戚小玉，徐貴紅，楊連報，劉彥軍，曾祥坤

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 鐵路大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用創(chuàng)新中心，北京 100081；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司，北京 100081）

鐵路科技創(chuàng)新平臺包括多個鐵路行業(yè)相關(guān)專業(yè)的國家工程實驗室、國家重點實驗室、國家工程技術(shù)研究中心和國家城市軌道交通裝備試驗線等[1]。目前，鐵路科技創(chuàng)新平臺試驗數(shù)據(jù)年增長量為近百TB級，數(shù)據(jù)類型既包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包括文本、圖紙、視頻、音頻等半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。此外，還有維持實驗室運行的實驗室管理數(shù)據(jù)和實驗室資源數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)無法滿足海量數(shù)據(jù)的存儲、共享和分析的需求，鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、快速數(shù)據(jù)處理技術(shù)等引入實驗室管理中，提升了工作效率和對數(shù)據(jù)資源的利用率。

隨著科研工作的開展和科研信息量的增加，從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中提取決策支持類信息變得越來越重要，通過鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)可將科研試驗流程及各個階段形成的數(shù)據(jù)進行信息化管理，實現(xiàn)信息共享，使不同角色的用戶可以在不同的權(quán)限下進行數(shù)據(jù)錄入、管理和查詢，并支持多角度、多層次分析展示，提供決策支持。

對于國家科技創(chuàng)新平臺試驗計劃，需要在統(tǒng)一的平臺上進行申請、制定和發(fā)布，以便各單位各專業(yè)之間進行信息共享，進而基于現(xiàn)有主試驗信息申請搭載試驗。

鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，有助于發(fā)揮平臺綜合優(yōu)勢，提供實驗室試驗資源管理的基礎(chǔ)性平臺支持，并實現(xiàn)海量試驗數(shù)據(jù)的共享和分析，從而為綜合性的科研試驗、檢驗檢測和技術(shù)服務(wù)提供技術(shù)支撐。

圖2 鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)功能框圖

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用多層應(yīng)用體系作為軟件的結(jié)構(gòu)模式，基于B/S架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、客戶端4個部分，與C/S架構(gòu)相比，B/S架構(gòu)有客戶端無需安裝和交互性強等優(yōu)點[2]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。其中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采取雙機熱備的方式。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)功能與實現(xiàn)

根據(jù)不同類別實驗室相關(guān)管理辦法[3-7]中的要求，鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)主要設(shè)計實現(xiàn)了以下幾個方面的功能：試驗流程管理、試驗計劃管理、實驗室資源管理、實驗室綜合展示、認(rèn)證與體系管理、科研成果管理及系統(tǒng)管理。如圖2所示。

其中，試驗流程管理功能根據(jù)實際試驗任務(wù)流程，通過工作流機制實現(xiàn)試驗任務(wù)在系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)，支持從任務(wù)下達(dá)直至報告歸檔發(fā)放的全部過程；試驗計劃管理功能實現(xiàn)對基于創(chuàng)新平臺進行的試驗計劃的管理；實驗室資源管理功能主要包括對科技創(chuàng)新平臺及其涵蓋的各實驗室進行人員管理、設(shè)備管理、樣品管理；實驗室綜合展示功能通過不同方式將人、機、料、法、環(huán)各類信息進行綜合展示；認(rèn)證與體系管理功能實現(xiàn)檢測項目管理、試驗方法管理、試驗?zāi)芰芾?、質(zhì)量體系管理等；科研成果管理包括評審與鑒定管理、標(biāo)準(zhǔn)審查管理、獎勵管理、專利管理、報告與圖紙管理、論文與著作管理和成果轉(zhuǎn)化等；系統(tǒng)管理功能實現(xiàn)組織機構(gòu)管理、用戶角色管理、本地用戶管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、登錄日志管理、操作日志監(jiān)控等。

