汽車試驗數(shù)據(jù)管理需求分析（一）
2.7 數(shù)據(jù)是高度集成的綜合體
汽車試驗數(shù)據(jù)不僅僅是簡單的數(shù)值序列。例如在發(fā)動機振動試驗中，需要采集特定時間段內(nèi)某測點振動加速度值隨時間的變化情況，測試過程中接入發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速信號；同時車輛運行時使用的擋位、油門開度等是數(shù)據(jù)分析的輔助信息。對試驗人員而言，純粹的時間序列值對數(shù)據(jù)分析意義不大，結合發(fā)動機轉(zhuǎn)速、對應車速、試驗工況信息，試驗人員才能對試驗結果做出準確的判斷。此時測量值與時間、轉(zhuǎn)速、車速、工況信息是一個相對聯(lián)系緊密的數(shù)據(jù)體。在進行數(shù)據(jù)管理時，必須維持上述數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系。
綜上述，汽車試驗數(shù)據(jù)的類型多樣、數(shù)據(jù)耦合程度大、一直處于動態(tài)變化的過程，要對這些數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)庫進行管理維護，除了要實現(xiàn)商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)常規(guī)的功能外，還需要提出更多詳細、獨特的需求。表1是兩種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要區(qū)別。
表1 兩種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別
3 系統(tǒng)需求
通過上述分析，對汽車試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主要功能定義如下：
3.1 管理多種格式的試驗數(shù)據(jù)
汽車試驗數(shù)據(jù)中的單值數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)、三維云圖數(shù)據(jù)、模態(tài)動畫數(shù)據(jù)、二進制文件數(shù)據(jù)（圖片、試驗文檔等）、工況信息（文本描述、列表項、試驗樣件屬性集合等）都需要在數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一存儲。
3.2 提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)瀏覽視圖
系統(tǒng)需要提供一個所有試驗數(shù)據(jù)的總覽視圖，并可以在視圖中對試驗數(shù)據(jù)按不同歸類方式進行顯示。比如：有些試驗人員在某時間段內(nèi)主要負責某個車型的試驗，系統(tǒng)需要按車型對數(shù)據(jù)進行分類顯示；有些試驗人員是長期關注某特定領域的專家，系統(tǒng)應按試驗類型對數(shù)據(jù)進行分類顯示。
3.3 支持異構數(shù)據(jù)的格式化導入
由于試驗目的、試驗方法的不同，對應的試驗數(shù)據(jù)結果在模式上也不盡相同；實際的數(shù)據(jù)導入過程中系統(tǒng)需要適應這種變化，保證數(shù)椐被正確地存入數(shù)據(jù)庫中。如表2、表3所示，兩次平順性試驗結果，在數(shù)據(jù)量綱、對應測試車速和測點位置上均有所不同，如何將這兩次的試驗結果歸入同一種試驗數(shù)據(jù)類型中，并支持數(shù)據(jù)的對比顯示，是系統(tǒng)需要解決的重要問題。
表2 平順性試驗結果格式1
表3 平順性試驗結果格式2
NVH試驗中產(chǎn)生的Waterfall數(shù)據(jù)是一種準三維結構，數(shù)據(jù)量大，且不同的測試軟件對此類數(shù)據(jù)的定義也不盡相同，需要綜合考慮。此外，數(shù)據(jù)導入過程中必須保持測量值、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、工況信息間的關聯(lián)關系。總之，在進行數(shù)據(jù)入庫時，需要統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳遞標準和規(guī)范，以實現(xiàn)高效的管理功能。
3.4 建立數(shù)據(jù)與工況信息的關聯(lián)
試驗工況信息是試驗數(shù)據(jù)的重要標簽，雖然此類信息多數(shù)是文本、數(shù)字、列表等簡單的數(shù)據(jù)格式，但由于項目較多，相對比較松散，且不同的試驗項目對應的工況信息項也各不相同（見表4），如何方便用戶快速錄入、顯示此類信息，是系統(tǒng)需要解決的另一個重要問題。
表4 不同試驗項目的工況信息舉例
3.5 提供數(shù)據(jù)分析環(huán)境
由于不同軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件各自為政，對異構文件的試驗結果進行對比，步驟比較繁瑣。試驗數(shù)據(jù)以格式化的方式保存到數(shù)據(jù)庫，為不同來源的試驗數(shù)據(jù)進行對比提供了可能，系統(tǒng)需要提供一個能夠進行數(shù)據(jù)加載、分析的支撐環(huán)境。主要包括以下內(nèi)容。
3.5.1 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)可視化組件
可視化組件允許多條性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)條目加載到同一視圖中，同時提供交互功能，使用戶從多角度進行觀察分析。對于不同量綱的數(shù)據(jù)，在進行對比顯示時，需要通過合適的解決方案實現(xiàn)數(shù)值換算，得到正確的數(shù)據(jù)對比視圖。表5是數(shù)據(jù)可視化組件的功能舉例。
表5 數(shù)據(jù)可視化組件的功能舉例
3.5.2 工況等信息的隨動顯示
