， ，

裝備試驗作為武器裝備全壽命周期過程中的重要環(huán)節(jié)，是將“實用、管用、好用”的武器裝備提供部隊、全面提升我軍打贏信息化戰(zhàn)爭能力的關鍵保證。試驗裝備是用于實施和保障裝備科研試驗任務的設備、設備系統(tǒng)及技術器材的總稱[1]，試驗裝備保障是裝備試驗任務得以順利完成的基礎性工作。

隨著高新技術在試驗裝備建設領域的廣泛應用，裝備性能和復雜程度不斷提高，其保障數(shù)據(jù)范圍也在不斷延伸和擴展。具體來講，試驗裝備保障數(shù)據(jù)除了裝備基礎屬性數(shù)據(jù)以外，還覆蓋了裝備調(diào)配、裝備維修、裝備日常管理、人員保障、試驗任務保障等相關業(yè)務領域，不僅歷史數(shù)據(jù)量巨大，而且實時采集及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息正以指數(shù)級的速度增長，體量巨大，種類多樣，已經(jīng)明顯具備“大數(shù)據(jù)”的特性?，F(xiàn)行的裝備保障業(yè)務系統(tǒng)主要采用靜態(tài)的、專用式的信息管理模式，無法滿足新形勢下裝備保障對全程信息共享、全域資源重組和柔性管理等方面的迫切需求[2]。

如何適應大規(guī)模、成體系的復雜試驗任務環(huán)境，高效收集、分析和處理海量試驗裝備保障信息，有效實現(xiàn)試驗裝備保障信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享及綜合利用，保持和增強試驗任務保障的可變性、靈活性和主動性，提高裝備試驗保障能力水平，是管理機關和各級試驗機構(gòu)亟待解決的重要問題。

當前，大數(shù)據(jù)時代的到來顛覆了工業(yè)界、學術界對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的認知，同時也引起了數(shù)據(jù)獲取、存儲、分析、挖掘以及可視化等技術的變革[3]。大數(shù)據(jù)具有較強的決策能力和洞察能力，能夠?qū)薮蟮臄?shù)據(jù)進行處理。利用大數(shù)據(jù)技術研究和解決軍事決策與裝備管理等應用領域的實際問題，已成為軍事領域的一個重要研究方向。

本文圍繞試驗裝備保障數(shù)據(jù)特點和數(shù)據(jù)建設情況，提出試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系的研究思路，從統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、規(guī)范采集方式、數(shù)據(jù)分析展現(xiàn)、總體架構(gòu)設計等方面展開研究和分析,為提高試驗裝備保障數(shù)據(jù)管理水平和增強試驗決策能力提供有效的解決途徑和技術支撐。

1 試驗裝備保障數(shù)據(jù)及其建設情況

1.1 試驗裝備保障數(shù)據(jù)概述

試驗裝備保障數(shù)據(jù)是指圍繞試驗裝備全壽命過程的，涵蓋裝備管理、裝備維修、裝備試驗任務保障、退役報廢等業(yè)務范圍內(nèi)的一切數(shù)據(jù)信息，主要分為3類：一是裝備保障對象和裝備保障力量等基礎數(shù)據(jù)信息[4]，包括試驗機構(gòu)單位編碼及基本信息、試驗裝備編碼及性能指標信息、試驗裝備保障人員基本信息等；二是裝備日常管理業(yè)務數(shù)據(jù)，指裝備實力采集、裝備調(diào)配、技術狀態(tài)監(jiān)控、動用使用、事故故障、檢查考評、使用保養(yǎng)、維修保障、退役報廢等業(yè)務數(shù)據(jù)；三是裝備試驗任務保障數(shù)據(jù)，指為圓滿完成裝備試驗任務，圍繞所需的試驗裝備在試驗任務保障中的裝備調(diào)配、籌措、維修、改造、狀態(tài)跟蹤與故障處理等各項保障活動相關的數(shù)據(jù)信息。

從數(shù)據(jù)本身來講，由于試驗裝備種類繁多、非標特裝比例大、技術含量高且數(shù)量多，如果按逐號方式管理，僅一個裝備就包括裝備編碼、所屬類別、名稱、型號、戰(zhàn)技性能、生產(chǎn)廠家、單價、生產(chǎn)年份和批次等若干屬性信息，且裝備數(shù)量相當可觀；從數(shù)據(jù)增量上來講，在裝備日常調(diào)配、動用、維修、任務保障過程中又會產(chǎn)生大量階段性保障數(shù)據(jù)，形成寶貴的信息資源知識庫；從數(shù)據(jù)類型上來講，不僅包含已入庫的文本、報表類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，圖像、圖形和視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還有未入庫的紙質(zhì)、光盤介質(zhì)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)價值高且類型多樣。

