蘇利杰，劉鳳偉，湯楚強，姜瑞金

（1.現(xiàn)代物流技術及裝備交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，武漢 430212；2.中車長江車輛有限公司，武漢 430212）

0 引言

信息技術己經(jīng)成為裝備制造業(yè)不可或缺的“生產(chǎn)要素”。企業(yè)將研發(fā)、生產(chǎn)、管理與信息技術及企業(yè)資源進行整合，通過構建及運行符合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和實際業(yè)務經(jīng)營需求的應用平臺用以支撐并改進企業(yè)的運營管理。企業(yè)信息化建設以項目或產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心，而試驗則是產(chǎn)品研發(fā)中必不可少的重要環(huán)節(jié)和技術手段，試驗數(shù)據(jù)是產(chǎn)品性能和質(zhì)量評價的基本依據(jù)，也是產(chǎn)品設計改進的重要依據(jù)。

在軌道交通裝備領域，一個成熟的車型需要通過反復的試驗進行設計驗證[1]，試驗數(shù)據(jù)是企業(yè)最為寶貴的財富。鑒于試驗業(yè)務的特殊性和試驗數(shù)據(jù)本身的結(jié)構特征，如果管理不善，容易產(chǎn)生信息流通不暢、數(shù)據(jù)分析過程滯后、準確性不夠等一系列問題，進而導致決策失誤，浪費大量的人力和物資成本。

試驗技術能力和管理水平的高低，已經(jīng)成為企業(yè)核心競爭力的重要體現(xiàn)[2]，而以試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（TDM，Test Data Management）為核心實現(xiàn)產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)管理與信息集成的應用系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為提高企業(yè)核心競爭力的重要手段之一。試驗管理系統(tǒng)可以幫助設計人員準確、快速地獲取所需要的試驗數(shù)據(jù)，為設計人員開發(fā)新產(chǎn)品提供參考，提高產(chǎn)品設計開發(fā)的準確性；試驗研究人員可以對試驗數(shù)據(jù)進行深入分析和挖掘，并最終形成試驗標準或設計規(guī)范。

1 軌道交通裝備試驗管理現(xiàn)狀分析

1.1 軌道交通裝備試驗管理現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)軌道交通裝備各整車及零部件企業(yè)均建立起了比較完善的信息系統(tǒng)，產(chǎn)品信息和過程管理已深入到企業(yè)管控的各個環(huán)節(jié)，但對試驗資源和數(shù)據(jù)的管理一直停留在手工與計算機并行管理的階段，數(shù)據(jù)的完整性、一致性和安全性等都需要由資料管理員來保證；并且無法實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的共享和并發(fā)訪問，增加了數(shù)據(jù)的冗余和試驗人員的工作量，具體問題主要表現(xiàn)在如下四個方面：1）效率低。實驗室盡管按照ISO/IEC 17025標準制定了嚴格的試驗過程監(jiān)督及管理程序，但在實際工作中，試驗文檔和數(shù)據(jù)往往通過郵件或手工傳送，容易導致任務滯留或延誤；試驗記錄一般手工完成，耗時耗力，且不便于查找和分析；2）差錯率高。大量的手工操作，容易造成數(shù)據(jù)版本不統(tǒng)一或丟失，安全隱患大；3）數(shù)據(jù)不易檢索，利用率低，無法進行有效的數(shù)據(jù)挖掘工作。在企業(yè)花費大量人力、物力和時間獲得的海量試驗數(shù)據(jù)中，蘊藏著豐富的信息，簡單的文件管理無法通過數(shù)據(jù)挖掘來發(fā)現(xiàn)更有價值的信息[3]；4）安全保密性差。由于數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的保存和管理，以文件方式分散地保存在獨立存儲計算機或文件柜中，易受到未經(jīng)授權的訪問、修改，并導致重要數(shù)據(jù)的泄密。

綜上所述，軌道交通裝備企業(yè)需要運用信息化技術來提升試驗管理水平。建設滿足實際需求的統(tǒng)一、高效的數(shù)字化試驗管理系統(tǒng)，已經(jīng)成為企業(yè)試驗驗證體系建設、產(chǎn)品生命周期管理的當務之急。

1.2 研究試驗管理系統(tǒng)的必要性

借助數(shù)字化試驗管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)試驗任務的流程化管理，各類試驗資源和數(shù)據(jù)可以保存在數(shù)據(jù)庫中?；跀?shù)據(jù)庫的操作，方便對試驗數(shù)據(jù)進行各種分析處理，并運用權限控制策略以及數(shù)據(jù)備份和恢復技術保證數(shù)據(jù)的安全性。技術人員可以快捷地查詢和分析試驗數(shù)據(jù)，并對試驗結(jié)果進行評估，加強設計與仿真和試驗的協(xié)同，避免不必要的重復設計和試驗。數(shù)據(jù)庫中的試驗數(shù)據(jù)不會因為時間的變遷或人員的流動而丟失，便于企業(yè)知識管理。

2 試驗管理系統(tǒng)開發(fā)

