類、發(fā)動機試驗類，等等），但其實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)的多類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)型，在系統(tǒng)內(nèi)可以認(rèn)為是同一類型數(shù)據(jù)。非結(jié)構(gòu)化是指圖片、聲音、錄像等不需要分解的數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，系統(tǒng)是通過附件上傳下載的形式實現(xiàn)入庫。

    試驗數(shù)據(jù)采集管理模塊，通過建立的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型能夠?qū)⒉杉�系統(tǒng)采集到的試驗數(shù)據(jù)或者經(jīng)相關(guān)人員科學(xué)處理后的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行自動地入庫管理。隨著試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不斷變化和增加，可以實時調(diào)整數(shù)據(jù)模型以適應(yīng)試驗數(shù)據(jù)的管理，靈活地定義各個數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)起來。

    一個典型的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過結(jié)構(gòu)化處理后的導(dǎo)入過程為：

    1）采用讀取文本文件格式的方法讀取數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容；

    2）找到數(shù)據(jù)文件中的第一個沒有“=”號的行，之前的行的數(shù)據(jù)存放在一個DataTable(dt1)中，當(dāng)前行數(shù)據(jù)和跳過兩行的數(shù)據(jù)存放在另一個DataTable(dt2)中；

    3）dt2中第一數(shù)據(jù)為通道名，數(shù)據(jù)文件第一列為空則在第一列補上“Time”，否則為無時間數(shù)據(jù)，不補“Time”；

    4）dt1名稱為“數(shù)據(jù)條件”，共3列，其中一列為空，另兩列存儲數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)，名稱為“參數(shù)名”和“參數(shù)值”，數(shù)據(jù)以每行讀取的方式，讀入dt1為一行，以“=”為分隔符，分割成兩列存入dt1相應(yīng)的列”；

    5）dt2名稱為“數(shù)據(jù)”，列根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)生成，名稱為“Column_”+“序號”，存儲數(shù)據(jù)的通道名和數(shù)據(jù)；

    6）dt2中數(shù)據(jù)允許分隔符為“Tab鍵”、“英文逗號”、“分號”和“空格”，但通道名不能為空格分隔符；

    7）將dt1和dt2加入到一個DataSet返回。

4  系統(tǒng)的實現(xiàn)及應(yīng)用

    根據(jù)以上總體設(shè)計原則和思路，完成了車輛全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)（如圖5所示）。在本系統(tǒng)的左邊有瀏覽數(shù)據(jù)的導(dǎo)航樹，點擊相應(yīng)的條目可以把內(nèi)容展開，點選相應(yīng)的數(shù)據(jù)分類樹名字，即可在右邊顯示數(shù)據(jù)分類樹的內(nèi)容，同時可以完成各項任務(wù)類的操作。在本系統(tǒng)的右邊有“首頁”瀏覽頁，點選相應(yīng)的數(shù)據(jù)分類名字（或圖片），即可在右邊顯示數(shù)據(jù)分類的內(nèi)容，如顯示打開“外場試驗室”就可以看到該試驗室進(jìn)行的所有試驗任務(wù)數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)Web頁面支持模糊查詢，可以根據(jù)需要查找相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)。

    圖5 試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主頁面

5 結(jié)束語

    全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究為現(xiàn)代車輛研發(fā)中的自動測試、分析及試驗數(shù)據(jù)管理提供了一個整體的試驗信息系統(tǒng)平臺；在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及試驗數(shù)據(jù)管理方面提出了有價值的解決方案；在多任務(wù)的綜合性試驗管理中，對解決試驗數(shù)據(jù)分散性、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)完整性以及實現(xiàn)仿真結(jié)果和真實系統(tǒng)試驗結(jié)果一致性驗證、數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)共享等諸多方面具有一定的參考作用，同時，也為充分發(fā)揮試驗資源的作用提供了一種有效途徑。   

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(biāo)題：全周期試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

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