基于知识管理的试验数据管理系统研究

◎中国运载火箭技术研究院战术武器事业部 莫锦鹤 杨占良 侯海辉 孙丽

基于知识管理的试验数据管理系统研究

◎中国运载火箭技术研究院战术武器事业部 莫锦鹤 杨占良 侯海辉 孙丽

知识经济时代，知识是企业在市场竞争中生存、发展的主要资源。在航天军工市场竞争激烈、产品多元化的发展时期，型号研制周期短、发射任务密度高、攻关难度大、型号任务新、知识共享不足等问题日益突出，如何高效完成工作、确保设计质量已成为中国运载火箭技术研究院型号研制面临的迫切问题。

对于以高新技术为代表的航天产业，各级试验测试是检验各型号单机、系统和总体设计正确性的重要手段。经过多年的型号研制，研究院形成了特有的试验

体系，累积了大量的试验数据，各项试验产生了大量的知识资源，如试验大纲、任务书、试验数据说明、结果分析报告、试验设备清单、试验相关软件等。目前，研究院的试验知识资源已具备一定的存量，但试验数据大都以纸质文件、磁盘或者硬盘的形式分散存储，迫切需要通过数据管理系统结构化存储试验数据，以突破试验知识管理和分享的瓶颈，提高型号研制效率。为此，笔者提出基于知识管理的试验数据管理系统研究，对试验数据知识进行系统化组织、管理和控制，并能存储、查询和检索试验数据知识，以满足型号总结提高、创新设计的应用需求。

一、试验数据管理存在的问题

航天科技工业经过几十年的发展和大量型号研制，产生了大量的仿真试验、地面测试、靶场飞行试验等数据，目前这些试验数据大多分散在档案室和技术人员的电脑等地方，在管理和应用上存在诸多问题。

1．试验信息不完整

试验策划、流程设计、试验实施、数据采集、试验数据分析、试验报告编制等工作都是各自独立开始、进行和完成，报告归档也是独立进行，信息不成体系，难以涵盖整个试验过程；试验报告中反映的仅为试验的结果数据，而在试验过程中涉及到的诸多数据，特别是过程数据则很少反映，试验信息缺乏完整性。

2．试验知识流失风险大

除按照质量体系要求归档的试验文件外，还有相当一部分试验过程数据都存储在技术人员的电脑中，随着时间流逝和人员交替，此类数据逐渐遗失。一些成功的经验、失败的教训没有得到积累，导致同一错误重复出现，数据的价值未被有效挖掘。

3．试验数据检索困难

由于试验数据文件标准、格式和存储管理要求不统一，设计人员常常需要从各种试验数据文件及数据格式中进行挑选和整理才能找到所需要的试验数据，并且有可能还需要对相关的数据进行二次处理和人工录入，消耗大量的人力。

4．试验数据有效利用率低

目前，试验数据中缺少完整的参数关系描述，缺乏贯穿全过程的系统性试验信息回溯途径，难以对历史试验数据进行再分析和挖掘，也难以通过试验数据间内在的规律总结出有价值的知识。此外，员工获取历史型号试验数据信息的渠道较少，难以满足型号发展需要。

二、基于知识管理的试验数据管理分析

知识管理是指以系统的方法获取、筛选、重组、组织、存储、共享、摘取信息，并向需要的人传递有用的信息，从而促进知识创新发展。航天型号仿真验证、飞行、地面等试验众多，采用知识管理的科学手段可确保设计人员获取所需知识，有效促进型号设计。

1．知识获取

试验知识获取是将相关的内外部知识挖掘出来，整理后通过一定的方式进行存储，主要包括获取理论计算数据、实测数据、数据处理结果以及试验故障案例和标准规范等，同时也包括国内外相关试验的研究成果、专利等。

2．知识存储

知识存储指将获取的知识进行筛选、提炼、分类，以一定形式存储到一定媒介，便于知识的管理和利用。知识存储的正确性是试验管理系统建立的根本，针对航天型号，获取试验数据知识后应建立相应的数据库，将各项试验知识按照数据知识分类进行系统化存储和备份，避免知识的流失。

3．知识共享

知识共享指通过多种渠道在单位内部交换和讨论知识，拓展单位整体知识储备的过程。存储后的知识按照型号相关知识、技术类别知识以及专业人员知识等不同维度进行知识共享。为了便于知识共享，各单位可以在试验数据管理平台上分别建立试验数据库，供单位内部存储、交流、应用试验知识。

4．知识应用

知识应用指将自己获取的知识应用到实际工作流程、问题解决或决策中。共享的知识可在多个不同型号、不同的试验任务设计、试验流程设计、试验实施和试验结果分析中相互借鉴，充分应用。

5．知识更新

知识更新指在原有知识的基础上通过各种方法产生出新知识、新数据，对原有知识存储的更新是确保试验数据管理系统持续有效发展的关键。通过新试验知识的更新和旧有试验知识的应用，最终实现知识的持续更新。

三、试验数据管理系统研究

1．系统功能描述

试验数据管理系统的建设目标是实现试验数据及试验知识、试验计划的管理以及试验数据分析统计处理等，以满足对试验数据及相关信息的统一存储、管理、查询、分析和利用的业务需求。

