汽車試驗數據管理需求分析（一）
2.7 數據是高度集成的綜合體
汽車試驗數據不僅僅是簡單的數值序列。例如在發動機振動試驗中，需要采集特定時間段內某測點振動加速度值隨時間的變化情況，測試過程中接入發動機轉速、車速信號；同時車輛運行時使用的擋位、油門開度等是數據分析的輔助信息。對試驗人員而言，純粹的時間序列值對數據分析意義不大，結合發動機轉速、對應車速、試驗工況信息，試驗人員才能對試驗結果做出準確的判斷。此時測量值與時間、轉速、車速、工況信息是一個相對聯系緊密的數據體。在進行數據管理時，必須維持上述數據的關聯關系。
綜上述，汽車試驗數據的類型多樣、數據耦合程度大、一直處于動態變化的過程，要對這些數據使用數據庫進行管理維護，除了要實現商業數據庫系統常規的功能外，還需要提出更多詳細、獨特的需求。表1是兩種數據庫系統的主要區別。
表1 兩種數據庫系統的區別
3 系統需求
通過上述分析，對汽車試驗數據管理系統的主要功能定義如下：
3.1 管理多種格式的試驗數據
汽車試驗數據中的單值數據、表格數據、曲線數據、三維云圖數據、模態動畫數據、二進制文件數據（圖片、試驗文檔等）、工況信息（文本描述、列表項、試驗樣件屬性集合等）都需要在數據庫中統一存儲。
3.2 提供統一的數據瀏覽視圖
系統需要提供一個所有試驗數據的總覽視圖，并可以在視圖中對試驗數據按不同歸類方式進行顯示。比如：有些試驗人員在某時間段內主要負責某個車型的試驗，系統需要按車型對數據進行分類顯示；有些試驗人員是長期關注某特定領域的專家，系統應按試驗類型對數據進行分類顯示。
3.3 支持異構數據的格式化導入
由于試驗目的、試驗方法的不同，對應的試驗數據結果在模式上也不盡相同；實際的數據導入過程中系統需要適應這種變化，保證數椐被正確地存入數據庫中。如表2、表3所示，兩次平順性試驗結果，在數據量綱、對應測試車速和測點位置上均有所不同，如何將這兩次的試驗結果歸入同一種試驗數據類型中，并支持數據的對比顯示，是系統需要解決的重要問題。
表2 平順性試驗結果格式1
表3 平順性試驗結果格式2
NVH試驗中產生的Waterfall數據是一種準三維結構，數據量大，且不同的測試軟件對此類數據的定義也不盡相同，需要綜合考慮。此外，數據導入過程中必須保持測量值、發動機轉速、車速、工況信息間的關聯關系。總之，在進行數據入庫時，需要統一數據傳遞標準和規范，以實現高效的管理功能。
3.4 建立數據與工況信息的關聯
試驗工況信息是試驗數據的重要標簽，雖然此類信息多數是文本、數字、列表等簡單的數據格式，但由于項目較多，相對比較松散，且不同的試驗項目對應的工況信息項也各不相同（見表4），如何方便用戶快速錄入、顯示此類信息，是系統需要解決的另一個重要問題。
表4 不同試驗項目的工況信息舉例
3.5 提供數據分析環境
由于不同軟件產生的數據文件各自為政，對異構文件的試驗結果進行對比，步驟比較繁瑣。試驗數據以格式化的方式保存到數據庫，為不同來源的試驗數據進行對比提供了可能，系統需要提供一個能夠進行數據加載、分析的支撐環境。主要包括以下內容。
3.5.1 統一的數據可視化組件
可視化組件允許多條性質相同的數據條目加載到同一視圖中，同時提供交互功能，使用戶從多角度進行觀察分析。對于不同量綱的數據，在進行對比顯示時，需要通過合適的解決方案實現數值換算，得到正確的數據對比視圖。表5是數據可視化組件的功能舉例。
表5 數據可視化組件的功能舉例
3.5.2 工況等信息的隨動顯示
數據分析人員查看試驗數據時，往往需要查看試驗時的工況信息，對應試驗樣件的屬性信息等。有些試驗結果，大多數測試條件相同，將此類數據拖入同一個視圖顯示時，試驗人員需要將測試的差異項明文顯示，以期對影響試驗結果的因素做出直觀判斷。當進行數據瀏覽時，即時顯示數據屬性可以幫助分析人員快速篩選目標數據。
3.5.3 試驗分析結果的管理與共享