2.1 試驗流程管理

試驗流程管理部分采用工作流技術(shù)，實現(xiàn)試驗過程在系統(tǒng)環(huán)境下的自動化，支持不同用戶角色之間的協(xié)同工作。從試驗任務(wù)下達(dá)開始，業(yè)務(wù)受理人員通過本功能填寫試驗委托書，包括委托信息、委托方信息、樣品信息、試驗項目和方法。業(yè)務(wù)受理人員填寫的委托書提交后，試驗負(fù)責(zé)人收到任務(wù)提醒，進行任務(wù)安排。試驗部門中的業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人對試驗任務(wù)指派測試試驗負(fù)責(zé)人和測試試驗工程師。測試試驗工程師在試驗過程中或試驗結(jié)束后錄入相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果。試驗結(jié)束后報告編制人編制試驗報告，然后相關(guān)人員陸續(xù)完成報告的審核、批準(zhǔn)、發(fā)放或歸檔。具體流程如圖3所示。

圖3 試驗流程圖

2.2 試驗計劃管理

試驗計劃管理功能實現(xiàn)對基于鐵路科技創(chuàng)新平臺進行的試驗項目計劃的管理，通過系統(tǒng)性的計劃管理實現(xiàn)各試驗單位之間科學(xué)協(xié)作，試驗時間合理安排并充分利用，試驗場地與設(shè)備資源優(yōu)化調(diào)配，以達(dá)到在規(guī)定時間內(nèi)完成試驗任務(wù)的目的。

2.2.1 多級試驗計劃申請流程管理

試驗類別包括主試驗和搭載試驗兩級，由于部分主試驗包括搭載試驗所需的試驗環(huán)境，如：試驗列車、線路條件、速度條件等，故搭載試驗可作為這部分主試驗項目的附屬試驗一同進行。在試驗計劃申請流程管理中，同樣采用的是工作流技術(shù)，但需要對不同級別的試驗項目加以區(qū)分，在主試驗項目基本完成申請后，搭載試驗開始申請，主試驗計劃流程圖如圖4所示。

試驗實施需求方發(fā)起主試驗計劃申請，試驗實施組織方進行審核，并將審核通過的試驗計劃進行發(fā)布，對于已發(fā)布的試驗計劃，當(dāng)試驗條件等信息變化或更新時，試驗實施需求方可對其進行變更申請，提交給試驗實施組織方進行審核，變更申請可根據(jù)實際情況的變化多次提交，審核通過后的主試驗計劃執(zhí)行過程中，可對其進行工作日計劃的編制，直到完成該項主試驗計劃。

2.2.2 試驗計劃信息展示與共享

圖4 主試驗計劃流程圖

由于一項試驗任務(wù)經(jīng)常需要多個單位合作完成，需要將已經(jīng)確定實施的試驗計劃共享到試驗計劃看板中，以供各個單位實時查詢試驗項目排程，對各自涉及的試驗工作做出合理的安排。試驗計劃編制人員隨時將已確定可以進行的試驗，錄入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動生成試驗計劃看板，如圖5所示。

圖5 試驗計劃看板

2.2.3 試驗計劃科學(xué)管理

將工作流技術(shù)應(yīng)用到試驗計劃管理中并進行統(tǒng)一展示，以供計劃制定人員綜合考慮和對比不同類型的試驗條件，當(dāng)具備試驗條件時才考慮安排相應(yīng)的試驗內(nèi)容，有助于確保試驗計劃的科學(xué)性。利用此系統(tǒng)，試驗計劃制定人員可以嚴(yán)格檢查同一時間段安排的試驗內(nèi)容及其所需的試驗條件是否沖突，避免發(fā)生危險，保障試驗安全[8]。

2.2.4 試驗計劃閉環(huán)控制

通過鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)可將各項試驗項目相關(guān)信息統(tǒng)一歸集，前期試驗結(jié)果和計劃執(zhí)行效果作為后期試驗計劃編制的依據(jù)，即后期計劃編制工作的反饋環(huán)節(jié)，為后期計劃的安排和執(zhí)行提供有效參考，實現(xiàn)試驗計劃的閉環(huán)控制。

2.2.5 工作日計劃管理

為了進一步細(xì)化試驗計劃相關(guān)信息，系統(tǒng)中設(shè)置了工作日計劃管理界面，提供精確到分鐘的日計劃和線路條件選擇功能。以分鐘為最小時間單位的試驗計劃排程為實際上環(huán)天數(shù)的科學(xué)計算提供了前提條件，使計算結(jié)果更加接近實際試驗工作量。如圖6所示。