1.2 數(shù)據(jù)建設情況

近年來，各級部門結(jié)合自身工作需要，大力推進試驗裝備保障業(yè)務信息化建設和數(shù)據(jù)工程建設，軟件系統(tǒng)應用、基礎數(shù)據(jù)建設和信息保障環(huán)境建設取得初步成效，試驗裝備保障數(shù)據(jù)得到一定程度的積累和完善。然而，隨著各級部門對數(shù)據(jù)使用要求的不斷提高，在試驗裝備保障數(shù)據(jù)建設中也逐漸暴露了以下問題。

一是數(shù)據(jù)共享利用率不高。具體表現(xiàn)在試驗機構(gòu)獲取試驗裝備保障信息不及時、不全面，大量數(shù)據(jù)往往存在于各自部門業(yè)務系統(tǒng)中，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互連互通需通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口標準來實現(xiàn)。

二是裝備末端信息采集手段還需加強。由于各單位對試驗裝備的統(tǒng)管程度不同，大部分是依靠業(yè)務軟件進行人工采集和簡單處理，離真正實現(xiàn)自動化且高效的末端數(shù)據(jù)采集目標還有一定差距。針對大量復雜的試驗裝備，需要建立高效、快捷的數(shù)據(jù)采集提取手段，從而獲取更為精確、實時的裝備保障數(shù)據(jù)。

三是數(shù)據(jù)深入挖掘能力有待提升。當前試驗裝備保障數(shù)據(jù)的管理和使用僅能滿足各級部門完成常規(guī)的業(yè)務管理和日常工作需要，但在裝備全壽命管理、裝備故障預測、裝備維修經(jīng)驗總結(jié)以及試驗任務保障情況分析等跨系統(tǒng)、跨業(yè)務方面的深層次挖掘能力仍需進一步加強。

2 大數(shù)據(jù)技術概述

大數(shù)據(jù)是指海量、多樣化的數(shù)據(jù)資源，既包括傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化業(yè)務數(shù)據(jù)，也包括文本、圖像、視頻和音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，需要采用新的采集、存儲和處理技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入和快速處理，建立新的分析機制開展跨業(yè)務、多類型的數(shù)據(jù)關聯(lián)分析[5]。

大數(shù)據(jù)技術主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化4個核心部分。

數(shù)據(jù)采集主要解決數(shù)據(jù)的獲取問題。其數(shù)據(jù)來源廣泛(如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù))，并發(fā)數(shù)高，流式數(shù)據(jù)速度快，數(shù)據(jù)類型繁雜。

數(shù)據(jù)存儲主要解決海量數(shù)據(jù)的抽取、集成、保存問題。大數(shù)據(jù)存儲具有實時性或近實時性特點，當一定時間內(nèi)數(shù)據(jù)大體量增長時，需要借助于大型分布式數(shù)據(jù)庫或存儲集群平臺完成高性能、高吞吐率、大容量的存儲需求。

數(shù)據(jù)分析主要解決數(shù)據(jù)的使用和利用問題。其分析技術有數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、統(tǒng)計分析等。

數(shù)據(jù)可視化主要解決數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式問題。通過交互式視覺表現(xiàn)的方式可幫助用戶探索和理解復雜的數(shù)據(jù)，基于并行算法設計高效處理和分析特定數(shù)據(jù)集的特性，最終在顯示終端以友好、形象、易于理解的形式呈現(xiàn)出專業(yè)分析結(jié)果，為用戶提供決策信息支持。

3 試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系構(gòu)建方法

新形勢下，試驗裝備保障數(shù)據(jù)建設必須適應體系化建設需求，從全局角度出發(fā)，通過頂層設計和統(tǒng)一規(guī)劃，針對試驗裝備保障大數(shù)據(jù)特點，充分利用大數(shù)據(jù)技術，構(gòu)建試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系，有效提高數(shù)據(jù)利用和數(shù)據(jù)決策水平。

3.1 統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準規(guī)范

數(shù)據(jù)標準是數(shù)據(jù)規(guī)范使用的保證，是數(shù)據(jù)共享和有效利用的基石[6]。

參照試驗裝備相關業(yè)務管理規(guī)定、裝備保障數(shù)據(jù)相關標準及軍用基礎類數(shù)據(jù)標準，建立適用于各級試驗機構(gòu)、覆蓋各類試驗裝備的全局數(shù)據(jù)標準(包括元數(shù)據(jù)標準、基礎數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)存儲標準、數(shù)據(jù)處理標準、共享服務標準等)，依據(jù)標準規(guī)范數(shù)據(jù)庫建設和數(shù)據(jù)接口，確保數(shù)據(jù)的標準化和準確性，有效支持試驗裝備保障的數(shù)據(jù)規(guī)范化采集、管理和使用，為各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)互聯(lián)互通互操作提供基礎支撐。