試驗數據的分析結果具有很長的有效期，對后續試驗和其他試驗人員有一定的指導意義。試驗人員調取不同類型的試驗數據，調整數據的顯示方式（如設置顯示范圍、增加光標、設置切片等），所有這些活動都是面向特定分析主題或針對特定目的的，它包含一定的工程經驗，具有教育示范作用，有很高的保存價值。系統應支持此類分析結果的保存與共享，保證分析工作的持續性，同時可以減少其他人員相同的工作量，使知識與經驗得以繼承。
3.6 實現對數據的多條件查詢
隨著試驗數據類型的逐漸增多，試驗人員對數據的檢索需求不再局限于特定試驗對象或特定試驗類型，有時需要將測試日期、對應任務單號、測試路面等信息作為篩選條件。此外，試驗單位可能會存在長期關注某一專業領域的試驗人員，需要經常對特定類型的試驗數據進行匯總、對比分析，此類人員的數據查詢條件是相對固定的；當進行各項主題研究時，可能也需要多次執行多個檢索條件集合。因此，系統應允許用戶保存不同的檢索設置，減少重復操作。
3.7 保證數據安全性
汽車試驗數據的獲取耗費了大量的人力物力，并且可能涉及企業的商業機密，必須有可靠、方便的安全管理與控制機能。對數據的安全性定義主要有以下幾個方面。
3.7.1 導入安全性
試驗數據必須被正確地導入到數據庫中，不僅要保證數值的準確無誤，數據間的關聯關系也不能發生錯亂。比如兩次加速車內噪聲試驗的結果，相應的測試擋位與試驗結果間需建立正確的對應關系。
3.7.2 訪問安全性
數據的修改、刪除、導出權限只對相關人員開放，保證數據不會被誤刪或惡意篡改。試驗數據的權限分布是隨著試驗任務的分配動態變化的，系統需要提供易用、清晰的權限分配機制，保證數據不會被未授權的人員訪問，以滿足企業規則。
3.7.3 其它安全機制
用戶對數據的誤刪除或是惡意刪除都將給企業帶來嚴重后果。刪除數據需要通過完善的確認機制，當發現異常時，可以在有限范圍內對數據進行恢復操作。此外，系統必須提供數據備份和數據恢復的功能，并可以對關鍵操作進行跟蹤。
3.8 集成對試驗樣件、試驗分類的管理
實際的數據管理過程中，如果試驗人員對試驗對象的描述出現不一致，在進行數據檢索時就不能獲取完整的目標數據列表。另外，單個試驗對象可能需要進行多個試驗項目，如果每次都對試驗對象的屬性進行輸入，不僅增加了數據導入的工作量，也會導致數據冗余，出現信息不一致的可能。因此，試驗數據項與試驗對象的關聯，應該基于已有的試驗對象列表進行選擇，保證數據的標準化、規范化。同樣，試驗數據的類型歸屬定義，也存在相同的問題。
3.9 具有良好的系統擴展性
隨著試驗技術的進步和系統應用范圍的擴大，會出現新的試驗數據類型和數據量綱，相應的工況描述項也會增加。系統應支持動態添加上述內容，并應用到新數據類型的導入過程中，相應的檢索項目也應動態增加，以保證系統完全支持新型數據的管理。即：使所管理的數據具有了自描述的能力，這樣就不必擔心數據模式的變化，使系統具有很高的擴展性和重用性。這對以后的數據分析、檢索有重要參考意義。
4 結論
本文針對汽車試驗數據的特點，結合單位的實際應用，提出了一個試驗數據管理的基本框架。在此框架內，用戶可以看到所有數據的總覽視圖，對數據進行快速定位。通過將試驗對象、工況信息與數據建立關聯，解決了以往管理方式中歷史數據含義不清、不易利用的問題。通過定制專門的數據顯示組件，不同來源的試驗數據可以快速放到同一視圖中顯示，減少了以往相同操作的繁瑣步驟。試驗數據放到數據庫中統一保存，即可以保證其安全性、唯一性，也可以進行多條件的聯合查詢，提高數據分析和匯總的效率。目前，根據實際需求基于商用數據庫系統建立的汽車試驗數據管理系統已經投入使用，并取得良好的技術效益和管理效益。由于在系統設計過程中充分考慮了數據在格式、量綱上可能的擴展，因此對其他領域試驗數據的管理也有一定的借鑒意義。
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本文標題：汽車試驗數據管理需求分析（二）
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