基于IntePLM的数据管理系统设计与实现

徐 州，张 勇，崔希振

（上海飞机设计研究院，上海 201210）

随着飞机研制进程的推进，需要进行大量的试验对飞机和系统的性能进行验证，试验过程中会产生大量的试验数据[1]。在试验数据的管理和分析中，逐渐显现以下问题：

（1）试验平台各异，数据类型差异较大；

（2）同一数据经过多次处理后，可追溯性差；

（3）试验数据缺少规范的管理；

（4）试验数据异地查看和分析比较困难。如何解决上述问题，对飞机的研制进程有重要的影响。

1 IntePLM简介

PLM（product lifecycle management），即产品全寿命周期管理，是一种系统解决方案，旨在解决制造企业内部以及相关企业之间的产品数据管理和有效流转问题[2]。IntePLM是天喻软件公司开发的用于产品全寿命周期管理的信息管理平台，能够有效地管理产品全寿命周期内各个阶段产生的各种数据和信息。它采用SOA（service oriental architecture）架构，同时支持C/S模式、B/S模式、基于SOA的智能客户端3种模式，支持全寿命周期闭环管理。

IntePLM主要有3个层次，分别是UI（用户界面）层、BLL（业务逻辑）层、DAL（数据访问）层，其具体架构如图1所示，能够方便地进行扩展和二次开发，同时支持C#、.net语言和ORACLE数据库。

图1 IntePLM 3层次体系结构Fig.1 Three levels structure of IntePLM

2 数据管理系统整体架构和主要功能设计

2.1 数据管理系统整体架构

该系统的体系结构继承了IntePLM 的3层体系结构，从物理部署上有客户端、应用程序服务器、数据库服务器和文件存储服务器。其结构如图2所示。

图2 数据管理系统主要架构Fig.2 Main structure of data management system

2.2 数据管理系统主要功能

数据管理系统的主线流程如图3所示。该系统主要有两大块的功能，分别是数据管理功能和数据处理分析功能。

数据管理功能能够根据登录系统者的权限对Oracle数据库进行相应的操作，其中管理员有所有权限，包括数据的导入、导出、增加、删除等，试验人员拥有部分权限，包括数据的导入、导出等，而其他人员拥有最低的权限，只允许数据的查看及导出。在数据管理模块中，还有对数据文件的预处理功能。在实际试飞试验数据中，一次飞行的数据往往由多个不同的采集设备进行采集[1]，不同设备之间可能会出现时间轴的不对应，这样会导致不同的数据文件的采集起始时间、采集数据长度不一致，这对于后续的数据处理会带来不利的影响，因此在预处理阶段，会去除这种情况，主要的步骤是：①选取一次飞行多个数据文件中最晚开始采集的时间为标准起始时刻；②选取该起始时刻之后数据长度最小的数据作为这次飞行采集数据的标准长度；③对一次飞行中所有的数据文件都进行截取处理，使得所有数据文件的长度一致；④统一时间列。经过预处理的数据导入到数据管理系统中，之后可以被其他用户查看、分析、导出和下载。而导出功能也提供多种模式，可以是单列数据，也可以根据时间轴导出某一段数据。由于试验采集的参数多达上千个，而每个参数的名称皆以字符命名，不方便数据使用者查看，因此数据管理系统还关联了数据定义文件，可以直接在参数符号下面解析参数的物理含义，方便使用者进行数据查看和选择。

数据处理与分析功能主要由五个模块组成，分别是基本算法分析模块、告警信息处理模块、增益处理模块、震荡瞬态处理模块、滞环曲线分析模块。这五个模块既能与数据管理功能模块配合联机使用，也能够作为一个单机程序独立运行，方便使用者调用。这些模块的具体功能如下：

（1）基本算法分析模块。该模块提供基本的算法分析功能，操作对象是通道的数据。模块采用当前流行的可视化设计思路，将算法的处理以图形化的形式展现，使用方便。该模块包括基本的算术处理、滤波处理、频谱分析、去噪处理等功能。

（2）告警信息处理模块。告警信息是试验中重点关注的信号类型，它能提醒系统中出现哪些故障。告警信息处理模块能够有效地提取告警发生的时间、持续间隔、告警信号出现的次数等信息。由于告警信息通道较多，处理较频繁，该模块还实现了操作记录存储功能，能够存储相关操作动作的配置，在后续重复进行相同操作时方便调用。另外该模块还内嵌了画图显示子模块，能够实现数据的曲线显示、坐标标注、坏点剔除等功能。

