浅析数据管理系统的应用

【摘要】TDM系统可以帮助企业客户搭建统一的试验数据管理平台，构造完整规范的试验业务系统。动态建库、Web页面自动生成、海量数据导入是TDM系统的关键功能。

【关键词】试验数据管理；TDM；动态建库；Web页面自动生成；海量数据导入

一、背景

试验是产品研发、生产制造、直至维修保障过程中必不可少的重要技术手段，对于产品的性能、寿命、质量以及成本方面都起着至关重要的作用。试验技术和试验管理水平的高低，是一个企业或科研单位核心竞争力的重要体现。经过多年的投资建设，我国在高科技产品的试验及测试设备条件上取得了明显的改进，随着近年来高科技产品在性能上的要求不断提高，科研生产任务日益繁重，与之对应的试验任务的种类、数量和复杂程度也在不断增加。现有的试验管理手段和技术手段，已经明显不能满足需求。突出表现为试验测试数据与数据管理之间的不匹配。由于缺少先进适用的试验数据管理手段，导致科研单位对试验数据的维护和使用都非常困难，数据的完整性、一致性、安全性和可用性也难以保障，更无法进一步挖掘出埋藏在试验数据当中的知识。试验数据管理问题正在成为影响科研效率的新的瓶颈，严重制约了高科技产品的科研生产和创新发展。

在试验数据管理方面的问题主要表现在以下几个方面：（1）试验数据分散独立；（2）试验信息缺乏完整性；（3）试验缺乏标准化管理；（4）试验信息缺乏完整的管理体系；（5）试验过程及试验数据之间缺乏集成；（6）试验数据的安全性缺乏整体部署；（7）数据利用率低；（8）试验数据很难在设计、仿真部门利用。在这种背景下，TDM系统应运而生。TDM是Test Data Management的缩写，其中文含义是试验数据管理。作为产品生命周期管理（PLM）的重要组成部分，TDM系统通过建立企业内部权威的试验数据资源库，把企业所有的试验数据和所有与试验相关的信息和业务流程进行统一管理，成为企业提高科研水平、缩短科研周期、降低科研经费的源动力。

二、试验数据管理面临的挑战

我们已经认识到了试验数据管理工作的重要性，但是真正开展试验数据管理工作却不是一件容易的事情，我们面临着许多困难和挑战。

1．试验易变性。试验具有易变性特点。在试验数据采集过程中，每次试验的采集通道数目是变化的，每个通道采集的数据量也是变化的。另外，设备改造、试验室扩展、试验环境变化等因素会带来试验设备、试验台架、试验仪器、数据种类等的变化。因此，传统的静态数据库结构是无法满足这种数据的存储需求的。

2．试验数据量大。随着科技的发展和试验重要性的提升，试验的时间越来越长，比如：飞机发动机连接件的疲劳试验超过1年；试验采集的通道数越来越多，有的模态试验通道数高达10000个；试验设备采集速度越来越快，对于微波试验而言更有高达1Mbps的仪器设备；试验过程也越来越复杂。因此，试验产生的数据量呈几何数量级增长，这给试验数据管理带来了很大的难度。

3．试验数据种类繁多。目前，在国际和国内市场上试验设备种类多样，并且没有国际统一的数据格式标准。在试验单位存在大量不同的试验设备的情况下，试验采集的原始数据种类也是多种多样的，试验数据之间的格式差异很大，试验数据管理并非易事。

三、试验数据管理系统关键功能

1．动态建库。允许用户任意定制自己所需的数据库模型，包括数据表、数据视图、数据校验规则和约束条件等内容，满足用户多种需要，如：调整数据库结构、组织和查找试验数据、增加数据校验的条件和规则等，适应用户不断变化的试验业务需求。

2．海量数据导入。提供数据导入功能，从各种格式的海量试验数据文件中快速提取目标数据并且导入数据库中。由于试验数据量很大，导入性能是一个关键指标，一般应该达到在3G/小时以上。

3．Web页面自动生成。在数据库模型设计完成后，TDM系统会自动生成完整的Web门户来供试验人员访问，提供数据录入、修改、删除、查看、上传、下载等常用操作。而且，在用户根据业务变化而修改数据库模型时，TDM系统可以自动调整Web门户中的页面内容。这样就免除了二次开发带来的烦恼。无论试验数据发生何种变化或者用户产生何种应用需求，都不会妨碍试验数据管理工作的平稳有序的进行。

4．试验数据管理业务应用。TDM系统可以帮助企业客户搭建统一的试验数据管理平台，构造完整规范的试验业务系统。TDM系统可以实现的核心业务应用包括以下几个方面。（1）试验项目管理。提供完备的试验项目规划管理，包括试验设计、试验文件签转、试验任务管理、试验相关数据查询、试验任务统计和试验资源配置等管理功能。（2）试验流程管理。提供试验流程定制、试验流程执行、试验流程监控、历史试验流程查询和试验相关数据查询等功能，可以随时定制所需的工作流程，如试验准备工作流程、试验文档审批流程、数据质量控制流程等。（3）试验标准管理。具有相关试验标准（国标、国军标、行业标准及单位标准）的目录清单及文件管理功能，在试验过程中可以很方便地提取并查看相关标准文件，并可结合单位管理程序文件中确定的各种流程来进行流程设计。（4）试验资源管理。管理与试验相关的所有资源信息，主要包括试验设备、试验原料、试验环境数据、试验件信息、试验设备及测试设备量值溯源信息、试验人员信息、计量数据等。（5）试验数据管理.管理试验过程中采集到的所有数据以及手工录入的所有数据，包括原始测量试验数据、过程测量数据、试验结果数据、试验分析数据、异常数据、多媒体试验数据等。另外，试验任务书、试验大纲、试验报告等文档也是系统的管理目标。（6）数据模型管理。实现动态建库，允许用户动态建立及维护数据库模型，并能够灵活地定义数据之间的关联关系，定义多级数据校验条件和规则，并进行自动数据校验。（7）数据处理分析。提供数据分析绘图功能，能够实现各种常用的曲线图、柱状图、饼图、云图、等高线图等绘图方法；提供原始数据回放、曲线裁剪、图形缩放、数据截取、曲线求和等各种专业数据处理方法；提供算法集成功能，可以集成各种第三方算法和自己编制的算法；通过扩展机制，可以不断把所需的算法丰富到系统平台中，满足实际工作的需要。数据处理分析功能可以便捷定位数据并快速完成数据分析处理操作，提高工作效率。（8）数据挖掘和决策支持。提供数据挖掘功能，从大量的试验数据中抽取出潜在的有用信息、模式和趋势，在历史试验数据的经验基础上探索出新试验数据管理的前景。

TDM系统的应用可以带来试验管理的变革，保障试验数据的安全，实现多部门之间的数据共享和工作协同，提高试验数据管理水平和利用效率，保存和积累经验知识，充分挖掘试验数据的价值，改进和优化产品设计，提高设计质量。目前国际和国内的TDM市场尚处于起步阶段，部分行业的一些单位已经开始尝试建立TDM系统。尽管TDM市场的成熟尚需时日，但是TDM系统已经被各种行业的试验和设计单位所关注，TDM市场已经呈现出了蓬勃的朝气。

参考文献

[1]李杰，林财兴，谢甘第．基于NET平台的试飞试验数据管理系统的设计与实现[J]．机电一体化．2006（3）

[2]朱光明，刘福华，段刚．直升机试飞试验管理和数据处理软件系统架构探讨[J]．测控技术．2007（4）

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