材料實驗數據庫系統技術方案一、項目背景基于材料信息學和材料基因工程的材料研發已成為新材料發展的“推進器”，其核心在于材料數據庫的構建。集成電路封裝材料數據庫建設是電子材料研究機構和在大數據與人工智能時代向智慧研發邁進的要求，目標是降低研發成本、縮短研發周期，提高研發效率。由于集成電路封裝材料數據呈現出復雜、分散及碎片化等特點，因此如何將這些異源異構數據進行自動采集、結構化處理，形成具有統一標準的數據庫，是封裝材料數據建設的關鍵。為加強科研能力建設，應用先進的實驗管理技術和材料信息學技術，建設封裝材料研發全流程的數據化管理的封裝材料數據庫，整合相關材料、實驗數據資源，明晰數據產權，促進團隊內部和團隊之間的數據有序共享及傳承，構建鈦酸鋇粉體材料和片式多層陶瓷電容器（Multi-layerCeramicCapacitors,MLCC）的制備工藝表征信息管理與應用平臺，并逐步推廣至其他課題組，不僅將提升材料院及各個下屬研究團隊的研發效率，也將為相關電子材料生產及用戶行業的研發、應用能力提升提供數據庫建設應用示范和技術支持，為材料設計與優化提供數據基礎，促進傳統的基礎科研模式向大數據驅動的智能模式轉變，改善數據管理現狀，提高研發效能。二、總體需求實現研發項目中實驗過程的記錄、管理與應用。實驗記錄內容包含實驗基本信息、選型思路、制備工藝及各類檢測結果如電學性能、元素含量、介電溫譜、擊穿特性等。將實驗過程信息的字段規范化，減少實驗記錄的不確定性；與LIMS系統對接，實現數據自動導入，減少數據重復錄入。支持設備相關文件、材料相關文件、產品相關文件、客戶管理文件、平臺運營文件、設備日志文件等各類文件的管理，提供可配置的文件上傳審批流程、直觀的文件的權限管理模式，實現受控文件的管理。實現封裝材料數據的管理，形成封裝材料數據中心，滿足封裝材料性能數據、實驗數據的管理，指導研發人員進行數據錄入；提供可拓展的數據庫框架，滿足除MLCC、驗證線之外的其他課題組的數據管理需求。實現計算任務路徑的自動保存。與計算任務提交工具集成，自動保存通過WEB端提交工具和命令行提交工具的提交的計算任務結果的路徑索引。三、項目目標圍繞支撐研發工作需要，基于“材料基因組”理念，廣泛應用先進的實驗管理技術、材料信息學技術，規范研發實驗流程管理和數據記錄，推進數據的深度挖掘，縮短研發周期，提高研發效能。主要目標如下：1.建成封裝材料數據中心，實現封裝材料數據的結構化管理，提供成分以及性能等篩選和全文檢索；集成各類分析與高級查詢工具，實現對各材料比對分析，為研發人員選材用材提供智能支持。2.建成項目實驗管理中心，實現實驗數據結構化、規范化管理，為科研工作提供實驗數據的持續對比分析，形成數據沉淀；建立規范實驗過程管理流程，集成各類實驗支撐流程、模板應用，對成熟的實驗流程和數據規范進行固化，降低科研實驗設計的門檻，實現知識復用。3.建立文件管理中心，實現各類受控文件的管理，實現文件上傳審批流程及文件的閱覽、下載權限管理，建立起對文件的安全管控機制。4.與現行的計算任務提交工具進行集成，自動提取并保存通過計算任務提交工具提交的計算任務的提交人員、提交時間及計算結果的路徑，滿足對計算任務的管理。四、技術要求主要涉及到項目實驗管理中心、封裝材料數據中心、文件管理中心，計算任務管理、數據集成、安全管理主要建設內容如下。序號名稱單位數量一電子材料院數據庫平臺套11項目實驗管理中心套12封裝材料數據中心套13文件管理中心套14計算任務管理套15數據集成套16安全管理套1（一）電子材料院數據庫平臺總體要求1．系統支持跨平臺部署，系統中包括的各種插件應為正版軟件；支持主流的數據庫，并至少支持一種成熟的國產化數據庫系統；支持主流硬件服務器。2．系統安裝必須簡便，能在虛擬化服務器系統中部署；支持B/S應用模式，至少滿足兩種主流瀏覽器應用，如360極速瀏覽器、搜狗瀏覽器和谷歌瀏覽器等。3．系統具備業務與數據集成能力，支持業務邏輯層面上的集成，支持不同應用系統間接口調用；支持不同模式、不同層次的集成方式，包括可重用的、為多個客戶端服務的公用API，以及多種數據文件格式（TXT，Excel和CSV等）數據單條與批量導入等。