TDM软件简介

美国Newtera公司简介

以“从数据到知识”为理念，美国Newtera公司专注于开发工程数据管理领域的应用

软件。致力于为工程技术人员提供最优品质的软件产品和服务，使他们能更容易、更方便、

更有效和更安全地管理和使用工作中产生的工程数据，从而最大限度地发挥工程数据的价

值并提高工程技术人员的工作效率。

美国Newtera公司于2003年创立于美国硅谷，并于2004年推出了基于微软.Net架

构的工程数据管理平台产品，以及搭建在该平台之上的试验数据管理系统。

作为工程数据管理软件领域的领导者，美国Newtera公司积累了十多年工程数据管理

软件的架构设计和开发经验。美国Newtera公司的几个主要创始人早期在美国硅谷开发出

的完全基于Internet和XML技术的工程数据管理平台软件，并在这一平台上开发出的一

系列针对工程数据管理的解决方案，迅速成为这一领域的领先者。其产品以强大的功能，

极大的灵活性和优异的品质著称，客户遍布全世界，其中包括：洛克希德•马丁、霍尼韦尔

和波音等军工企，以及福特、IBM、HP等世界500强公司。

试验数据管理所面临的问题与挑战

简论

工业部门在产品开发过程中，通常包括设计、仿真（虚拟样机）和试验（物理样机）

及检验三个阶段，每一阶段的工作均产生大量的工程数据，管理好这三方面的工程数据是

保证产品开发成功和提高工作效率的关键；而对于国防武器装备产品的设计和制造而言，

试验和检验更是确保产品实际性能指标的重要手段；尤其是因此工程数据管理技术已经成

为产品开发过程中最为关键的技术之一。

产品设计、仿真和试验过程都会产生海量的工程数据，每一阶段产生的数据都有各自

的特点及多样性；更重要的是，对三大工程数据需要管理的不仅仅是数据，还有流程，以

及对工程数据的后处理等，各自的专业性和独特性都决定了三方面的工程数据管理需要不

同的管理技术和软件工具来实现。

多年来，各主流CAD软件的厂商都各自开发出了产品设计数据的管理工具软件，对产

品的设计数据和流程加以管理，也就是大家所熟知的PDM。也有一些厂商推出了仿真数据

管理软件（SPDM），实现对仿真数据和流程的管理。

然而对试验数据和试验流程的管理，则缺乏成熟有效的管理工具软件。尤其相对西方

发达国家而言，我国试验与检验的现代化程度和信息化水平却相对较低。

随着近年来国防工业部门的科研生产任务不断增加，试验技术的飞速发展，各种形形

色色的试验和检验数据正在以令人难以想象的速度急剧膨胀，而且试验数据基本上都分散

在各种计算机、存储设备、仪器设备（或纸件）上，以各类电子文件的方式进行保存、整

理、交流和传播，数据种类繁多，格式不统一，数据检索困难，数据流向不明，数据缺乏

安全性，数据难于共享等等，所有这些都给数据管理造成了巨大的压力；同时“文件化”

