摘" 要：环境与可靠性试验是产品可靠性验证的重要手段。在数字化转型的背景下，传统的试验业务管理方式已经无法满足日益增长的实验需求。为此，通过研究分析环境与可靠性试验机构的业务流程优化需求，为提升业务工作效率并加速企业数字化转型，设计一套基于B/S架构的环境与可靠性试验业务综合管理平台，实现试验业务全流程无纸化精细管理、自动电子签章、自动采集试验设备数据、设备状态实时监控等功能。
关键词：环境试验；无纸化管理；电子签章；数据采集
中图分类号：TP311" 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）22-0137-05
Design and Application of Integrated Management Platform for Environmental and Reliability Testing Business
Abstract： Environmental and reliability testing is an important means of verifying product reliability. In the context of digital transformation， traditional testing business management methods are no longer able to meet the growing testing demands. Therefore， by studying and analyzing the business process optimization requirements of environmental and reliability testing institutions， in order to improve the efficiency of business work and accelerate the digital transformation of enterprises， an integrated management platform for environmental and reliability testing business based on B/S architecture is designed. It realizes the functions of paperless fine management of the whole process of testing business， automatic electronic signature， automatic collection of testing equipment data， real-time monitoring of equipment status and so on.
Keywords： environmental testing; paperless management; electronic signature; data collection
0" 引" 言
产品设计人员在产品研发的过程中，通常会采用环境试验和可靠性试验来验证产品的环境适应性和可靠性，以尽快找到产品存在的潜在故障与失效原因并适时改进，从而提高产品在寿命期内的环境适应性和可靠性，降低产品市场端应用的失效率[1]。近年来，各产品研制企业对其在产品研制生产过程中的重要作用认识不断加深，因此在产品研制和设计鉴定阶段，对产品开展了大量的环境试验验证工作，从而对检验机构的试验过程记录、试验报告出具、试验信息管理等工作提出高效率高质量的服务要求。
环境与可靠性试验过程繁杂，传统试验工作形式主要为人工开展，在接收与确认委托信息、试验过程记录、试验数据存储与流转、试验报告出具、报告打印盖章等方面需投入大量的人力、物力和时间，且会形成庞杂的纸质流转记录。整个工作流程信息化程度较低，数据整理归档、数据调用和出具报告时间较长，且难免会出现人为错误，难以满足科研生产任务需求。为保障试验工作顺利开展，利用信息化技术实现降本增效，是环境与可靠性试验业务管理发展的趋势，也是衡量检验机构发展水平的一个重要因素。
1" 需求分析
结合企业质量可靠性管理要求，参考企业当前信息系统及网络结构现状，结合协同制造、产品可靠性专业发展，总结得到以下需求：
1）数据归档管理。环境试验作为新产品研制和技术改进中极为重要的验证和鉴定环节，所产生的数据是对产品的性能指标、可靠性做出定量、客观、科学评定的重要标准，也是产品研制定型和改进的重要依据[2]。通过平台管理试验业务过程中产生的试验数据是平台需解决的首要问题。
2）业务全流程无纸化。平台应摒弃效率低下的人工巡检、纸质记录模式，通过信息化平台建设实现从业务委托、样品交接、任务分配、试验过程、报告生成、数据及报告的审核批准、报告签发打印等试验过程无纸化。
