0 引言
世界上很多高尖端产品的设计生产离不开设计、仿真及试验的完美结合，例如波音公司的787飞机，规模及技术水平均创历史记录的产品却没有任何纸质的设计图纸，这不能不说是一个奇迹，同时，高电子化率的设计过程自然就带来了高效率、低成本，而虚拟仿真技术与虚拟试验的完美结合，也大幅度提高了产品设计的质量。在通常的产品设计过程中，采用的是经验辅助设计的方式，即根据人为的经验进行设计的方式，人为的经验来自于设计、试验等各个方面；当今随着仿真虚拟设计、虚拟试验技术的不断成熟，越来越多的新产品采用了仿真设计模型、仿真试验模型辅助设计的方式，即设计部门建立虚拟的设计模型，相关部门根据设计模型进行仿真模拟、仿真试验，通过模拟试验结果进一步修正优化设计模型，从而形成更可靠更完善的产品设计结构。
许多大型企业，目前已经上线了产品设计系统(PDM)，但是在产品设计的过程中还并不能运用到相关试验数据及经验知识，为了达到从经验设计方式到试验辅助预测设计方式过渡的目标，需要形成试验数据管理系统。通过对系统的实施应用，企业不断积累试验数据及经验，形成产品试验的经验模型，长期的应用目标是将试验模型与设计模型形成对比，进而实现通过试验预测辅助产品设计的目标。鉴于试验在产品研发中的重要性，有效的管理试验中产生的数据就成为产品研发的重中之中。本文以某试验数据管理软件的开发为依据，从试验数据管理方面，对试验数据管理方法进行探讨，并提出了相应的解决方法；该系统在实际应用中己取得了成效。
1 试验数据概述
1.1 数据的特点
试验数据与其它数据不同，有自己独特的特点：
(1)多样化的数据类型：包括图像、数字、文字、视频、音频等类型数据。
(2)数据处理过程繁琐：有实时处理、预处理及后置处理3个数据处理过程。
(3)测量参数多：一个产品的研发试验测量参数高达上万个。
(4)某些数据记录由几类数据合成。比如温度和压力等。
(5)数据量根大。不论单个试验模块还是整个试验测试的数据量每次到达到几十G的容量。
1.2 数据管理的现状
随着现代测控技术的提高，数据结构越来越复杂，测量的数据量也越来越大。但是一直没有有效的数据管理工具来实现对试验数据的有效管理，大量的试验数据都以各类电子文档的方式进行保存及共享。这种落后的数据管理方式存有根多弊端：
(1)易出错：试验数据的准确性对试验至关重要，但是由于在数据管理中存在大量的手工操作，难免会出错误，影响整个试验的准确性，造成不良后果。
(2)效率低下：试验人员从海量的数据文件中查找自己需要的试验数据需要花费很多的时间。
(3)数据利用率低：试验室数据信息的处理还停留在手工记录及分析阶段，大量试验数据记录在试验人员的记录本上，无法实现数据信息资源的共享，缺乏广泛而有效的分析和利用。
(4)安全保密性差：以文件方式保存的试验数据容易受到未经授权的修改及访问，使重要数据资料的安全性大大降低。
(5)无法进行有效的数据分析挖掘工作：在试验中获得的试验数据，包含着丰富的信息，简单的文档管理无法通过数据挖掘去使用那些有价值的信息。
鉴于以上分析，迫切需要建立有效的试验数据管理平台来为试验提供有效的数据支持。
1.3 试验数据管理系统的功能及特点
根据试验数据的特点和管理现状，该系统其有以下功能特点：
(1)工作人员可以快速完成试验规划和设计工作，实现文件签转、任务管理、资源配置等功能。
(2)通过企业内部资源网络构建分布式试验数据系统，实现数据资源共享。
(3)能够实现试验数据方便快捷的查询、管理，动态建库、导入/导出等操作。
(4)工作人员可以方便地完成数据分析、数据绘图、报告生成等工作。该系统可以提供通用的接口，可以集成任何用户所需的算法和软件工具。
(5)加强数据安全性，对系统进行权限设置及管理。
2 系统的设计
2.1 系统模块结构
试验数据管理系统由7个模块组成如图1所示，在具体设计时保持现有操作规范的情况下，依据试验数据管理方法来设计本系统，先设计单独的模块，最后对各个模块进行整合。
图1 试验数据管理系统模块结构
平台采用三层分布式架构，该系统的技术架构如图2所示，第一层是数据库层，完成数据的存储和管理；第二层是服务器层，实现业务逻辑的相关功能；第三层是客户端层，与实现平台与用户的交互。
图2 试验数据技术平台
2.2 数据自动导入和导出
由于试验的数据量大，格式复杂，包括结构化数据和非结构化数据，不能采用手工录入数据的手段和标准模扳的方式，必须采用数据自动导入的方法来提高工作效率。试验数据管理平台提供数据导入工具，可以完成任意文件格式的数据导入。例如：文本文件、Excel文件、二进制文件以及其它特殊格式的文件等。而无需对数据文件进行任何手工处理，也不需要定义标准数据导入模板。
该系统提供数据导入向导工具，可以帮助试验人员方便快捷的完成数据导入操作，数据导入过程中，系统提供两个可选择的操作：“选择导入脚本”和“生成导入脚本”。用户可以通过“生成导入脚本”功能把常用的数据导入过程记录下来。在以后的数据导入中，用户可以选择保存好的导入脚本文件，该脚本文件可以帮助用户自动处理每一步操作。
试验数据管理系统数据导入过程包括词法转换、语法转换和最终导入3个阶段。词法转换阶段的主要任务是将各种不同格式的数据转换成标准的二维表格格式。谆系统平台提供了一些常用的数据格式转换器。同时提供了可扩展接口，以及一个图形化的数据格式转换器生成器用来添加处理不同数据格式的转换器；语法转换阶段的主要任务是进行数据命名转换，数据预处理，和数据校验等，以确保导入数据的标准性和正确性；在导入阶段，用户可选持导入数据的方式，比如添加记录或修改记录，是否将导入过程保存为“导入脚本”等。导入原理如图3所示。
图3 数据导入原理
数据导出功能也称为数据格式转换功能，试验数据管理平台允许用户使用Web界面把结构化数据以XML文件、Word文件、Excel文件、文本文件等格式导出，试验数据管理系统还提供了可扩展接口，允许软件编程人员按照用户的需求定制用户需要的各种导出文件格式。
2.3 动态建立数据库
一般来说，试验数据包含结构数据和非结构数据，其结构数据复杂多变。因而数据库模型是试验数据管理软件中经常需要灵活改变的环节。该平台允许工作人员通过使用工具动态的建立和修改数据模型，生成数据类、属性和关联关系等，而无需了解数据库的知识。即试验数据管理系统提供动态建库功能，允许用户动态建立和维护数据库模型。
而提供动态建库功能的为Windows客户端提供的工具Design Studio。在Design Studio的数据模型编辑器中，用户可以快速建立数据库模型，定且数据类、数据子类、数据属性和关联关系等信息。参见下面的数据模型编辑器示意图如图4所示。
图4 数据模型编辑器
试验数据管理系统的设计与实现（二）
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本文标题：试验数据管理系统的设计与实现（一）
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