的数据管理方式存在着严重的缺点：

效率低下：试验人员常常花费大量的时间从海量的数据文件中寻找需要的试验数据。

由于试验数据的文件类型和数据格式不一致，试验人员需要以手工的方式对数据进行挑选

和整理，是一个非常耗时耗力的过程。

易出差错：由于存在大量的手工操作，难免会在某一环节发生差错，其影响轻则降低

试验的有效性，重则损害试验的准确性，造成更大的不良后果。

数据利用率低：由于手工操作造成的效率低下和易出查错，使得试验数据往往在一次

试验完成后，就被束之高阁不再使用，很难为以后的同类试验提供参照。

无法进行数据挖掘：花费大量人力、物力、财力和时间完成试验获得的海量试验数据

中，蕴藏着丰富的信息，简单的文件管理无法通过数据挖掘去揭示那些有价值的信息。

安全保密性差：以文件方式保存的试验数据易受到未经授权地访问、修改，并导致重

要数据的泄密。

TDM的主要技术特色

1. Newtera TDM的框架结构

1.1 三层架构

Newtera TDM是以Newtera工程数据管理平台（名为Newtera E-Catalog）为基

础的试验数据管理系统，它采用了灵活的框架结构和先进的技术，以应对前述提到的试验

数据管理所面临的挑战。

如下图所示，Newtera TDM采用了标准的三层结构，以适应大多数企业平台建设的

构架

1. 数据库层: 采用传统的关系数据库来存储试验数据记录。可支持Oracle或SQL

Server数据库。

2. 平台层: 提供强大的后台功能来满足对试验数据管理的不同需求。平台层包括元数

据引擎、XQuery引擎、SQL生成器和工作流引擎等模块，并提供基于C#和Web Service

的编程接口来满足二次开发的需求。

3. 工具层: 提供与用户交互的具有可视化界面的工具。大体分为四大类：系统管理工

具、数据导入工具、数据查询和编辑工具，以及后置处理工具；其中系统管理工具和数据

导入工具为C/S架构的Windows客户端；数据查询／编辑和后置处理工具为B/S架构的

Web客户端。

1.2 主要功能模块

在Newtera TDM的三层结构中，包含了以下四个主要工具：

1. 系统管理工具: 由系统管理员使用，用于动态地定义各种试验数据的数据库结构（包

括数据表、属性、数组属性、关系属性和数据校验条件等）；动态地定义数据的逻辑分类树

和数据的查询视图；设置用户和角色，及其对数据的读写权限；进行数据备份和恢复等工

作。

2. 数据导入工具: 由工程技术人员使用，用于把各种文件形式（文本文件或Excel文

件等）和各种格式的试验数据直接地导入到数据库去，并将数据导入过程记录为导入脚本，

为后续数据的自动导入提供辅助。

3. 数据查询和编辑: 基于Web的数据查询和编辑界面允许工程技术人员通过Web浏

览器来方便快捷地查询或修改系统中的试验数据，而无须安装特殊的客户端软件。每个用

户所能查看或修改的数据范畴是根据该用户的权限来确定的。

4. 后置处理: 工程技术人员通过使用后置处理模块的功能来充分利用试验数据的价

值。他们能灵活地挑选不同的数据记录和不同的属性，形成便于分析、计算或绘图的数据

格式，然后对其进行插值、拟合和光顺等计算，获取经验计算公式，还能将计算结果绘制

成各种图形等。

2. Newtera TDM的技术特色

作为Newtera TDM的核心，Newtera E-Catalog是经过十几年经验的积累而开发出

来的优秀的平台软件产品。Newtera TDM继承了该平台的强大功能，具有极大的灵活性

和卓越品质，并在软件架构设计上具有以下独到的技术特色。

2.1 元数据驱动的软件架构

针对试验数据的多变性和不可预测性，Newtera TDM把试验数据管理中易变或不确

定的部分从软件中剥离出来，用元数据（Meta-data）来描述它们。

工程技术人员通过使用Newtera TDM提供的可视化工具（Design Studio）能直观

和动态地定义数据库模型和业务逻辑，并转换成元数据。Newtera TDM的引擎（Engine）

在元数据的驱动下能自动对数据库操作，自动更改业务逻辑，并自动更新用户界面等，而

不需要软件技术人员修改程序。元数据就像知识，引擎就像人的大脑，大脑可以学习知识，

并能根据其所学到的知识进行思维和控制其他器官的行动。Newtera TDM的架构设计思

想就是基于这个原理。

元数据驱动（Meta-data Driven）的软件架构提供了强大的灵活性和适应性，这是试

验数据管理软件不可或缺的特性。

2.2 面向对象的工程数据库模型

Newtera TDM虽然是以关系数据库为基础，但能够支持面向对象的数据建模方式，

可以包括表达数据类之间的继承关系（Inheritance Relationship）在内的试验数据的全部

语义结构。继承关系在表达试验数据的语义结构中起到重要作用，它可以建立数据结构的

抽象数据类（Abstract Classes）。

Newtera TDM还为方便工程技术人员建立试验数据库提供了标准的面向对象模板

（Object-oriented Data Model），该模板包含：抽象数据类、公共属性和抽象数据类之

间的关联关系等。工程技术人员可通过添加子数据类和特殊属性的方式在模板上扩展，既

保证了数据库中的试验数据具有一定的一致性，又兼顾了不同试验数据的特殊性，同时也

简化了工程数据人员的建库操作步骤。下图中的“试验件描述”、“试验要求”和“试验测

量数据”为抽象数据类；而“涡轮发动机描述”、“涡轮发动机试验要求”和“涡轮发动机

试验测量数据”等为工程技术人员所扩展的子数据类。

2.3 虚拟XML数据库

对试验数据管理的主要目的是为了更好和更方便地使用它们。使用试验数据中很重要

的环节就是将试验数据从一种格式转换成设计软件、绘图软件或其它后数据处理系统所要

求的格式。

Newtera TDM的一个重要技术特色是通过XML Schema和XQuery技术将关系数据

库中的数据映射成虚拟的XML数据库（Virtual XML Database），既能充分利用关系数据

库的强大存储和查询功能，又极大方便了对试验数据进行后置处理所需要的格式转换。

