◎北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所 彎天琪等

計(jì)量實(shí)驗(yàn)室知識(shí)管理系統(tǒng)的研究與實(shí)踐

◎北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所 彎天琪等＊

北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所作為國(guó)防一級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著我國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭、“神舟”系列飛船等型號(hào)的大量計(jì)量檢測(cè)任務(wù)，且近年來(lái)面臨著高密度發(fā)射的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在計(jì)量檢測(cè)任務(wù)重、困難多、風(fēng)險(xiǎn)高、壓力大的情況下，需要更多高素質(zhì)專業(yè)人才盡快勝任崗位工作，與此同時(shí)需要借助數(shù)字化手段有效保存學(xué)科帶頭人、計(jì)量名師、技術(shù)骨干等專家的知識(shí)與寶貴經(jīng)驗(yàn)。為提高計(jì)量檢測(cè)工作效率、培養(yǎng)計(jì)量測(cè)試專業(yè)技術(shù)人才、搭建計(jì)量專業(yè)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，不斷適應(yīng)型號(hào)發(fā)展對(duì)計(jì)量測(cè)試的新需求，亟待開(kāi)展知識(shí)管理系統(tǒng)的研究和建立工作。

從上述需求出發(fā)，研究所構(gòu)建了一個(gè)基于虛擬仿真技術(shù)與云技術(shù)的計(jì)量知識(shí)管理系統(tǒng)（KMM），提供針對(duì)各種顯性與隱性知識(shí)的儲(chǔ)存、管理及培訓(xùn)功能，并推進(jìn)知識(shí)收集與傳播的雙向反饋機(jī)制。

一、系統(tǒng)建設(shè)

1.系統(tǒng)組成

KMM由組織管理、知識(shí)管理、環(huán)境管理與系統(tǒng)管理4個(gè)大型功能模塊構(gòu)成，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室人、物、法、環(huán)四大要素以及KMM自身的管理功能，如圖1所示。

2.技術(shù)特點(diǎn)

KMM的建設(shè)按照千人規(guī)模進(jìn)行規(guī)劃，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能：

一是云數(shù)據(jù)庫(kù)。近年來(lái)，國(guó)際一流的軟件制造商都無(wú)一例外地著眼于云技術(shù)，解決不同設(shè)備之間使用相同軟件的連貫性與流暢性。KMM也順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，有機(jī)地結(jié)合了知識(shí)管理與云技術(shù)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)之初就使用云技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。KMM基于標(biāo)準(zhǔn)的B/S結(jié)構(gòu)，客戶端不需安裝任何軟件，只需使用瀏覽器登錄即可使用系統(tǒng)，同時(shí)由于用戶的所有個(gè)人數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存于KMM的云數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)用戶在個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)等各種智能設(shè)備上的無(wú)縫使用體驗(yàn)，也可不限地域登陸KMM，完成知識(shí)資源的上傳與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)KMM的“無(wú)處不在”與“隨身攜帶”。

二是模擬仿真操作平臺(tái)。傳統(tǒng)的培訓(xùn)系統(tǒng)使用各種多媒體形式完成知識(shí)的傳播工作，文字、圖片、視頻與音頻等混合形式可顯著提高學(xué)習(xí)效率，但對(duì)于流程復(fù)雜，技術(shù)含量高的專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域，傳統(tǒng)多媒體形式的教學(xué)缺乏互動(dòng)性的弊端不斷凸顯。KMM創(chuàng)新使用專業(yè)定制開(kāi)發(fā)的模擬仿真操作平臺(tái)完成對(duì)復(fù)雜專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，學(xué)員在模擬仿真操作平臺(tái)上可進(jìn)行模擬操作并解決實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題，大大節(jié)約了培訓(xùn)所需人力與物力。

圖1 KMM系統(tǒng)組成示意圖

三是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺(tái)與分級(jí)管理。KMM能夠按照各部門進(jìn)行分級(jí)授權(quán)，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程進(jìn)行有效的管理。

四是能夠靈活擴(kuò)展功能、支持通用課件格式。KMM能覆蓋培訓(xùn)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，并向課程編排人員實(shí)時(shí)反饋學(xué)員的學(xué)習(xí)時(shí)間、測(cè)試成績(jī)等信息。實(shí)現(xiàn)對(duì)考核測(cè)評(píng)中使用試題、試卷資源的有效管理，支持自定義及多媒體題型，支持多種組卷方式，支持通過(guò)打亂試題及選項(xiàng)顯示順序等方式保障考試安全。實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)成果的匯報(bào)與考評(píng)，為員工各項(xiàng)能力的綜合評(píng)定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.建設(shè)原則