2.3 實驗室資源管理

實驗室資源管理功能部分包括：人員管理、設(shè)備管理、樣品管理。通過人員管理模塊建立人員信息庫，包括人員學(xué)歷職稱信息、技能培訓(xùn)信息、崗位職能信息及相關(guān)資質(zhì)證書等附件。設(shè)備管理模塊實現(xiàn)設(shè)備基本信息的維護更新及設(shè)備全生命周期的管理。樣品管理部分包含樣品的接收、領(lǐng)用、歸還、處置等整個樣品在試驗室周期的全生命期管理。

圖6 工作日計劃管理界面

2.3.1 試驗設(shè)備全生命周期管理

系統(tǒng)中對設(shè)備進行全生命周期管理，具體為：設(shè)備申請管理、設(shè)備驗收管理、設(shè)備卡片管理、設(shè)備過程管理、設(shè)備借用與歸還管理、設(shè)備報廢管理。全生命周期管理中強調(diào)對設(shè)備從采購到使用再到報廢的整個過程實施持續(xù)不斷、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的管理，保證各個階段的工作前后銜接，保持一致，達(dá)到設(shè)備在全生命周期內(nèi)最優(yōu)。

（1）檢定周期提醒。對于儀器設(shè)備的檢定管理，設(shè)定檢定周期，系統(tǒng)將在檢定日期即將到達(dá)時消息提醒給相關(guān)責(zé)任人，管理儀器設(shè)備的狀態(tài)。同時，對設(shè)備檢定證書提交不全或超過檢定日期等的設(shè)備做不同顏色的標(biāo)示以做警示。

（2）試驗設(shè)備臺賬管理。可以按照樣品、試驗項目、試驗人員等查看儀器設(shè)備的使用情況并統(tǒng)計試驗設(shè)備的使用頻次等。

（3）附件管理功能。此模塊管理儀器設(shè)備說明書、調(diào)試驗收報告、操作規(guī)程、維修記錄和檢定證書等。

2.3.2 樣品全生命周期管理

樣品全生命周期管理包含樣品的接收、領(lǐng)用、歸還、處置等，具體流程如圖7所示。

系統(tǒng)通過本功能，完成樣品的接收工作：填寫送樣人信息，上傳樣品照片，系統(tǒng)自動生成樣品標(biāo)簽，標(biāo)簽中的信息包括：樣品基本信息、狀態(tài)（待檢、檢中、已檢）等，支持一維條碼、二維條碼標(biāo)簽的生成和識別。同時，系統(tǒng)支持自定義樣品標(biāo)簽數(shù)量、填寫和修改存樣位置等。標(biāo)簽貼到樣品上后，后續(xù)的樣品全生命期活動都可通過掃描條碼的方式進行，包括：入庫、出庫、實驗室間流轉(zhuǎn)、回庫、留樣、還樣、銷毀等。

2.4 實驗室綜合展示

系統(tǒng)支持對鐵路科技創(chuàng)新平臺各個實驗室的相關(guān)內(nèi)容進行綜合展示，包括：試驗項目信息、試驗流程進度、設(shè)備狀態(tài)、人員情況、年度計劃、資質(zhì)管理等。展現(xiàn)方式包括：KPI數(shù)據(jù)、圖表、文字、音頻、視頻等。如圖8和圖9所示。

實驗室業(yè)務(wù)人員可以通過設(shè)置綜合展示管理模塊中的相關(guān)文字、圖片和視頻等內(nèi)容來選擇和調(diào)整綜合展示頁面中所展示的信息。此外，綜合展示模塊支持與顯示大屏的接口，可將各類圖表與視頻投射到大屏，豐富了實驗室展示方式。

圖8 綜合展示模塊文字圖表部分

圖9 綜合展示模塊視頻部分

2.5 認(rèn)證與體系管理

其中，檢測項目管理、試驗方法管理及試驗?zāi)芰芾?部分相互關(guān)聯(lián)，方便試驗人員進行查詢和引用，試驗方法管理中支持對專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息及文本的維護更新。質(zhì)量體系管理模塊包括對相關(guān)質(zhì)量體系的質(zhì)量手冊、體系文件及質(zhì)量記錄的管理。