3.2 規(guī)范末端信息采集方式

基于大數(shù)據(jù)的試驗裝備保障數(shù)據(jù)管理體系成功與否取決于各級管理部門及試驗機構(gòu)是否能及時獲得或輸出必要的信息，并快速高效地處理和傳遞信息?，F(xiàn)行試驗裝備保障業(yè)務系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)鏈與末端設備不通達，信息采集主要靠手工輸入，裝備管理和技術保障手段落后，遠遠滿足不了試驗裝備保障的發(fā)展需求。在末端信息采集方式上，廣泛使用軍事物聯(lián)網(wǎng)技術，將無線射頻識別系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、二維碼識讀設備等相關信息傳感系統(tǒng)通過統(tǒng)一的協(xié)議、標準進行互通互聯(lián)，利用軍用網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)等作為媒介實現(xiàn)對試驗裝備的身份識別、跟蹤定位、信息采集和有效管理。

3.3 充分運用數(shù)據(jù)分析展現(xiàn)技術

裝備保障數(shù)據(jù)分析應具備完整性、合理性、獨立性、一致性和穩(wěn)定性[7]。

通過對不同層級試驗機構(gòu)(部門)的試驗裝備戰(zhàn)術技術指標信息、裝備故障處理信息、裝備維修履歷信息、試驗任務保障調(diào)用信息等進行關聯(lián)性分析，找出數(shù)據(jù)的相關性，提取有價值的信息，并將其用人機交互的可視化方式以地圖、圖像、動畫的形式進行直觀展示，為決策者決策提供數(shù)據(jù)支持和參考。

數(shù)據(jù)分析的意義主要表現(xiàn)在：一是對試驗裝備保障活動進行預測判斷和模擬分析；二是對試驗裝備保障數(shù)據(jù)信息進行跟蹤，便于業(yè)務人員和決策人員及時掌握最新的數(shù)據(jù)變化，隨時把握保障需求；三是通過大數(shù)據(jù)實時監(jiān)測能力，幫助決策者及時了解裝備保障活動的實施情況，為后續(xù)保障任務提供決策參考。

3.4 總體架構(gòu)設計

綜合以上要素，依據(jù)我軍裝備試驗管理機關及試驗機構(gòu)的實際需求和當前數(shù)據(jù)建設現(xiàn)狀，構(gòu)建試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系?？傮w架構(gòu)如圖1所示。

3.4.1 數(shù)據(jù)采集

主要包括實時數(shù)據(jù)采集、聯(lián)網(wǎng)業(yè)務系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)遷移、非聯(lián)網(wǎng)業(yè)務系統(tǒng)信息導入、紙質(zhì)文本/多媒體信息手工錄入等4種數(shù)據(jù)采集方式。其中，實時數(shù)據(jù)采集主要指基于物聯(lián)網(wǎng)技術的試驗裝備末端數(shù)據(jù)采集，即通過裝備內(nèi)置傳感器、射頻及二維碼識別設備、裝備自動測試設備、維修終端設備以及相關試驗數(shù)據(jù)采集設備等對試驗裝備管理保障活動中的使用狀態(tài)、性能指標、使用環(huán)境、檢測情況、維修數(shù)據(jù)、部分試驗數(shù)據(jù)等要素信息進行感知、識別，并通過無線傳感器網(wǎng)絡傳輸接入軍事專用網(wǎng)，實現(xiàn)終端設備的信息傳輸和上下傳遞，提高數(shù)據(jù)采集效率和精確性。

3.4.2 數(shù)據(jù)源

通過多種數(shù)據(jù)采集方式獲取的試驗裝備保障數(shù)據(jù)主要分為3類。

一是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要來自于基于關系型數(shù)據(jù)庫的業(yè)務系統(tǒng)或按二維表結(jié)構(gòu)進行邏輯表達的數(shù)據(jù)。

2.相關性分析。根據(jù)表8相關系數(shù)計算結(jié)果，股票報酬率與風險、資產(chǎn)負債率成負相關關系，風險與企業(yè)成長力、股權集中度成負相關關系，凈資產(chǎn)收益率與資產(chǎn)負債率成負相關關系，公司規(guī)模與股權集中度成負相關關系，股權集中度與資產(chǎn)負債率成負相關關系，其余均成正相關關系。通過檢驗，這些變量之間不存在多重共線問題，可進行實證分析。