KMM使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的程序模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，最大程度保證與其它的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行交互、對(duì)接與數(shù)據(jù)互傳。提供數(shù)據(jù)庫(kù)的冗余備份，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行物理隔離，以最大程度保證數(shù)據(jù)的安全性，能夠第一時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。在系統(tǒng)內(nèi)部建立角色權(quán)限劃分與管理功能，施行由上至下逐級(jí)權(quán)限委派的管理模型，對(duì)系統(tǒng)的所有用戶進(jìn)行精細(xì)化控制，保證數(shù)據(jù)的保密性。預(yù)留功能與插件接口，對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展預(yù)留空間，使系統(tǒng)在版本更新與迭代過(guò)程中便于增強(qiáng)功能。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須以工作效率為根本出發(fā)點(diǎn)，保證用戶體驗(yàn)到系統(tǒng)穩(wěn)定的性能與高速響應(yīng)，還應(yīng)優(yōu)化對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)性。系統(tǒng)用戶界面應(yīng)直觀簡(jiǎn)單，從用戶使用需求出發(fā)，推崇一鍵式操作，基本實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得、所想即所見(jiàn)”的用戶體驗(yàn)。

二、主要功能

1.組織管理功能

KMM的組織管理功能主要關(guān)注的是對(duì)各院所職能部門與人員的信息化管理。KMM組織管理由組織結(jié)構(gòu)管理以及用戶角色與權(quán)限管理2部分構(gòu)成。

一是組織結(jié)構(gòu)管理。KMM提供的組織結(jié)構(gòu)管理功能是將各職能部門映射到系統(tǒng)中的重要途徑。KMM的織結(jié)構(gòu)模型為從上至下逐級(jí)分支的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為組織結(jié)構(gòu)單元（OU）。KMM的組織結(jié)構(gòu)管理功能為其它各項(xiàng)功能提供了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各種對(duì)象實(shí)體提供了邏輯劃分依據(jù)。

二是用戶角色與權(quán)限管理。該功能可實(shí)現(xiàn)不同職位職能人員在KMM中的映射。系統(tǒng)默認(rèn)提供3種用戶角色，分別為“學(xué)員”“教員”與“管理員”，不同的用戶角色擁有不同的操作權(quán)限。管理員可通過(guò)對(duì)各種權(quán)限的編輯與組合，創(chuàng)建默認(rèn)的3種角色以外的新角色。

每個(gè)用戶可同時(shí)隸屬于多個(gè)OU，在每個(gè)隸屬的OU中也可同時(shí)擔(dān)當(dāng)多個(gè)角色，此時(shí)用戶在某個(gè)OU中各個(gè)角色權(quán)限的并集就是該用戶在此OU中的權(quán)限。

2.知識(shí)管理功能

KMM的知識(shí)管理功能由知識(shí)資源的存儲(chǔ)、上傳、引用與傳播4個(gè)功能部分組成。

◆知識(shí)資源的存儲(chǔ)

數(shù)字化是當(dāng)前信息化社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，任何形式的物質(zhì)實(shí)體，只有經(jīng)過(guò)數(shù)字化之后，才能被現(xiàn)代信息化設(shè)備識(shí)別、儲(chǔ)存、傳播和使用。

KMM使用云數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存數(shù)字化形式的知識(shí)資源，資源文件可以是文檔、圖片、視頻、音頻或?qū)I(yè)課件等多種媒體形式。KMM不限制上傳的知識(shí)資源文件類型，由于KMM在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了多媒體功能插件的接口，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)即便出現(xiàn)新的媒體形式資源文件，只要編寫并添加相應(yīng)的解碼功能插件，就可以正常瀏覽資源。目前，KMM已添加對(duì)TXT、DOC、XLS、PPT、PDF、BMP、JPEG、MP4、AVI、WAV、MP3等常見(jiàn)媒體文件形式的支持。

◆知識(shí)資源的上傳

在信息化行業(yè)中，任何一個(gè)軟件系統(tǒng)的開(kāi)放性與安全性永遠(yuǎn)是矛盾的統(tǒng)一體。系統(tǒng)越開(kāi)放，用戶越能獲得更多的功能，但系統(tǒng)本身與用戶終端卻更容易暴露于惡意代碼的危險(xiǎn)中；而過(guò)于封閉的系統(tǒng)雖然獲得了高度的安全性，卻限制了系統(tǒng)的功能與用戶的創(chuàng)造力，不利于系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。與此同時(shí)，由于云數(shù)據(jù)庫(kù)本身具有開(kāi)放的特性，可能存在帶有惡意代碼的數(shù)據(jù)文件被上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)破壞系統(tǒng)或其它瀏覽了這些資源的用戶終端受到影響。如何平衡軟件系統(tǒng)的開(kāi)放性與安全性是構(gòu)建軟件系統(tǒng)需要解決的首要問(wèn)題。

KMM在搭建之初充分考慮了開(kāi)放性與安全性問(wèn)題，自始至終圍繞數(shù)據(jù)庫(kù)與用戶安全展開(kāi)，在開(kāi)放性與安全性之間取得了一定的平衡。

