1 前言
从引进技术生产时速250公里的高速动车，到自己开发出时速380公里的高速动车，在代表轨道交通最领先技术的高速动车领域，中国北车长春轨道客车股份有限公司用了七年时间，完成了从追赶者到领跑者的华丽转身，在这华丽转身的背后离不开企业技术人员的自主创新研发及不计其数的试验。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测试环节，它是保证产品性能、提高产品质量和市场竞争力的重要手段。试验技术和试验数据管理水平的高低，已成为衡量企业生产发展及科研创新能力的一个显著标志，是企业核心竞争力的重要体现。
目前，随着轨道交通行业在国内外的蓬勃发展，对列车总体技术的要求也在不断提高，科研生产任务日益繁重，与之对应的试验任务的数量、种类和复杂程度也在不断增加。企业现有的试验数据管理手段和技术手段已经不能满足现行的业务需求，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，导致企业对试验数据的维护和使用都非常困难，数据的完整性，安全性和共享性也难以保障，更无法进一步挖掘出埋藏在试验数据中有价值的信息。试验数据管理问题给企业的数据管理工作造成了非常大的压力，正逐步成为影响企业科研效率的新瓶颈，严重制约了新产品的科研生产和创新发展。这些问题主要表现在以下几个方面：
(1)试验数据分散独立，无法多人同时利用试验结果，共享程度低，没有继承性；
(2)试验数据缺乏完整性，对试验得到的海量数据不能进行有效存储，数据利用率低；
(3)试验数据缺乏统一转换工具，无法对多种数据格式进行集中处理分析，尤其造成多种委外数据无法进行深层次的验证分析；
(4)试验数据分析处理手段欠缺，缺乏可视化数据对比分析及仿真分析工具，无法有效集成并持续优化多年来积累的宝贵的专业算法和工具；
(5)试验数据的安全性缺乏整体部署，无法有效防止不合法的使用所造成的数据泄漏、更改或破坏。
为了能及时、有效地解决企业在试验数据管理中存在的诸多问题，确保其科研生产顺利、健康地开展，必须在现有技术条件下，不断改革创新，进而探索出一条适合企业在新体制运行下的试验数据管理创新之路。
本文针对企业在试验数据存储、格式转换、分析展示及规范化管理中出现的大量问题，根据试验数据管理的具体需求，通过开发引入试验数据管理系统，建立企业内部权威的试验数据资源库，把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，实现试验过程及数据的规范化管理，继而推动企业研究成果的平台化和继承性。
2 试验数据管理系统需求分析
产品研发过程包括设计、仿真和试验三个阶段，每个阶段的数据特点都不相同，对数据所进行的处理方式和对结果的分析过程也都不相同，同时，各个阶段都会产生大量的试验测试数据。由于试验数据的专业性、海量性以及格式多样性，传统的数据管理方式很难满足人们管理实验数据的需求，基于以上对企业试验数据管理现状的分析，可以清楚地认识到建立统一、高效的试验数据管理平台已经成为企业迫在眉睫需要解决的问题，因此，试验数据管理系统（Test Data Management，以下简称TDM系统）在实际需求中应运而生。
TDM系统是产品生命周期管理(PLM)的组成部分，它能帮助企业组建一个准确一致的试验数据资源库，这个资源库围绕“试验”业务实现数据的全生命周期管理。为了满足试验数据管理的需求和解决各种各样的问题，TDM系统的设计需要满足以下几个功能的需求：
(1)任务管理
提供完备的试验任务管理功能，包括试验任务的创建、维护、进度查看、统计查询等功能。同时把试验过程信息和大量试验数据有效的管理起来，方便各位设计师灵活的查询这些信息，对试验项目的管理主要是对项目涉及的试验、人员、设备、文档和数据等信息的管理。
(2)试验管理
提供试验流程定制、执行、监控、试验查询及故障管理等功能，包括对试验信息进行添加，修改，删除，授权，以及类型维护，日志维护等操作。提供试验所需的工作流程，如试验准备工作流程，试验文档审批流程等。
(3)数据管理
提供对试验数据的存储、分析及检索功能，能够对结构化和非结构化试验数据进行统一管理，包括原始数据、过程数据、结果数据等内容。能够根据试验任务、试验类型，建立合理的数据存储结构，方便数据的查找和应用。支持多途径查询功能，适应于不同层面的应用人员从各个角度查询与试验相关的各种信息。
(4)实验室管理
提供与各个研究室相关的各项管理工作，主要包括人员管理、规章制度管理、论文和成果管理、运行考核管理等，方便各试验室日常工作的开展。提供丰富的试验资源管理功能，包括试验设备和试验样件的新建、修改、查询、校验和使用记录等功能，需要对试验设备的使用情况及试验资源进行状态管理，以实现试验资源的信息共享和高效使用。
(5)数据分析处理
提供数据流程化分析功能，能够对数据分析过程进行监控，显示运行进程、执行信息等内容，支持数据分析流程本地存储、导入与管理；提供通用数据处理公式与常用分析算法，能够将数据处理功能插件化封装形成通用数据处理算子，算子编辑支持可视化；提供数据分析的可视化展现，能够进行多媒体数据播放功能。支持操作用户从各个维度、层面、力度的交互式分析、比较，提供灵活、丰富、美观的展现形式。能够对第三方专业分析工具及软件提供标准、高效的接口支持。
(6)系统维护
根据不同层面的应用人员，建立合理的用户、权限等系统管理功能。数据的上传、修改需要审核，确保系统数据安全。建立数据日志，方便管理人员对系统进行使用和维护。
