摘 要:国、内外智能试验业务信息化建设的统筹分析,针对国内外试验业务的现状进行横、纵向分析、试验平台的发展方向及试验平台的技术定位,综合信息和试验数据的集中管理、有效共享、合理使用,确保试验数据的完整性和安全性,为试验任务提供一个统一规范的数据管理体系。
关键词:智能试验;技术定位
引言
在航天、航空等领域,由于航天型号的高质量要求和费用占比巨大,在一些国家,数字化试验技术手段最早得到深入应用。国际上航天领域的巨头如美国“哥达德”航天中心、法国阿斯特里姆公司、欧洲EADS等,都有高性能的数字化试验一体化的系统。 众多的测试技术公司如安捷伦、LMS、Intespace等都是借助航天领域的应用而发展起来的。
国外发展历史及现状
近20年来,美英等国的装备研制试验的深度和广度不断增加,对数字化试验手段的重视程度也与日俱增。 装备研制中从部件到整机要经过 “设计—试验”的多个循环,甚至投入使用后仍进行试验以促使改进,在型号研制费用中,试验费普遍占到30%-50%甚至更多,因此极其依赖试验手段。
综观国外试验技术手段的发展历史,可以分为如下图中的几个阶段:
试验技术手段的发展历程
当前,发达国家逐步进入了综合试验平台阶段。情况大致如下:
在发达国家,数字化的综合试验平台,被军工型号研制厂商广泛采用,并在试验测试专业厂商的努力下不断发展。美国的洛-马、ASE、GE等公司,加拿大的MDS公司、加航,英国的R?R公司、Sigma Aerospace公司跨国集团EADS等,都有集测量、控制、处理、管理为一体的数字化试验系统。 活跃在试验测试领域的公司推出了众多的试验数采分析产品,例如安捷伦的VEE、NI的LabVIEW \LabWindow\TESTStand、LMS公司的VisualLab、MTS的eTim、Intespace公司的Dynaworks?等,这些产品可以组成多种数字化试验系统。
发达国家的试验平台的显著特点是,在诸多方面充分利用了当今信息化技术的先进成果,包括网络技术、中间件技术、数据库技术、数据处理技术、系统集成技术和知识工程技术。先进的试验平台的技术特点主要包括如下方面:
试验项目/流程/资源的综合规划;
试验测控系统的综合集成;
本地和远程的试验监控;
试验数据库结构及试验数据高效入库;
高效试验分析评估及自动报告;
试验知识的获取及应用;
试验与设计的协同及虚拟试验应用;
基于Web和智能客户端的试验业务界面;
这些方面技术的不断发展,也是当今试验平台的主要技术研究方向。
试验平台的技术发展趋势
综合当今国际上的试验平台的技术和应用的动向,可以预测出国际上试验平台的发展趋势有两点:其一是加深与设计平台、仿真平台的协同,包括实现协同设计仿真和虚拟试验等;其二是试验平台本身的数字化、集成化、专业化、和规范化。最终,试验平台将发展成为下一代产品综合研发体系中的一个有机的组成部分。如下图所示:
试验平台技术发展趋势图
数字化,就是把先进的试验测试技术和最新信息技术紧密结合起来,实现试验管理手段的电子化、试验监控手段的软件化和试验采集信号量的数字化;
集成化,就是把试验业务范围内的各种资源综合集成到一个平台上,实现试验试验规划、方案、采集、监控、分析、总结等各环节的顺畅进行,并实现完整的信息收集;
专业化,即紧密围绕各种试验专业的需求,进行业务系统的规划,包括划分功能(试验准备、实施、分析处理、试验评估)、设计数据模型和使用界面等;
规范化,是建立起试验知识(算法、参数模板,和规范标准)的积累、查询、应用的技术途径,按照试验标准和规范,充分利用已有的知识成果,建立起规范化的试验流程,指导试验正确进行。
试验平台的技术定位
当今世界,制造业在信息技术的带动下飞速发展,其中在产品研发技术上已经开始发生巨大的变化,其中一个引人注目的发展趋势就是:产品研发技术已经由原来单一的主体“设计平台”, 逐步发展成为由三大主体紧密协同构成的一个更加完整、承载能力更强的一个体系,这三个主体就是:“设计制造平台”、 “试验业务平台”、 “仿真分析平台”, 这个体系就是下一代的产品综合研发体系。 如下图所示:
新一代产品综合研发技术体系示意图
如图所示,围绕产品研制的项目管理机制,设计、仿真、试验三大技术构成了一个有机的产品研发体系,同时在各技术之间进行协同。协同是多种多样的,在设计、仿真之间的协同就是目前势头正旺的协同仿真设计;在设计、试验之间的协同可以实现设计的试验验证;在试验、仿真之间的协同就可以实现虚拟试验。
由设计、仿真、试验构成的产品研发体系,是多年实践探索的结果。曾经有人希望由PDM能把所有研制数据都管理起来,但是在实践中逐渐发现设计、仿真、试验三者在数据模型、应用功能、业务模式上有着巨大差异,数字化设计、试验、仿真三者的数据难以统一在PDM中。如果把它们强行限制到PDM内,一方面带来巨大的数据模型融合困难,而效益不显著,另一方面也难以支持各技术的高效应用和灵活扩展,导致无法进一步发展。此外,这样也不符合信息技术的松耦合、强内聚的基本原则。 因此,先进的试验业务平台,逐步确立了在现代产品研发体系中、和未来的集成研发平台中不可替代的地位。
智能试验管理的必要性
建立了规范化的试验流程管理及监控体系,遵守有关标准,并结合企业的实践经验,实现试验的计划调度、实施监控和结果处理等各个环节的科学调度和监控,确保试验的质量和效率;高效的协同机制,使得多个单位可以围绕同一试验任务,有条不紊地开展工作,确保试验最终能够顺利完成;同时试验数据能够跨单位、部门、专业传递,使数据信息能够有效、合理地共享,提升了数据的利用率,提升了试验价值;建立试验数据中心,建立完备的试验数据模型,确保了试验数据有效性、完整性、安全性;提供多种的数据分析处理工具,方便用户对试验数据进行综合分析/处理/对比评估/挖掘,同时对原来试验的数据进行充分使用,为设计改进提供依据;规范化存储并积累企业的试验知识,为基于知识工程的试验创新提供依据,并为试验知识传承奠定基础。同时,为年轻一代人才成长提供条件。
参考文献
[1]《装备制造业行业技术创新效率测度研究》
[2]《中小制造企业技术创新模式研究》
[3]《计算机软件工程》