2.1 試驗管理系統(tǒng)軟件平臺的選擇分析

目前，企業(yè)或科研機構用于試驗業(yè)務和數(shù)據(jù)管理的應用平臺從其系統(tǒng)設計的角度而言，可分為三類：企業(yè)自主定制開發(fā)、借助企業(yè)已上線的數(shù)據(jù)管理軟件（如PDM）進行二次開發(fā)、購買商業(yè)化的試驗數(shù)據(jù)管理軟件。

由于試驗數(shù)據(jù)與其它類型的數(shù)據(jù)在格式上有較大差異，因而若按照定制軟件的開發(fā)模式進行開發(fā)，存在如系統(tǒng)開發(fā)周期長、維護性差等問題[4]。盡管PDM/PLM系統(tǒng)在軌道交通裝備領域已經(jīng)得到廣泛應用，但在PDM系統(tǒng)中，BOM的生成和管理是其核心應用，相關的數(shù)據(jù)具有典型的結(jié)構化特征，而試驗數(shù)據(jù)的結(jié)構化特征并不明顯[5]，若直接以企業(yè)現(xiàn)有PDM系統(tǒng)進行試驗管理功能的開發(fā)，很難實現(xiàn)系統(tǒng)功能的充分融合。

見于自主定制開發(fā)和利用企業(yè)已上線的應用系統(tǒng)進行試驗管理系統(tǒng)的開發(fā)存在上述不足，并且商業(yè)化的TDM已在航空、船舶和汽車行業(yè)成熟應用，本文特以某商業(yè)化TDM為基礎進行軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)的開發(fā)。

2.2 試驗管理系統(tǒng)構架

軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)以商業(yè)化軟件為開發(fā)平臺，系統(tǒng)構架如圖1所示，主要包含數(shù)據(jù)庫層、平臺層、應用層、服務層和維護層等五個層級。其中，數(shù)據(jù)庫層和平臺層主要基于商業(yè)化軟件進行開發(fā)。應用層主要按照ISO/IEC 17025標準的要求，結(jié)合軌道交通裝備試驗業(yè)務的實際需求和試驗項目的特點，開發(fā)滿足軌道交通裝備實際業(yè)務需求的應用功能。服務層主要實現(xiàn)與企業(yè)門戶系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)單點登錄、相關數(shù)據(jù)信息在門戶上的發(fā)送及處理；并與企業(yè)PDM/PLM、AWE等應用系統(tǒng)進行集成，以產(chǎn)品項目為基礎實現(xiàn)產(chǎn)品設計、仿真、試驗數(shù)據(jù)的無縫集成。維護層主要用于系統(tǒng)用戶管理、權限管理、流程定義、備份與恢復等系統(tǒng)的維護與管理。

2.3 試驗管理系統(tǒng)功能

軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)應用層主要包含安全體系管理、試驗項目管理、試驗體系管理、試驗資源管理、綜合信息管理、試驗監(jiān)控管理和系統(tǒng)管理等7個功能模塊（如圖2所示），各模塊具體功能如下：

1）安全體系管理，主要用于實驗室的安全培訓、安全檢查及整改等安全管理工作。2）試驗項目管理，主要實現(xiàn)從試驗任務受理、合同管理、項目創(chuàng)建及執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集及分析、試驗報告的在線編制及審批等試驗項目的全流程化管理。3）試驗體系管理，基于ISO/IEC 17025標準建立實驗室體系管理平臺，主要實現(xiàn)質(zhì)量手冊、程序文件等體系文件的發(fā)布及執(zhí)行控制，以及管理評審、內(nèi)部審核、能力驗證、不符合控制等質(zhì)量管理和檢測方法管理等功能。4）試驗資源管理，依據(jù)ISO/IEC 17025標準要求實現(xiàn)對與試驗相關的所有資源的管理，括人員、檢測樣品、試驗物料、檢測現(xiàn)場及環(huán)境控制、檢測設備及其量值溯源信息等。5）綜合信息管理，主要包括客戶管理、供方評價、分包管理和常用算法控制等功能。6）試驗監(jiān)控管理，通過高清攝像和試驗數(shù)據(jù)的遠程實時采集，實現(xiàn)對樣品試驗狀態(tài)（如是否發(fā)生裂紋、斷裂）和試驗裝備運行狀態(tài)的在線監(jiān)控。7）系統(tǒng)管理，主要用于系統(tǒng)管理員實現(xiàn)對用戶及使用權限的設置、菜單配置、流程定義及監(jiān)控、系統(tǒng)備份及恢復等管理及維護工作。

圖1 軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)構架

圖2 軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)功能模塊

3 結(jié)束語

本文基于ISO/IEC 17025實驗室管理體系開發(fā)了軌道交通裝備試驗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以實驗室體系管理、試驗業(yè)務、試驗數(shù)據(jù)和資源管理為核心，與企業(yè)PDM/PLM系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了產(chǎn)品設計過程數(shù)據(jù)的全壽命周期管理。企業(yè)以該系統(tǒng)為管理平臺已通過了數(shù)次由中國合格評定國家認可委員會組織的實驗室監(jiān)督評審及復評審，不僅提高了實驗室的管理效率，并有效促進了企業(yè)對試驗數(shù)據(jù)的協(xié)同管理及挖掘利用。