◆知識(shí)資源的引用

KMM使用標(biāo)簽功能來(lái)完成對(duì)現(xiàn)有知識(shí)資源的標(biāo)識(shí)。標(biāo)簽是表征知識(shí)資源特性的一個(gè)簡(jiǎn)短詞語(yǔ)，擁有知識(shí)資源標(biāo)簽管理權(quán)限的角色，可添加、編輯或刪除標(biāo)簽；擁有知識(shí)資源編輯權(quán)限的角色，可對(duì)任何資源文件添加一個(gè)或多個(gè)知識(shí)資源標(biāo)簽，對(duì)知識(shí)資源進(jìn)行邏輯上的劃分，并對(duì)知識(shí)資源的分類瀏覽提供了重要基礎(chǔ)。

◆知識(shí)資源的傳播

KMM的知識(shí)資源傳播通過(guò)被動(dòng)和主動(dòng)2種學(xué)習(xí)形式實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)學(xué)習(xí)即學(xué)員自發(fā)地使用KMM瀏覽所需知識(shí)資源完成學(xué)習(xí)，適合老員工的技能拓展；被動(dòng)學(xué)習(xí)即教員通過(guò)給學(xué)員安排課程，推進(jìn)學(xué)員進(jìn)行某專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程，適合新員工的培訓(xùn)與新專業(yè)的開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)。

知識(shí)資源的被動(dòng)傳播在KMM中主要通過(guò)課程的學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，課程分為課程管理、考試管理與培訓(xùn)成果反饋3個(gè)功能模塊，并主要由教員和學(xué)員2個(gè)角色參與完成，

在課程完成之后，通過(guò)對(duì)培訓(xùn)數(shù)據(jù)的歸檔處理可以提高系統(tǒng)的性能，也方便對(duì)學(xué)員的歷史學(xué)習(xí)記錄進(jìn)行查詢、分析。

3.環(huán)境管理功能

KMM在組織管理的基礎(chǔ)上建立房間環(huán)境管理，通過(guò)使用傳感器對(duì)各個(gè)房間進(jìn)行溫濕度記錄與監(jiān)控，保證實(shí)驗(yàn)室計(jì)量檢定工作的正常進(jìn)行。

三、應(yīng)用情況

北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所以計(jì)量知識(shí)管理研究為基礎(chǔ)，打造“智能化、可視化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化”為特點(diǎn)的計(jì)量知識(shí)管理系統(tǒng)。目前，KMM已在研究所天津?qū)嶒?yàn)室、昆山實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了為期2個(gè)月的跨地域試運(yùn)行。KMM投入使用后，在規(guī)范了各項(xiàng)管理工作的同時(shí)，大大提高了工作效率，對(duì)各部門的計(jì)量法規(guī)、檢定規(guī)程、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀器、操作手冊(cè)等技術(shù)文件，以及多位計(jì)量名師、退休專家的寶貴經(jīng)驗(yàn)資料進(jìn)行了整理、歸納與信息化存儲(chǔ)?，F(xiàn)在，各京外實(shí)驗(yàn)室的員工可以跨地域登陸系統(tǒng)，依據(jù)自身需求查閱各項(xiàng)資料，使計(jì)量工作的質(zhì)量控制水平顯著提高。同時(shí)，各部門組長(zhǎng)、主任可以使用KMM方便地開(kāi)展新專業(yè)、新項(xiàng)目的培訓(xùn)工作。

據(jù)保守統(tǒng)計(jì)，使用KMM可使員工縮短50%以上的培訓(xùn)周期，目前KMM已完成超過(guò)5項(xiàng)新專業(yè)的培訓(xùn)工作，效果非常顯著。KMM將以往枯燥的學(xué)習(xí)過(guò)程轉(zhuǎn)化為親切、直觀的多媒體互動(dòng)形式教學(xué)，使得員工對(duì)于新專業(yè)、新技能的學(xué)習(xí)興趣大大提高。KMM還實(shí)現(xiàn)了對(duì)卡尺、溫濕度表、扭矩扳子、數(shù)字多用表等各計(jì)量專業(yè)中保有量極大的計(jì)量器具的模擬仿真平臺(tái)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分新入職員工的遠(yuǎn)程技能培訓(xùn)與考核評(píng)價(jià)工作，并取得了優(yōu)異的效果。

在未來(lái)發(fā)展中，KMM將實(shí)現(xiàn)提升計(jì)量工作效率、響應(yīng)型號(hào)檢測(cè)需求、推動(dòng)計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新、共享計(jì)量數(shù)據(jù)的目標(biāo)，逐步推進(jìn)建立具有航天特色的計(jì)量知識(shí)共享機(jī)制，推動(dòng)航天計(jì)量知識(shí)管理的持續(xù)健康發(fā)展。

*其他作者：郭嘉誠(chéng)、吳華陽(yáng)、楊朕凱、李淵、趙興亮、朱江