基础支撑功能包括用户和组织结构管理、权限管理、三员管理、工作流、日志及审计等。

试验计划管理包括试验计划、试验任务分解管理、试验资源信息的管理等。

试验数据和知识管理包括管理各类试验信息、试验数据、试验结果分析报告及相关管理规范等。

试验数据分析包括试验数据的常用算法处理，试验数据查询、浏览、下载管理等。

2．系统基本架构

试验数据管理系统平台支持多个单位共同独立使用，试验数据管理系统分为试验任务管理和试验数据库管理，如图1所示。

3．试验数据库建立

试验数据库种类。试验数据库包含飞行试验、气动地面试验、专业软件、部标准规范等多个数据库，同时试验数据库管理系统支持自定义试验数据库种类和自定义数据种类，便于各单位、各部门根据实际工作情况进行扩展，实现试验知识的存储和共享。

试验数据分层。为便于使用，试验数据库可以通过型号研制流程的纵向维度共享型号研制过程中各项试验任务及试验结果等试验知识，也可以通过横向维度共享某特定试验类型各型号试验任务及试验结果等试验知识，同时提供用户自定义数据分层工具。图2为根据试验种类查看试验数据的分层示意图。

4．试验数据管理

数据种类。试验数据管理系统中每个试验包含的数据种类有:状态信息、数据、文档、影像、软件。状态信息描述试验的基本情况，如型号、阶段、参试设备、时间、地点等，数据包括原码、解析数据、试验数据、个人数据等。

数据管理。数据库的试验数据录入，由系统提供试验数据录入界面及向导，通过界面输入或者按照固定格式的文本文件整体导入，数据模板可编辑，同一个型号可以有多个模板，录入数据时可以指定一个模板录入；数据库中的试验数据下载，支持单个文件下载和多个文件的打包压缩下载；支持试验状态信息查询，查询条件包括型号、试验种类、飞行试验时间、参数代号等，支持组合条件查询；支持试验数据查询，根据不同的试验种类自适应查询试验数据，查询条件包括型号、飞行试验时间、参数代号等，支持组合条件查询；具备试验数据统计分析功能，能实现对查询的数据按用户需要进行组合、排序、筛选、求和，对参数进行常用的概率分布检验（如正态分布）、均值和方差计算、频度计算、极值查询等统计分析功能；支持Origin绘制曲线，能按需求打开本机的Origin软件，将所选特定数据下载至Origin软件中，由用户自行绘图、处理；提供工具让用户提取试验中的内容生成文字说明、表格和图形，实现试验结果分析报告的模板自定义及结果分析报告生成。

四、试验数据管理系统知识应用

信息技术的发展使得数据的获取、存储和传递非常便利，随着数据的急剧膨胀，数据的分析统计处理越来越受到重视，从而获得有助于管理和决策的信息、知识。试验数据管理系统使得试验知识的收集、积累、创新、共享和复用能力大为提高，该系统的开发为型号试验设计和型号的优化设计提供了极大的支撑，它突破了时间、空间的限制，使员工可以很方便地通过此平台查找到所需的“实用知识”，提高了员工自主学习的能力，加快了人才培养速度，同时也通过试验数据分析归纳创新，指导型号的优化设计。试验数据管理系统知识应用大致归纳为如下几类:

规范试验数据的知识获取与存储。通过管理确保试验知识存储的正确性和可靠性；利用试验数据管理系统实现员工知识分享；利用各试验数据库的结果分析报告模板生成初步的试验结果分析报告；利用统计功能员工可快捷应用不同型号、不同试验的试验数据知识；同时，试验数据管理系统也提供了便利快捷的知识更新平台。

提高各型号试验项目的可视性。便于试验情况的直观了解、清理、统计。

试验数据的规范化存储。是保证数据正确性的重要途径，提高了数据分析效率，便于试验标准规范、经验禁忌的梳理、传承、借鉴，推进各相关专业的专业技术发展。

规范化试验流程和试验结果数据格式设计。在试验数据分析的基础上，对试验流程、试验管理及相关标准知识的贯彻进行流程化实现。

指导型号的优化设计。例如，通过同一型号多个飞行试验结果的气动数据反算，减少气动偏差带，完成精细化设计，从而提高武器作战效能；通过同一型号多个飞行试验的落点精度分析，指导作战应用，提高作战性能，或找出精度的系统误差，进一步改进设计等。

随着航天型号的发展，建立试验数据管理系统是中国运载火箭技术研究院型号数字化研制基本体系的重要组成部分，也是型号专业发展的必然趋势。随着型号研制专业技术的发展及设计仿真技术的提升，试验数据库系统需要不断进行动态维护、更新和扩充。将知识管理理念引入到试验数据库管理之中，知识信息也在试验过程中得到准确、实时、集成化的采集、记录和创新、提高，真正发挥出试验数据信息为型号所用的价值。

应用知识管理的最终目的是提高效率和质量，激发创新，试验数据管理系统在为型号提供数据库技术支持的同时也提出了创新产生的途径和方法，为型号飞行试验成功和设计交付奠定了坚实的基础。▲