基于结构化表格柔性设计的数据采集方法及系统

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，具体地，涉及一种基于结构化表格柔性设计的数据采集方法及系统。尤其涉及一种卫星AIT过程结构化表格柔性设计与数据采集方法。

背景技术

卫星多采用单件研制型生产模式，产品质量与可靠性要求严格，尤其注重过程记录的有效性、数据包的完整性及质量的可追溯性。卫星研制过程存在大量的数据记录需求，涉及大量的表格设计与数据记录工作；不同型号间数据采集需求复杂多样，涉及检验表格种类繁多、样式不一、通用性差。

目前卫星研制过程中，仍多采用非结构化Word文档为载体进行重复性检验表格设计，现场仍留存大量纸质记录，表格设计工作量大、数据采集效率低。在结构化表格的设计与应用方面多以各类定制开发的固化表格为主，软件开发工作量大、表格柔性差，难以满足型号多样化数据采集内容与功能要求。面向卫星研制过程，现有检验表格设计与应用技术手段存在以下两点不足：

(1)现有检验表格设计与应用方法难以满足不同型号研制过程中大量复杂多样的检验记录表格样式与功能柔性化设计、表格结构化定义、数据结构化关联存储需求。

(2)现有检验表格设计与应用方法难以实现与签署确认、影像采集等多样化数据终端集成应用，数据采集手段单一、集成度不高；同时，难以实现细化至单元格级的结构化记录、影像记录、附件等多源异构数据的结构化关联存储。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于结构化表格柔性设计的数据采集方法及系统。

根据本发明提供的一种基于结构化表格柔性设计的数据采集方法，包括：

步骤S1：获取表格数据；

步骤S2：根据所述表格数据建立结构化表格特征模型；

步骤S3：构建表格知识数据库，并从所述表格知识数据库中调用表格相关属性，进行相应的表格柔性设计，得到对应的特征矩阵；

步骤S4：根据所述结构化表格特征模型，聚合所述对应的特征矩阵，生成多功能结构化表格；

步骤S5：建立生产工序与结构化表格的关联映射关系，将所述多功能结构化表格与数据终端集成应用，实现结构化表格数据的采集。

优选地，所述建立结构化表格特征模型包括如下子步骤：

步骤S2.1：根据表格数据设置表格特征矩阵A，如下所示：

其中，a

步骤S2.2：分别设置矩阵中每项单元格元素a

所述单元格样式特征包括单元格的不同样式属性集合，所述单元格内容特征包括单元格内的存储内容，所述单元格功能特征包括单元格对应功能类型；

步骤S2.3：分别聚合所述单元格样式特征as

A＝AS+AF+AC

优选地，所述表格知识数据库包括表格记录要素知识库、产品PBOM数据库、表格样式模板库；

所述表格记录要素知识库结构化存储每类表格关联的数据记录要素知识条目，所述数据记录要素知识条目的内容包括产品对象类型、实施过程、记录要素、记录方法和要求值；

所述产品PBOM数据库根据产品装配层次关系存储产品基础信息及工艺要求信息；

所述表格样式模板库根据不同的维度分类存储各类表格样式模板并进行版本更新。

优选地，所述相应的表格柔性设计包括表格样式柔性设计、表格内容柔性设计和表格功能柔性设计；

表格样式柔性设计：通过导入Excel样式模板或者继承各单元格的样式属性并自定义调整，批量柔性设置单元格级的样式属性，生成单元格样式特征，聚合生成表格样式特征矩阵；

表格内容柔性设计：按照表格类型从表格知识数据库的表格记录要素知识库中自动提取结构化数据记录要素，生成表格的列属性；根据表格适用的产品类型，从表格知识数据库的产品PBOM数据库中自动提取产品基础信息及工艺要求信息，生成表格的行属性；得到表格内容特征矩阵