3）建设电子签章系统。为保证电子档案有效性，归档的电子文件必须是加盖电子签章的版本[3]。因此，有必要建设一套电子签章系统，用于电子检测报告出具、各类归档的电子文件签章，提高业务效率。
4）仪器数据自动采集。虽然目前检测行业的仪器设备基本都已是数字设备，但是能实现检测数据自动采集处理的并不多[4]。通过信息化平台建设实现试验仪器设备的数据自动采集，以及设备和环境数据的集中监控报警。
2" 平台总体设计
环境与可靠性试验业务综合管理平台由试验业务管理系统、天矢签章管理系统、试验设备管理系统组成。试验业务管理系统主要负责业务全流程管控，天矢签章管理系统负责自动为试验报告盖章，试验设备管理系统主要负责试验仪器设备的数据自动采集。系统之间通过Web Service实现接口调用进行数据传输。Web Service技术是一种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术。它是基于网络的、分布式的模块化组件，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行交互操作[5]。试验业务管理系统和试验设备管理系统使用平台统一的系统管理模块实现基础信息管理、资源管理和知识库管理。天矢签章管理系统作为平台基础模块的一部分，可独立运行，为其他业务系统提供电子报告自动加盖电子印章、骑缝章等自动化签章功能。平台总体设计框架图如图1所示。
2.1" 试验业务管理系统设计
试验业务管理系统采用B/S架构进行设计开发。相对于传统的C/S架构，B/S架构具有更好的扩展性和跨平台性，同时也更适合Web应用程序的开发和部署[6]。系统通过检测资源的统筹管理、检测数据的智能分析、检测报告的在线审核以及检测结果的智能监控等方式，实现了对试验业务全流程数字化、无纸化管理[7]。主要有委托任务管理、试验管理、基础信息管理、知识库管理、资源管理、查询统计、库房管理、费用管理等功能模块。系统主要功能如图2所示。
2.2" 天矢签章管理系统设计
一个电子签章系统要能发挥电子系统的优势，让使用签章系统的人员也能享受到电子办公的高效和便捷，同时也要发挥签章系统的核心功能，确保PDF文档在进入系统处理后能保持其真实性、完整性和抗抵赖性[8]。天矢签章管理系统在使用B/S架构进行设计开发的同时，也采用前后端分离的方式，前端通过Restful接口与后端进行通信，系统架构如图3所示。
前端业务包括印章管理、模板管理、在线签章、证书管理、证书颁发者管理、证书持有者管理、系统管理等功能页面。其中，印章管理模块实现印章的上传、下载、预览功能；模板管理模块用于配置常用的签章模板，便于在线签章时重复使用；在线签章基于签章模板，执行在线签章操作，支持封面印章、骑缝章、奇偶页签章等多种签章形式，且签章位置和大小均可调整；证书颁发者、证书持有者管理模块支持对证书颁发者、证书持有者进行线上管理；证书管理模块可根据证书持有者信息和证书颁发者信息生成数字证书。
后端服务实现对象存储、数据库管理、系统管理等功能。其中，签章服务主要包括为电子文档加盖电子印章的相关操作；印模切割用于制作骑缝章，负责将印章图片切割为合适的尺寸，以实现类似骑缝章的效果；证书服务包括证书持有人管理、证书颁发者管理、证书生成等相关业务；签名服务负责为文档添加签名、校验签名的合法性、验证文件的完整性，以防止文件被篡改。
2.3" 试验设备管理系统设计
试验设备管理系统包括设备状态实时监控、试验数据采集、异常信息报警、采集工具管理等功能。支持TCP/IP通信协议的设备采用开发数据采集工具的方式与试验设备管理系统集成收集数据，部分设备不具备通信接口和协议，需要进行设备入网改造[9]。系统根据不同的采集工具，采集试验设备数据存储到服务器数据库，试验业务管理系统调用数据库接口获取设备采集数据，用以生成试验原始记录和检测报告。这样的设计使整个系统成本降低，便于不同设备的扩展集成。系统架构如图4所示。
试验设备管理系统实时收集各个试验设备的开关机状态、运行状态、硬件信息等，并将其展示在设备状态监控界面，一旦发现设备异常，系统将及时发出报警信息。开展试验时，试验设备管理系统与试验设备建立网络通信。由于试验设备种类繁多，每一类型设备的通信协议和接口都不相同，因此试验设备管理系统采用集成多个采集工具的方式来统一获取设备监控及试验数据，采集工具开发需要试验设备厂家提供技术支持。系统运行时，试验设备管理系统需要收集某一台试验设备的状态数据或试验数据，通过调用相对应的采集工具进行数据采集。
3" 项目实施
平台各系统主体功能使用React+AntDesign作为前端开发框架，使用Java作为后端开发语言，选用MySQL作为数据库，使用基于自研的Spring Boot底层平台作为开发框架进行系统开发。
3.1" 试验业务管理系统
试验业务管理系统按照架构设计进行开发。经过对业务流程的梳理，发现很多流程在程序设计上是相似的，因此设计了流程设计器和自动部署程序，通过低代码配置来实现多个业务流程。在开发过程中，基于PenPower L370液晶电子签字板设计数据通信接口，实现了客户送检产品时对委托书的签名确认无纸化。系统功能界面如图5所示。