（3）增益处理模块。增益试验在功能验证试验中占比较大。该模块能够根据系统控制逻辑设置，计算每个试验点的增益，同时也提供配置存储功能。

（4）震荡瞬态处理模块。该模块能够提供震荡瞬态试验的数据处理功能，识别震荡瞬态发生的时间，同时也配置存储功能，实现快速数据结果输出。

（5）滞环曲线分析模块。该模块用于处理滞环试验数据。

3 数据管理系统的编程实现

该系统包括了实体对象层、数据访问层、业务逻辑层、服务层、代理层、外观层、界面层等。整个数据管理系统由C#编程实现[3]。

实体对象层 （Entity） PLM中对象的实体表现，主要包含对象的属性，该层是对象的集合。

数据访问层 （DAL） 主要是负责数据库的访问，使逻辑层对数据库的访问是透明的。

业务逻辑层（BLL） 是核心部分，它的关注点主要集中在业务规则的制定、业务流程的实现等与业务需求有关的系统设计。

服务层 （Service） 能够通过 WebServices和Remoting方式来实现访问业务逻辑层。

代理层（Proxy） 生成WSDL访问WebServices。

外观层（FAD） 隔离业务逻辑和界面的。这一层一般没有特别的业务逻辑。

界面层（WinUI） 用户界面。

数据管理系统使用Spring框架，通过配置文件描述创建对象方式，代码中不直接引用对象和服务。

实体对象层开发步骤为：①新建一个类库的工程 （IntePLM.Entity.EcnEntity），引 用 IntePLM.Entity.IEntity.dll和 IntePLM.UNI.TyUtil.dll；②新建接口（如IEcnActInfo）并继承IEntity接口；添加接口属性（如ObjId1，ObjId2）；③新建实现类（如 EcnActInfo）并继承IEcnActInfo；④在实体层配置文件（IntePLM.Entity.xml）中增加创建对象的配置项；⑤使用对象时调用如下方法IEcnActInfo eainfo=ObjectFactory.CreateEntityObject（"IEcnActInfo"）。

在数据管理系统中，对数据库的访问至关重要，IntePLM通过CDbAccess类访问数据库，其提供的访问数据的基本函数如表1所示。

表1 IntePLM操作数据库的基本函数Tab.1 Basic functions of database operation of IntePLM

数据访问层的开发步骤为：①新建一个类库的工程 （IntePLM.DAL.EcnDAL）， 引用 IntePLM.DAL.TyDbAccess.dll，IntePLM.UNI.TyUtil.dll； ②新建接口（如 IEcnDAL），添加接口函数（如 Deleteecn）；③新建实现类（如EcnDAL）并继承IEcnDAL；④在数据访问层配置文件（IntePLM.DAL.xml）中增加创建对象的配置项；⑤使用对象时调用如下方法IEcn-DAL dal=ObjectFactory.CreateDataAccessObject（"IEcnDAL"）。

业务逻辑层的实现方式类似于数据访问层，实体对象通过调用ObjectFactory.CreateBusiness Object函数来创建。

服务层通过WebServices和Remoting方式来实现访问业务逻辑层。代理层的实现可以通过Web引用和Wsdl工具生成这两种方式。

4 系统实例

数据管理系统界面如图4所示，它分为3个区域，其中①号区域为功能树，叶子节点上均有相应功能菜单；②号区域显示的是试验数据管理系统中常用菜单；③号为工作区域，各项功能对应窗体均在此显示。

图4 数据管理系统界面Fig.4 Interface of data management system

基本算法分析模块和告警信息处理模块界面如图5和图6所示。

图5 基本算法分析模块界面Fig.5 Interface of basic algorithm analysis module

图6 告警信息处理模块界面Fig.6 Interface of warning message analysis module

5 结语

本文基于IntePLM开发了一套民用飞机的试飞试验数据管理系统，该系统实现了两大功能，分别是数据管理和数据分析处理。数据管理功能能够方便有效地管理试飞试验数据，并根据登录用户权限的不同允许用户不同程度的使用数据。数据分析处理功能根据实际的需要定制了五大功能，分别是基本算法分析模块、告警信息处理模块、增益处理模块、震荡瞬态处理模块、滞环曲线分析模块。这五个模块既能与数据管理功能模块配合联机使用，也能够作为一个单机程序独立运行，方便使用者调用。目前该系统已经应用到实际的试飞试验数据的处理和管理中，为加快试飞的进程，解决试飞和试验中出现的问题提供了很好的支持。

[1] 徐州，张勇，陈骐.基于VBA的海量数据处理系统[J].计算机工程，2010（增刊）：31-33.

[2] 朱浩，尹泽勇，刘建武，等.PLM的内涵和功能分析[J].中国制造业信息化，2004，33（7）：83-86.

[3] 乔立波.C#入门经典[M].4版.北京：清华大学出版社，2009. ■