表格功能柔性设计：批量柔性设置各单元格的功能类型，结构化存储为单元格的功能特征，聚合生成表格功能特征矩阵。

优选地，步骤S4还包括如下子步骤：

多功能结构化表格关联存储步骤：以json格式中间数据文件存储表格样式特征和表格功能特征，以关系数据库表存储表格内容特征，并通过单元格位置坐标将所述json格式中间数据文件和关系数据库表关联映射；

多功能结构化表格轻量化渲染步骤：以B/S网页加载json中间数据文件，渲染表格样式和表格功能，通过单元格坐标关联提取结构化数据或影像附件，将多功能结构化表格轻量化呈现出来。

根据本发明提供的一种基于结构化表格柔性设计的数据采集系统，包括：

模块M1：获取表格数据；

模块M2：根据所述表格数据建立结构化表格特征模型；

模块M3：构建表格知识数据库，并从所述表格知识数据库中调用表格相关属性，进行相应的表格柔性设计，得到对应的特征矩阵；

模块M4：根据所述结构化表格特征模型，聚合所述对应的特征矩阵，生成多功能结构化表格；

模块M5：建立生产工序与结构化表格的关联映射关系，将所述多功能结构化表格与数据终端集成应用，实现结构化表格数据的采集。

优选地，所述建立结构化表格特征模型包括如下子模块：

模块M2.1：根据表格数据设置表格特征矩阵A，如下所示：

其中，a

模块M2.2：分别设置矩阵中每项单元格元素a

所述单元格样式特征包括单元格的不同样式属性集合，所述单元格内容特征包括单元格内的存储内容，所述单元格功能特征包括单元格对应功能类型；

模块M2.3：分别聚合所述单元格样式特征as

A＝AS+AF+AC

优选地，所述表格知识数据库包括表格记录要素知识库、产品PBOM数据库、表格样式模板库；

所述表格记录要素知识库结构化存储每类表格关联的数据记录要素知识条目，所述数据记录要素知识条目的内容包括产品对象类型、实施过程、记录要素、记录系统和要求值；

所述产品PBOM数据库根据产品装配层次关系存储产品基础信息及工艺要求信息；

所述表格样式模板库根据不同的维度分类存储各类表格样式模板并进行版本更新。

优选地，所述相应的表格柔性设计包括表格样式柔性设计、表格内容柔性设计和表格功能柔性设计；

表格样式柔性设计：通过导入Excel样式模板或者继承各单元格的样式属性并自定义调整，批量柔性设置单元格级的样式属性，生成单元格样式特征，聚合生成表格样式特征矩阵；

表格内容柔性设计：按照表格类型从表格知识数据库的表格记录要素知识库中自动提取结构化数据记录要素，生成表格的列属性；根据表格适用的产品类型，从表格知识数据库的产品PBOM数据库中自动提取产品基础信息及工艺要求信息，生成表格的行属性；得到表格内容特征矩阵

表格功能柔性设计：批量柔性设置各单元格的功能类型，结构化存储为单元格的功能特征，聚合生成表格功能特征矩阵。

优选地，模块M4还包括如下子模块：

多功能结构化表格关联存储模块：以json格式中间数据文件存储表格样式特征和表格功能特征，以关系数据库表存储表格内容特征，并通过单元格位置坐标将所述json格式中间数据文件和关系数据库表关联映射；

多功能结构化表格轻量化渲染模块：以B/S网页加载json中间数据文件，渲染表格样式和表格功能，通过单元格坐标关联提取结构化数据或影像附件，将多功能结构化表格轻量化呈现出来。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明以结构化表格为载体，实现了与电子签署、图像采集等多样化数据采集终端的软硬件集成应用，实现多源异构制造过程数据的在线集成采集与结构化关联存储，提升卫星研制过程数据集成采集效率，减少相关技术人员的工作量。

2、本发明可实现集在线数据记录、电子签署确认、多媒体在线采集、结构化关联存储等于一体的多功能结构化记录表格高效、柔性设计，解决了卫星单件研制模式下大量复杂多样、通用性差的检验表格快速分析的难题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明工作方法的流程示意图。