3.2" 天矢签章管理系统
天矢签章管理系统主要为试验业务管理系统中生成的电子报告加盖检测章和骑缝章，检测章可通过数字签名校验真伪。电子报告自动加盖签章图片、数字签名等核心功能使用Java的开源库iText进行程序设计开发。电子报告加盖骑缝章的主要实施途径可分为切割印章图片获取骑缝签章印章切片、电子报告自动加盖印章切片。在印章图片切割之前，如果报告页数较多，例如超过200页，会导致印章图片原图等比分割后的像素太小而无法分割的情况，为了保证印章图片在分割数较大时可以分割，对印章图片进行放大处理后再切割，确保骑缝章加盖到每一页报告。系统功能界面如图6所示。
3.3" 试验设备管理系统
试验数据格式种类繁多，包括txt、mat、uff、excel、origin等通用格式，也包括par、电磁兼容试验专用设备数据格式等专用格式，此外还包含一些图片格式，例如原始数据的屏幕截图和分析结果的图片文件。对于通用数据格式，不同试验、不同人员又会采用不同的存储格式[10]。因此，试验设备管理系统集成了多套设备采集工具，设备采集工具的数据采集功能主要通过硬件接口和软件接口实现。硬件接口包括RJ45、USB、RS232、GPIB四种，并基于TCP/IP、IEEE488.2、串口等协议进行通信。软件接口主要是数据库和文件交互，用于实时获取实验室设备的采集数据。系统功能界面如图7所示。
4" 应用效果
4.1" 推进无纸化管理
系统按照定义好的文件模板，根据试验类型、试验任务执行过程、试验数据和试验结果，生成试验检测报告、试验准备记录、试验过程记录等电子文档。试验人员确认后提交审批，审核批准后进行电子归档。在专家审查和试验人员查阅记录时，可以使用关键词、标签等方式进行快速检索检查内容，避免了翻找和整理纸质文件的时间浪费，也避免了纸质记录缺失的情况，提高了管理的效率和准确性。
4.2" 提升业务效率
平台建设实现了环境与可靠性试验业务的全生命周期管理，将环境与可靠性试验业务的各个环节进行统一管理，包括试验计划制定、试验任务分配、试验执行、数据采集、数据分析等。基于系统并利用信息化手段将大量需要人工编制的试验文档自动生成，大幅度减少了试验人员的工作强度，降低了人力成本，提高了业务效率。
4.3" 优化资源调配
通过收集试验产值数据，企业能够客观评估试验人员的工作效率和产出质量。量化数据有助于深入了解每位试验人员的工作表现，从而实施更精准的绩效考核和奖惩机制，激发试验人员的工作热情和积极性。此外，分析产值数据能够揭示不同试验项目的工作量和资源需求，使企业能够更合理地安排人员和设备，从而提高资源使用效率和项目执行成效。
4.4" 优化业务流程
在环境与可靠性试验业务的需求调研环节中，我们通过对现有的工作流程进行细致的梳理和分析，识别出了流程中的瓶颈和低效环节，并在系统业务设计阶段对这些旧流程进行了必要的优化。优化后的业务流程不仅满足了原有的业务需求，而且更加高效和简洁。
5" 结" 论
通过平台建设，实现了环境与可靠
性试验全过程的信息化管理、电子签章、试验数据采集、设备监控等功能，不仅提升了相关业务的工作效率，也有助于企业战略发展、科研生产和信息化工作的创新，推进环境与可靠性试验业务的转型升级，为其他检验检测业务领域数字化转型打下坚实的基础。
参考文献：
[1] 张清点，李刚.环境试验与可靠性试验的关系 [J].电子产品可靠性与环境试验，2022，40（S1）：122-124.
[2] 袁璐，杨泽石.军工企业环境试验数据管理信息化方案 [J].信息通信，2019（8）：140-141.
[3] 侯雪川，杜晴，吴俊杰.智慧试验室电子文件管控及归档集成研究与实践 [J].航天工业管理，2021（10）：73-76.
[4] 铁铮，陈夏平，张拥军，等.PC端检测设备的检测数据自动采集方案及应用 [J].中国检验检测，2022，30（4）：15-19.
[5]陆俊杰，李洪普，李晓峰，等.基于动态加载技术的试验数据分析系统研究[J/OL].计算机测量与控制，2024：1-10[2024-11-25].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.4762.TP.20240506.1344.002.html.
[6] 韩瑞，王利强.基于Java的在线考试系统设计与实现 [J].工业控制计算机，2024，37（9）：146-147.
[7] 周琳.检验检测业务一体化管理平台设计的探讨 [J].河南化工，2021，38（12）：65-66.
[8] 柯龙.电子签章系统的设计和应用 [D].荆州：长江大学，2022.
[9] 殷寔，张文超，张双俊.环境与可靠性试验数据管理及分析系统的应用 [J].环境技术，2018，36（6）：43-47.
[10] 庞勇.环境数据信息化管理提升的实践 [J].环境技术，2021（S1）：96-98.