數(shù)據(jù)分析人員查看試驗數(shù)據(jù)時，往往需要查看試驗時的工況信息，對應試驗樣件的屬性信息等。有些試驗結果，大多數(shù)測試條件相同，將此類數(shù)據(jù)拖入同一個視圖顯示時，試驗人員需要將測試的差異項明文顯示，以期對影響試驗結果的因素做出直觀判斷。當進行數(shù)據(jù)瀏覽時，即時顯示數(shù)據(jù)屬性可以幫助分析人員快速篩選目標數(shù)據(jù)。
3.5.3 試驗分析結果的管理與共享
試驗數(shù)據(jù)的分析結果具有很長的有效期，對后續(xù)試驗和其他試驗人員有一定的指導意義。試驗人員調(diào)取不同類型的試驗數(shù)據(jù)，調(diào)整數(shù)據(jù)的顯示方式（如設置顯示范圍、增加光標、設置切片等），所有這些活動都是面向特定分析主題或針對特定目的的，它包含一定的工程經(jīng)驗，具有教育示范作用，有很高的保存價值。系統(tǒng)應支持此類分析結果的保存與共享，保證分析工作的持續(xù)性，同時可以減少其他人員相同的工作量，使知識與經(jīng)驗得以繼承。
3.6 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的多條件查詢
隨著試驗數(shù)據(jù)類型的逐漸增多，試驗人員對數(shù)據(jù)的檢索需求不再局限于特定試驗對象或特定試驗類型，有時需要將測試日期、對應任務單號、測試路面等信息作為篩選條件。此外，試驗單位可能會存在長期關注某一專業(yè)領域的試驗人員，需要經(jīng)常對特定類型的試驗數(shù)據(jù)進行匯總、對比分析，此類人員的數(shù)據(jù)查詢條件是相對固定的；當進行各項主題研究時，可能也需要多次執(zhí)行多個檢索條件集合。因此，系統(tǒng)應允許用戶保存不同的檢索設置，減少重復操作。
3.7 保證數(shù)據(jù)安全性
汽車試驗數(shù)據(jù)的獲取耗費了大量的人力物力，并且可能涉及企業(yè)的商業(yè)機密，必須有可靠、方便的安全管理與控制機能。對數(shù)據(jù)的安全性定義主要有以下幾個方面。
3.7.1 導入安全性
試驗數(shù)據(jù)必須被正確地導入到數(shù)據(jù)庫中，不僅要保證數(shù)值的準確無誤，數(shù)據(jù)間的關聯(lián)關系也不能發(fā)生錯亂。比如兩次加速車內(nèi)噪聲試驗的結果，相應的測試擋位與試驗結果間需建立正確的對應關系。
3.7.2 訪問安全性
數(shù)據(jù)的修改、刪除、導出權限只對相關人員開放，保證數(shù)據(jù)不會被誤刪或惡意篡改。試驗數(shù)據(jù)的權限分布是隨著試驗任務的分配動態(tài)變化的，系統(tǒng)需要提供易用、清晰的權限分配機制，保證數(shù)據(jù)不會被未授權的人員訪問，以滿足企業(yè)規(guī)則。
3.7.3 其它安全機制
用戶對數(shù)據(jù)的誤刪除或是惡意刪除都將給企業(yè)帶來嚴重后果。刪除數(shù)據(jù)需要通過完善的確認機制，當發(fā)現(xiàn)異常時，可以在有限范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)進行恢復操作。此外，系統(tǒng)必須提供數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復的功能，并可以對關鍵操作進行跟蹤。
3.8 集成對試驗樣件、試驗分類的管理
實際的數(shù)據(jù)管理過程中，如果試驗人員對試驗對象的描述出現(xiàn)不一致，在進行數(shù)據(jù)檢索時就不能獲取完整的目標數(shù)據(jù)列表。另外，單個試驗對象可能需要進行多個試驗項目，如果每次都對試驗對象的屬性進行輸入，不僅增加了數(shù)據(jù)導入的工作量，也會導致數(shù)據(jù)冗余，出現(xiàn)信息不一致的可能。因此，試驗數(shù)據(jù)項與試驗對象的關聯(lián)，應該基于已有的試驗對象列表進行選擇，保證數(shù)據(jù)的標準化、規(guī)范化。同樣，試驗數(shù)據(jù)的類型歸屬定義，也存在相同的問題。
3.9 具有良好的系統(tǒng)擴展性
隨著試驗技術的進步和系統(tǒng)應用范圍的擴大，會出現(xiàn)新的試驗數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量綱，相應的工況描述項也會增加。系統(tǒng)應支持動態(tài)添加上述內(nèi)容，并應用到新數(shù)據(jù)類型的導入過程中，相應的檢索項目也應動態(tài)增加，以保證系統(tǒng)完全支持新型數(shù)據(jù)的管理。即：使所管理的數(shù)據(jù)具有了自描述的能力，這樣就不必擔心數(shù)據(jù)模式的變化，使系統(tǒng)具有很高的擴展性和重用性。這對以后的數(shù)據(jù)分析、檢索有重要參考意義。
4 結論
本文針對汽車試驗數(shù)據(jù)的特點，結合單位的實際應用，提出了一個試驗數(shù)據(jù)管理的基本框架。在此框架內(nèi)，用戶可以看到所有數(shù)據(jù)的總覽視圖，對數(shù)據(jù)進行快速定位。通過將試驗對象、工況信息與數(shù)據(jù)建立關聯(lián)，解決了以往管理方式中歷史數(shù)據(jù)含義不清、不易利用的問題。通過定制專門的數(shù)據(jù)顯示組件，不同來源的試驗數(shù)據(jù)可以快速放到同一視圖中顯示，減少了以往相同操作的繁瑣步驟。試驗數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一保存，即可以保證其安全性、唯一性，也可以進行多條件的聯(lián)合查詢，提高數(shù)據(jù)分析和匯總的效率。目前，根據(jù)實際需求基于商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立的汽車試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，并取得良好的技術效益和管理效益。由于在系統(tǒng)設計過程中充分考慮了數(shù)據(jù)在格式、量綱上可能的擴展，因此對其他領域試驗數(shù)據(jù)的管理也有一定的借鑒意義。
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