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试验信息化告别标准之困

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近日,国家标准委下达2017年第三批国家标准制修订计划的通知,由北京瑞风协同科技股份有限公司(以下简称“瑞风协同”)与中国标准化研究院共同起草的“试验测试开放数据服务”(以下简称“TODS”)标准被列入推荐性国家标准计划项目。

有关专家表示,TODS标准的制定,是我国试验信息化领域的里程碑事件,它可以有序、准确的将海量试验数据组织起来,便于试验数据的收集、共享与进一步分析处理,从而缩短装备研制周期,助力国内装备制造业迈上一个新台阶。

 

TODS标准应用图

 

数据重器

近年来,随着德国工业4.0和美国工业互联网为代表的新工业革命的深入发展,以及“中国制造2025”、“互联网+”行动计划与“促进大数据发展行动纲要”的颁布实施,工业大数据受到了越来越多的关注。2011年麦肯锡全球研究院大数据报告表明,2009年美国以装备制造为代表的离散工业领域拥有的数据规模为各领域之首,比美国政府拥有的数据还要多。

随着我国从“制造大国”向“制造强国”转变,包括装备试验在内的数据也引起了国内相关部门和企业越来越多的重视。《中国制造2025》战略中提出:“建立国家工业基础数据库,加强企业试验检测数据和计量数据的采集、管理、应用和积累。”

北京瑞风协同科技股份有限公司副总经理南福春对记者表示,装备试验是新型装备鉴定、定型的重要阶段,其结果是装备性能验证、战技指标评测的重要依据。装备试验过程中产生的数据具有专业数据多、过程数据多、文件格式多、试验相关信息多、数据量大(达到数百T 或PB级的数据量)等特点,这些特点意味着试验数据面临种类多、数据量大、关联性弱、升级过程中无法兼容、传输格式不统一导致难于共享、试验相关系统间数据难以实现交换等问题,因此高效组织与使用这些数据成为装备试验的迫切需求。

其次,装备试验数据的不规范制约了现有试验系统与新建试验系统之间的数据交换与共享。一方面,试验信息不能再次利用,造成重复试验,带来人力、物力的极大浪费,严重制约装备研制的进程;另一方面,企业不能对长期积累的试验数据进行统一有效地管理,试验数据和经验不能及时转化成企业的经验知识体系,造成了大量经验财富的流失。

 

各自为政

“有的用英文,有的用中文,有的是俄语,分析挖掘需要做大量翻译,分享利用非常困难。”南福春对国内试验数据化标准化目前面临的主要问题做出了形象的比喻。据介绍,目前国内复杂装备在型号研制过程中,试验的类型很多,应用的数据采集系统也很多,每一系统都会产生不同的数据格式。像国内某发动机单位,光是数据采集的软件就有几十种之多,除此之外,国内外有很多分析处理的软件,如MATLAB、Origin、Tecplot、Mathmatica等,也有不同格式的数据,给后期试验结果的分析和共享重用带来了巨大的工作量。

据了解,目前装备制造行业有各类测试、评价与仿真解决方案,它们都有各自独立的管理系统和数据存储的专用格式,信息维护的方法也各不相同。随着产品创新复杂程度的增加,扩展和修改这些解决方案,并将它们与第三方系统实现融合成为最具挑战性的问题。由于信息描述各异且难以访问,无法实现基于统一知识库的数据挖掘和跨学科的协同创新,新技术和新方法难以应用于已有的系统中。此外,装备型号本身结构复杂、研制周期长、试验类型多、专业多,如何在全生命周期组织试验数据也很关键。

南福春表示,建立试验数据中心是各个单位研究的重点课题。如果没有统一的数据服务标准,影响将非常大。首先,对于如何解决数据持续存储问题,现在各单位试验系统分门别类、各自储存,结构与格式不一致,导致每个型号的数据都是分散的、不统一的;其次,没有统一的数据格式,导致无法一起对数据进行进一步分析处理;最后,没有统一的访问接口,外围应用软件不能很好的利用宝贵的试验数据资源。

 

标准破局

在充分研究现有国际标准ISO/PAS 22720 的基础上,结合国内的实际应用需求,瑞风协同和中国标准化研究院提出符合国情的TODS标准。TODS 制定了试验测试信息的核心数据模型、统一文件格式、统一API 服务接口,保证测试环境中的任何组件都可以使用服务接口来存取或者访问数据,完成相应的操作。TODS接口访问采用业界通用的Webservice的方式,保证测试环境中的任何组件都可以使用服务接口来存取或者访问数据,完成相应的操作。“TODS标准草案是我们瑞风协同和中国标准化研究院一同起草,未来我们将借助中国装备试验信息化专业委员会的平台,联合各个行业的重点企业一起制定、宣传、推广该标准,推动标准在行业内广泛深入的实施和应用!”南福春说。

 

TODS 标准模型图

 

据悉,本标准的制定将引导制造企业在试验测试领域的数据交换实现标准化,实现多系统、多部门、多单位间共享与研发协同。通过高效地共享试验数据资源,提高数据复用率,快速实现新产品的研发、迭代,达到智能制造水平,提升我国制造业的整体竞争力。

据记者了解,TODS标准对于瑞风协同来说,可谓是“十年磨一剑”。早在十年前,瑞风协同就推出国内第一个试验信息化的商用产品TDM3000®,并在装备制造业得到广泛应用。并在试验测试领域,对于装备试验测试的数据如何组织、如何解析成统一格式、如何持续存储、如何共享分享应用及深度挖掘积累,积累了大量宝贵的经验。瑞风协同从2012年就开始追踪、翻译、研究国外先进技术和标准,并结合技术可行性论证分析、验证系统搭建和交叉验证等技术论证工作,编制出TODS的标准草案,同时在瑞风协同新一代产品TDM3000®版本中完成了TODS标准的研发验证工作,并在首批项目中得到了良好的应用验证。

 

TODS标准研制思路

 

有关专家表示,近年来大数据、人工智能等先进技术与传统制造不断融合,推动着我国工业的持续升级与壮大。而TODS标准的制定,预示着国内装备制造业也即将迎来新的升级热潮。