Newtera TDM的主要功能

• 动态建立数据库模型：支持面向对象的数据模型，可动态地建立和修改数据模型，

生成数据类、属性和关联关系等；以支持复杂多变的试验数据。

• 支持数组数据类型：可定义一维或二维的数组属性，并不限制数组的大小，以支持

数组形式的试验数据。

• 动态建立数据分类：图形化工具允许工程技术人员动态地建立多种分类树来对试验

数据进行分类。

• 动态数据查询和编辑：能根据描述数据库模型的元数据自动生成高效率的查询、添

加、修改和删除的SQL语句，以支持试验数据库中包含的大量动态生成的数据类，并提供

全文检索功能。

• 数据自动导入：可导入任意复杂的原始试验数据，而不需要对原始数据进行任何预

处理。还能将导入过程记录成导入脚本，以便于将试验台采集系统所采集的试验数据自动

地导入到远程的TDM数据库中。通过数据约束和校验功能，强制试验人员在导入数据的

过程中提供与试验有关的重要信息，比如：试验时间、地点、试验台和试验大纲等，以确

保试验数据的完整性。

• 可视化文本解析器生成：通过可视化的工具自动生成对各种文本格式的试验数据的

词法解析器（Parser），而无需任何编程。生成的解析器可与数据导入工具配合使用来导入

任何格式的文本格式的试验数据。

Newtera 可视化文本解析器

• 试验台信息管理: 可将各个试验台的功能、特性和设置参数的信息进行管理， 并根

据试验任务的要求来自动选择符合要求的试验台来执行试验任务。

• 试验台控制和采集系统管理: 通过试验台控制和采集系统所提供的接口，来实现对

控制和采集系统的远程管理与实时监控，以便工程人员通过Web的方式观察试验情况并

共享试验数据。

• 附件管理：可将与试验相关的图片、录像记录、试验大纲、试验规范和试验报告等

文件作为试验数据记录的附件保存归档。

• 数据后置处理：提供了试验数据常用的后置处理模块，比如：绘图（曲线图、 曲面

图、极图等）， 计算（插值、拟合、光顺等），以及数据格式转换，并提供开放可扩展的接

口，为快速开发客户特殊的数据后置处理提供方便。

• 数据读写权限控制：提供了独立于数据库的权限控制机制，能基于用户或角色对数

据库级、类级、属性级，甚至记录级的数据进行读、写、添加和删除的权限控制。

• 数据备份和恢复：提供了独立于数据库的备份和恢复机制；并支持以业务部门为单

位的逻辑备份和恢复。

• 性能：可在单机或多级集群的环境下运行，以适应多用户并发访问的需求；同时利

用内部缓存机制来避免不必要的运算和数据库读取，大大提高了对用户请求的响应速度；

对大容量的数据导入也具有非常快的响应速度。

• 试验流程管理：提供可视化的流程设计工具来完成定制试验流程，设置用户任务，

日程管理，以及报表生成等功能。试验流程管理将在Newtera TDM 3.0版本提供。

• 运行环境：Newtera TDM是基于Microsoft .Net开发的平台软件产品，其服务器

可在Windows2000 Professional/Server操作系统上运行；其Windows客户端可在

Windows NT/Windows 2000/Windows 2003和Windows XP上运行； 其Web客户

端可在任何支持Web浏览器的操作系统上运行；后台数据库可选择Oracle 9i或Microsoft

SQL Server2000关系数据库。

Newtera TDM对应用集成的支持

试验数据管理系统往往不是一个孤立存在的系统。必须考虑到与PDM、 CAD软件、

CAE软件、OA系统，以及其它设计体系集成的问题。

例如：通过与PDM整合，试验人员便能够查询和调用试验件的产品图纸和资料；设

计人员能方便地获取产品部件的试验数据和结果等；通过与CAE软件的集成，设计人员能

够利用试验数据来建立更精确的仿真模型；通过与OA的集成，来实现试验计划申请，试

验大纲/报告的签署、审核、批准的工作。

Newtera TDM在集成方面的问题作了充分的考虑。首先，针对系统集成中常见的数

据不兼容的问题，Newtera TDM采用了虚拟XML数据库技术。该技术能将试验数据以

XML标准格式表达，并能方便地将其转换成其它系统所需的数据格式；针对系统集成中常

见的编程语言不兼容的问题，Newtera TDM除了提供.Net C#的编程接口外，还提供了基

于Web Services的编程接口。基于Web Service的编程接口能支持跨系统和跨语言的程

序调用，也就是说无论要被集成的系统试运行在何种操作系统上，API是何种语言，都能

通过Newtera TDM的Web Service接口来获取所需要的数据。

Newtera TDM能够与国际和国内知名的PDM和OA系统，以及数据采集系统集成。

对于特殊的系统和客户自行开发的软件，Newtera TDM有三种不同的方式来解决集成所

面临的问题：

Web调用方式：对于提供Web用户界面的系统，可用Web的方式与Newtera TDM

的Web客户端集成。通过在Web界面上添加链接的方式，能使用户只进行一次登录，就

能在两个系统之间切换。这种方式的优点在于，集成的工作较为容易，可支持不同平台和

不同语言系统的集成。缺点是两个系统都必须具有Web客户端。

文件方式：通过文件交换的方式来进行其它系统和Newtera TDM之间的数据交换。

其它系统产生的数据以文件的方式传给TDM。Newtera TDM可以将任何格式的文件数据

导入到数据库中；Newtera TDM还能将数据库中数据转换成其它系统所需要的文件格式。

这种方式的优点在于，系统与TDM之间的集成不需要API调用，所以比较灵活，不需要

很多编程工作。缺点是用户可能要对两个系统的操作都了解。

API调用方式：其它系统通过调用TDM的API来进行数据的存储和获取。 Newtera

TDM提供了基于.Net C#以及Web Service的程序调用接口，能与不同语言编写的和运行

在不同平台上的系统进行交互。这种方式的优点是使得用户更加方便，不感觉到两个系统

间存在的衔接。缺点是需要较多的编程及维护工作。