根据以上分析，TDM系统应集试验数据管理、试验任务管理和实验室管理为一体，覆盖“试验准备”、“试验执行”、“试验分析处理”和“试验评估”全部阶段，把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。TDM系统的功能结构，如图1所示。
图1 TDM系统功能结构图
因此，构建试验数据管理系统的意义在于，通过TDM的实施和开发，企业应达到数据管理规范化、历史数据可视化、试验过程流程化，并能够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。
3 试验数据管理系统功能的实现
TDM系统是一个统一的、可扩展的试验数据管理应用平台，通过多种数据采集技术，将分散的试验数据统一收集到TDM系统中，集中存放，统一管理，确保用户可以很方便地实现数据多维度、多视图的访问和查询，构造完整规范的试验业务系统。该系统主体采用基于B/S和C/S的混合结构，表示层为网站平台。基于Web service技术构建的中间件包括数据库的操作和业务流程的控制。系统运行在Windows系统之上，Web服务器采用tomcat6.0，数据库采用市场主流OraclelOg数据库作为基础的数据库平台。系统的数据库拓扑由系统数据库、多媒体数据库、文件数据库组成。该系统的运行环境提高了客户端与数据库的通讯效率，成为了一个可以提供开发、运行和管理的良好的平台。
要实现TDM系统的各项功能，必须通过必要的技术手段和工具在三个层面上对现有企业信息资源加以管理和控制，它们分别是：基础数据层，实现对于实验原始数据、过程数据及结果数据的存储；业务应用层，实现业务逻辑和业务流程；综合应用层，实现对数据的展示功能。TDM系统的体系结构，如图2所示。
图2 TDM系统体系结构图
要实现TDM系统的各项功能，必须对试验的流程进行梳理和优化，对优化后的流程进行电子化管理。该系统要求以试验流程为主线，通过试验流程的流转把试验任务中涉及到的各个环节的数据衔接起来，使其在产品研发过程中得到最高效的利用，从而实现试验流程优化和创新管理。具体来说，试验数据通过专业光纤网从各专业试验台进行采集，然后通过TDM系统进行数据集中存储和统一管理，再利用数字化显示系统进行试验数据可视化展示、仿真数据与原始数据进行比分析，最后由TDM系统自动生成试验报告。TDM系统流程图，如图3所示。
图3 TDM系统流程图
4 试验数据管理系统的应用
TDM系统的建设，不仅突破常规解决历史试验数据管理遗留的问题，实现了数据管理规范化及可视化，而且通过精益管理实验室、试验资源及试验项目，达到试验过程流程化和研究成果平台化，使得企业试验资源得到持续积累，切实实现了试验数据自主创新管理。具体来说，TDM系统的应用主要体现在以下几个方面：
(1)建立了测试数据实时采集、传输、控制平台
系统通过测试数据管理系统和测试台数据采集软件之间的交互，或者直接通过设备驱动获取试验数据和传送数据，实现试验数据的现场采集、传输和存储。系统提供设备资源的统一管理，实现试验设备的集中控制，支持改变以往传统的测试数据采集方式，提高测试数据的自动化管理水平。
(2)建立了统一的测试数据存储平台
将测试数据、测试文档、测试资源采用统一的数据存储平台进行存储，能从海量试验数据中快速获取有价值的信息，统一试验数据入口和出口，使得使用者可以在统一的数据平台上进行各种数据操作，提高测试数据的利用率。
(3)建立了方便实用的测试数据操作、处理平台
系统提供清晰、完善的数据组织结构，具备方便快捷的查询功能，提供常用的数据统计分析功能，测试结果整理功能和报告智能生成功能，可以方便地完成日常的数据处理任务。
(4)建立了细致的测试数据安全保障体系
由于测试数据的特殊性，建立细致的测试数据安全保障体系是系统实施的重点。基于严格的权限机制实现数据的安全保护，建立管理层、业务层和操作层的权限管理机制。根据技术人员的不同权限来显示不同的访问界面，控制不同的数据浏览和操作范围。
(5)建立了统一的试验项目和任务监控平台
系统提供完备的试验项目管理功能，使试验项目管理人员和执行人员可以快速完成试验工作，及时解决试验计划冲突，合理配置试验时间、试验设备、试验人员及其它试验资源。具备试验任务的启动、执行和监控机制，清晰地了解各试验任务进程，显示检测过程执行情况功能，并能实现试验过程追溯。
(6)建立了拥有完整专业模块的试验数据自动化管理平台
系统在测试数据采集部分和用户终端显示部分分别提供了多种专业性较强的试验数据分析模块和大量的二次开发接口，尤其为历史试验数据及外场试验数据提供了专业的分析管理平台，通过积累大量的试验数据形成专家库建议，实现了试验数据的自动化管理。
TDM系统的成功应用，为提高产品可靠性提供了强大的数据支持，为新产品持续研发提供了必要的理论支撑，为高速列车研发，设计及安全运营提供必要的理论支撑和技术保障，是企业掌握核心技术、实现完全自主研发、引领技术创新的必要前提，为企业实现由粗放型到集约型、由传统管理向精益管理的转变奠定了坚实的基础。
5 结束语
TDM系统的应用给试验数据管理带来了巨大的变革，它是现代企业经营、发展中的重要一环，是提高企业运行效率，打造公司软实力最有利的证明。并真正探索出一条适合企业在新体制运行下的试验数据管理创新之路！
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本文标题：浅谈TDM系统在企业试验数据管理中的应用
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