二是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖片、音頻、視頻、報告、文檔等形式的數(shù)據(jù)。

三是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如XML、HTML文件等。

3.4.3 大數(shù)據(jù)應用服務支撐環(huán)境

3.4.3.1 大數(shù)據(jù)存儲

鑒于數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜繁多的特點，通過數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和加載、分類編目等初始化手段，并采用多種數(shù)據(jù)存儲技術集成方式進行存儲。對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可采用分布式文件系統(tǒng)(HDFS)進行存儲，對結(jié)構(gòu)松散無模式的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可采用分布式非關系型數(shù)據(jù)庫(NoSQL)，對海量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可采用傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或分布式并行數(shù)據(jù)庫，對決策類數(shù)據(jù)存儲采用數(shù)據(jù)倉庫實現(xiàn)。

圖1 試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系總體架構(gòu)

入庫后的數(shù)據(jù)可劃分為元數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫、綜合數(shù)據(jù)庫。

其中，元數(shù)據(jù)庫用于完成對數(shù)據(jù)存儲的有效管理，基礎數(shù)據(jù)庫包括基礎代碼、基礎信息、數(shù)據(jù)字典等基礎信息，業(yè)務數(shù)據(jù)庫包括與試驗裝備保障業(yè)務相關的業(yè)務類信息，綜合數(shù)據(jù)庫是基于以上數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的滿足決策支持和個性化需求的綜合數(shù)據(jù)模型。

3.4.3.2 大數(shù)據(jù)處理

試驗裝備保障大數(shù)據(jù)的應用類型較多，需要根據(jù)不同的業(yè)務需求采用不同的數(shù)據(jù)處理技術，如流計算、批處理、圖計算、內(nèi)存計算等。流計算用于處理實時性要求高的數(shù)據(jù)分析處理；批處理可用于實現(xiàn)大規(guī)模離線數(shù)據(jù)處理；圖計算用于獲取海量數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性；內(nèi)存計算可與批處理、流處理、圖計算等計算模式相結(jié)合，提供高性能的大數(shù)據(jù)分析處理能力，同時實現(xiàn)對資源的統(tǒng)一管理調(diào)度和計算控制接口。

3.4.3.3 數(shù)據(jù)服務

數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)分析服務、數(shù)據(jù)交換服務、數(shù)據(jù)可視化服務和數(shù)據(jù)管理服務。通過對數(shù)據(jù)分類、建立關聯(lián)，充分利用機器學習和數(shù)據(jù)挖掘算法實現(xiàn)對試驗裝備保障大數(shù)據(jù)的深入分析，提取數(shù)據(jù)的特征和屬性，提升數(shù)據(jù)利用價值；通過數(shù)據(jù)名錄劃分、數(shù)據(jù)檢索查詢，以及規(guī)范數(shù)據(jù)接口格式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換服務；通過可視化設計、可視化決策、圖形圖像處理等數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果呈現(xiàn)給用戶；通過提供有效的服務組件封裝、注冊和發(fā)布手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源產(chǎn)品化管理，為業(yè)務應用層提供規(guī)范化調(diào)用接口。

3.4.4 業(yè)務應用

針對不同業(yè)務場景和業(yè)務需求，實現(xiàn)業(yè)務管理和決策支持方面的數(shù)據(jù)應用，如試驗裝備保障業(yè)務管理、試驗裝備保障綜合信息展現(xiàn)、試驗裝備保障能力分析、試驗裝備發(fā)展趨勢預測、試驗任務保障能力評估等，最終實現(xiàn)試驗裝備末端信息與業(yè)務應用管控的有效連接和有機融合。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)蘊含著巨大的價值。管理和利用好試驗裝備，保障全壽命全周期的大數(shù)據(jù)信息，對提高試驗裝備保障能力和有力推進我軍信息化進程具有重要的戰(zhàn)略意義。

本文針對當前試驗裝備保障數(shù)據(jù)建設方面存在的問題，及其數(shù)據(jù)量巨大、來源分散、格式多樣等特點，引入大數(shù)據(jù)技術概念及核心技術，提出了一種試驗裝備保障大數(shù)據(jù)管理體系的構(gòu)建思路，并對其總體架構(gòu)、功能及關鍵技術進行設計和分析，為研究新形勢下試驗裝備保障體系建設提供有益的參考價值，提高試驗裝備保障決策的科學性，使試驗裝備保障更加智能化、精確化、快速化。