图2为本发明中结构化数据记录要素库效果示意图。

图3为本发明中多功能结构化记录表格聚合生成效果示意图。

图4为本发明中多功能结构化记录表格与数据终端集成应用场景示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明通过结构化表格特征建模以及相应的柔性设计，生成在线数据记录、电子签署确认、多媒体在线采集、结构化关联存储等于一体的多功能结构化表格，并与多样化数据采集终端的软硬件集成应用，解决卫星单件研制模式下大量复杂多样、通用性差的检验表格快速设计与集成应用、结构化数据采集与管理难题，有效提升卫星研制过程数据结构化、集成化采集与管理能力。

根据本发明提供的一种基于结构化表格柔性设计的数据采集方法，如图1所示，包括：

步骤S1：获取表格数据。

步骤S2：根据表格数据建立结构化表格特征模型。建立表格特征矩阵A，进一步分解为样式特征矩阵AS、内容特征矩阵AC、功能特征矩阵AF，实现对表格的结构化表达与建模。具体地，建立结构化表格特征模型包括如下子步骤：

步骤S2.1：根据表格数据设置表格特征矩阵A，如下所示：

其中，a

步骤S2.2：分别设置矩阵中每项单元格元素a

步骤S2.3：分别聚合单元格样式特征as

A＝AS+AF+AC

从而得到：

步骤S3：构建表格知识数据库，并从表格知识数据库中调用表格相关属性，进行相应的表格柔性设计，得到对应的特征矩阵。具体地，表格知识数据库包括表格记录要素知识库、产品PBOM数据库、表格样式模板库。如图2所示，表格记录要素知识库结构化存储每类表格关联的数据记录要素知识条目，数据记录要素知识条目的内容包括产品对象类型、实施过程、记录要素、记录方法和要求值，其中，产品对象类型包括单机产品、结构产品、电缆产品、热控产品等。产品PBOM数据库根据产品装配层次关系存储产品基础信息及工艺要求信息。表格样式模板库根据不同的维度分类存储各类表格样式模板并进行版本更新，其中不同的维度包括专业、过程、部门等维度。通过对表格知识数据库的构建能够实现对数据、知识、模板的版本管理与变更管理。相应的表格柔性设计包括表格样式柔性设计、表格内容柔性设计和表格功能柔性设计。具体地，对每个柔性设计具体描述如下：

表格样式柔性设计：通过导入Excel样式模板或者继承各单元格的样式属性并自定义调整，批量柔性设置单元格级的样式属性，生成单元格样式特征，聚合生成表格样式特征矩阵。

表格内容柔性设计：按照表格类型从表格知识数据库的表格记录要素知识库中自动提取结构化数据记录要素，生成表格的列属性；根据表格适用的产品类型，从表格知识数据库的产品PBOM数据库中自动提取产品基础信息及工艺要求信息，生成表格的行属性；得到表格内容特征矩阵，其中产品基础信息包括产品名称、代号、批次号等关键基础信息。其中表格类型，例如卫星研制过程所需的设备装拆类表格、产品检查确认类表格、过程检查确认类表格等。

表格功能柔性设计：批量柔性设置各单元格的功能类型，结构化存储为单元格的功能特征，聚合生成表格功能特征矩阵。

步骤S4：根据结构化表格特征模型，聚合对应的特征矩阵，生成多功能结构化表格。该多功能结构化表格能够在线数据记录、电子签署确认、在线影像记录。步骤S4还包括如下子步骤：

多功能结构化表格关联存储步骤：以json格式中间数据文件存储表格样式特征和表格功能特征，以关系数据库表存储表格内容特征，并通过单元格位置坐标将json格式中间数据文件和关系数据库表关联映射。

多功能结构化表格轻量化渲染步骤：以B/S网页加载json中间数据文件，渲染表格样式和表格功能，通过单元格坐标关联提取结构化数据或影像附件，将多功能结构化表格轻量呈现出来，如图3所示。