2.6 科研成果管理

科研成果管理各功能模塊如圖10所示。

圖10 科研成果管理各功能模塊

此功能不僅實現(xiàn)科研成果的電子歸檔，同時，支持成果、獎勵、專利、標(biāo)準(zhǔn)等申報流程管理，在實際流程中，建立成果庫，為科技創(chuàng)新平臺評價與評估工作提供數(shù)據(jù)支持。

2.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能模塊為各級管理員用戶提供用戶、角色、菜單資源、日志等信息的管理和查詢功能，主要包括權(quán)限管理功能和系統(tǒng)日志監(jiān)控功能。權(quán)限管理功能包括組織機構(gòu)設(shè)置、角色管理及用戶管理，分別完成組織機構(gòu)框架的設(shè)置及調(diào)整，不同角色的功能配置以及不同角色用戶群組的管理。日志監(jiān)控功能支持對用戶登錄日志和操作日志的存儲和查詢，通過此功能對數(shù)據(jù)增刪改查操作及異?，F(xiàn)象進行全過程跟蹤和記錄，確保數(shù)據(jù)安全。

3 數(shù)據(jù)共享與系統(tǒng)接口

由于鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)中需要的部分人員、設(shè)備、科研項目等基本信息在高速鐵路軌道技術(shù)國家重點實驗室的項目管理系統(tǒng)中已被歸集整理，為保證系統(tǒng)間數(shù)據(jù)一致性和共享性，避免重復(fù)錄入工作或形成信息孤島，需設(shè)計實現(xiàn)此系統(tǒng)與項目管理系統(tǒng)的接口。系統(tǒng)中主要通過兩種方式來完成數(shù)據(jù)共享：通過向Oracle數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入/導(dǎo)出Excel數(shù)據(jù)表的方式；通過Web Service接口方式。

3.1 Excel表導(dǎo)入/導(dǎo)出

由于Oracle數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表對各個字段的格式均有要求，在Excel表數(shù)據(jù)導(dǎo)入中，需要進行數(shù)據(jù)格式的校驗，具體流程如圖11所示。

圖11 數(shù)據(jù)導(dǎo)入流程圖

而對于Excel表格導(dǎo)出功能，系統(tǒng)支持設(shè)置特定查詢條件，選擇性進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

3.2 Web Service接口

由于此系統(tǒng)與高速鐵路軌道技術(shù)國家重點實驗室的項目管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫均部署在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)有著足夠的帶寬和穩(wěn)定性，同時，對數(shù)據(jù)的增刪改查可以一次性完成，因此，可以用Web Service方式完成系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和同步[9]。當(dāng)用戶對一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行操作時，另一系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中所對應(yīng)的數(shù)據(jù)置為鎖定狀態(tài)，即不可修改狀態(tài)，當(dāng)操作完成時，兩系統(tǒng)中的該條數(shù)據(jù)均置為空閑狀態(tài)，即可修改狀態(tài)，之后，完成由已修改的數(shù)據(jù)庫向未修改的數(shù)據(jù)庫發(fā)起的數(shù)據(jù)同步。通過此方式，可有效防止多個系統(tǒng)對同一條數(shù)據(jù)同時操作，確保不同系統(tǒng)中相同數(shù)據(jù)條目的一致性。

4 結(jié)束語

鐵路科技創(chuàng)新平臺資源管理系統(tǒng)已在高速鐵路系統(tǒng)試驗國家工程實驗室、高速鐵路軌道技術(shù)國家重點實驗室等實驗室開展試點應(yīng)用。通過試驗流程管理、試驗計劃管理等模塊為專業(yè)人員提供了及時、準(zhǔn)確、可靠、可追溯的實驗室數(shù)據(jù)；通過試驗流程管理、實驗室資源管理等模塊實現(xiàn)了試驗數(shù)據(jù)綜合管理和共享應(yīng)用；通過試驗流程管理、認(rèn)證與體系等模塊加強了樣品監(jiān)督測試過程中對各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控力度；通過實驗室資源管理、實驗室綜合展示等模塊實現(xiàn)了實驗室設(shè)備資產(chǎn)的統(tǒng)一信息化管理；通過實驗室資源管理模塊提高了科技創(chuàng)新平臺中各個實驗室管理及資源調(diào)配的能力；該系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用全面提高了科技創(chuàng)新平臺的現(xiàn)代化管理水平。

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