步骤S5：建立生产工序与结构化表格的关联映射关系，将多功能结构化表格与数据终端集成应用，实现结构化表格数据的采集。也就是说，建立结构化表格与工艺规程中各工序的关联关系，并随工艺规程发放至生产现场；集成多类数据采集终端，实现结构化表格数据采集。具体地，如图4所示，依据型号研制工艺流程，在线快速柔性创建结构化表格，建立生产工序与结构化表格的关联映射关系，并随工艺规程下发至作业现场。然后，以B/S网页对多功能结构化表格进行轻量化、可视化呈现，并根据不同的单元格功能类型调用电子签署、图像采集、条码扫描等数据终端，实现电子签署确认、影像数据在线采集。该步骤主要是建立生产过程中每道工序和该工序所需要的检验记录表格之间的映射关系，用于在生产过程中，执行到哪步工序，就自动调用相关的结构化表格，供操作/检验人员在线数据记录确认。

本发明还提供了一种基于结构化表格柔性设计的数据采集系统，本领域技术人员可以通过执行基于结构化表格柔性设计的数据采集方法的步骤流程实现基于结构化表格柔性设计的数据采集系统，即可以将基于结构化表格柔性设计的数据采集方法理解为基于结构化表格柔性设计的数据采集系统的优选实施方式。

根据本发明提供的一种基于结构化表格柔性设计的数据采集系统，包括：

模块M1：获取表格数据。

模块M2：根据表格数据建立结构化表格特征模型。建立结构化表格特征模型包括如下子模块：

模块M2.1：根据表格数据设置表格特征矩阵A，如下所示：

其中，a

模块M2.2：分别设置矩阵中每项单元格元素a

模块M2.3：分别聚合单元格样式特征as

A＝AS+AF+AC

模块M3：构建表格知识数据库，并从表格知识数据库中调用表格相关属性，进行相应的表格柔性设计，得到对应的特征矩阵。表格知识数据库包括表格记录要素知识库、产品PBOM数据库、表格样式模板库。表格记录要素知识库结构化存储每类表格关联的数据记录要素知识条目，数据记录要素知识条目的内容包括产品对象类型、实施过程、记录要素、记录系统和要求值。产品PBOM数据库根据产品装配层次关系存储产品基础信息及工艺要求信息。表格样式模板库根据不同的维度分类存储各类表格样式模板并进行版本更新。

相应的表格柔性设计包括表格样式柔性设计、表格内容柔性设计和表格功能柔性设计。表格样式柔性设计：通过导入Excel样式模板或者继承各单元格的样式属性并自定义调整，批量柔性设置单元格级的样式属性，生成单元格样式特征，聚合生成表格样式特征矩阵。表格内容柔性设计：按照表格类型从表格知识数据库的表格记录要素知识库中自动提取结构化数据记录要素，生成表格的列属性；根据表格适用的产品类型，从表格知识数据库的产品PBOM数据库中自动提取产品基础信息及工艺要求信息，生成表格的行属性；得到表格内容特征矩阵。表格功能柔性设计：批量柔性设置各单元格的功能类型，结构化存储为单元格的功能特征，聚合生成表格功能特征矩阵。

模块M4：根据结构化表格特征模型，聚合对应的特征矩阵，生成多功能结构化表格。模块M4还包括如下子模块：多功能结构化表格关联存储模块：以json格式中间数据文件存储表格样式特征和表格功能特征，以关系数据库表存储表格内容特征，并通过单元格位置坐标将json格式中间数据文件和关系数据库表关联映射。多功能结构化表格轻量化渲染模块：以B/S网页加载json中间数据文件，渲染表格样式和表格功能，通过单元格坐标关联提取结构化数据或影像附件，将多功能结构化表格轻量化呈现出来。

模块M5：建立生产工序与结构化表格的关联映射关系，将多功能结构化表格与数据终端集成应用，实现结构化表格数据的采集。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。