4．系統應具有材料與實驗數據庫成熟的功能架構、流程支撐，擴展性強、針對不同應用場景可進行配置來滿足業務需求，無需進行源代碼的開發（系統間的接口開發除外）。5．系統支持對材料常用的單位、派生單位管理，以及同類單位的換算；支持創建和管理不同的單位制和單位，包括支持基于單位（長度、質量、時間、電流、熱力學溫度、發光強度、物質的量）創建派生單位，以及SI制材料學常用單位。6．連接速度測試指標：每次合法的靜態頁面訪問和信息下載的占有時間，在正常網絡連接和滿足要求的服務器的基礎上不超過3s。7．系統運行速度性能指標：在推薦的主流服務器上，正常業務執行時間<3s、非統計性查詢響應時間≤5s、統計性查詢響應時間≤8s、復雜統計類圖表生成時間<12s。8．系統應提供7×24小時的連續運行，平均年故障時間<1天，普通故障平均故障修復時間<30分鐘，出現故障應能及時告警。（二）項目實驗管理中心項目實驗管理中心主要包括研發項目管理、研發實驗管理、實驗過程數據 記錄和數據分析應用方面內容。通過該數據庫的建設，將研發實驗任務納入規范化管理，集成各類實驗支撐流程、模板和報表等，并對實驗任務進行全程過程數據記錄和進度監控；在實驗過程中，提供對相關材料數據獲取，以及實驗數據分析，減少實驗次數，提升研發效能。圖：項目實驗管理中心框架示意圖1．支持來源于研發項目管理數據庫中的研發任務處理，也可以獨立運行。研發人員在線進行實驗設計及實驗數據填寫、審核、發布、查看、檢索、可視化統計分析等。2．項目負責人可以按指定流程、模板進行實驗，同時也可增加項目成員、分配實驗任務、設置實驗目標、設置時間節點等。3．支持以工作待辦的形成下發研發任務指令，提交相關人員處理，并能查看到工作內容、實驗要求、時間節點，以及相關規范和資源需求等信息。4．在實驗過程中，用戶可按需選擇實驗流程模板、調用相關報表模板和材料數據庫中的數據資源。5．支持按確定實驗流程和數據模板，實現各類實驗過程數據記錄、存儲，包括項目信息、材料信息、工藝參數、檢測數據等，有效規范實驗數據記錄，減小了實驗數據匯總統計難度。6．集成表格分析、曲線分析、散點分析等可視化分析工具應用，可自定義篩選分析數據范圍，構建分析模型、選擇分析字段以及X/Y軸參量等。7．支持圖像特征尺寸標定、二維(X/Y)圖像坐標提取，實現晶粒大小測量、夾雜物尺寸標定、手冊材料性能曲線中數據提取等，提高圖片數據的利用率。（三）文件管理中心研發環節中會產生手冊法規、管理程序、工藝操作規范、設備保養規程、作業流程、材料規范、表格表單等諸多文件，文件上傳時需要經過審批管理且審批流程可自定義；對于文件閱覽、下載具有權限劃分功能。1．支持各文件類型的上傳，并能夠提供EXCEL/WORD/PDF類文件的預覽功能。2．文件上傳過程具有審批流程，且審批流程可自定義；審批人支持選擇用戶/角色，審批方式可支持會簽/或簽。3．文件下載需要通過審批，系統自動記錄下載歷史。4．系統具有日志審計功能，能夠自動記錄使用人員對于文件的操作。（四）封裝材料數據中心封裝材料數據中心包含數據管理與分析應用，主要是實現對封裝材料數據的結構化、規范化管理，支持數據錄入審核、版本控制、數據檢索和材料篩選，以及不同材料標準的比對分析等應用。圖：封裝材料數據中心框架示意圖1．支持靈活的材料分類管理功能，數據表單（包括數據導出報表）可以自定義，數據庫功能能夠快速拓展，生成其它數據庫。2．支持按材料牌號查找材料成分、性能數據等，支持按材料性能范圍，篩選滿足要求的材料，如有多個性能要求，也可以進行組合檢索。3．支持按表格數據自動繪制曲線圖或散點圖，協助研發人員進行數據的對比分析，并能對標準中曲線圖中的數據點進行提取，從而獲取曲線圖中的數據。4．支持提供表格分析、曲線分析、散點分析等可視化統計分析工具，自定義篩選分析數據范圍，構建分析模型、選擇分析字段以及X/Y軸參量等，滿足使用條件下材料性能在線對比分析。（五）計算任務管理封裝材料的研發環節中會使用到各類計算軟件，目前通過計算任務提交工具將計算任務提交到本地工作站、外部超算等計算資源，通過建設計算任務管理，自動采集并保存通過計算任務提交工具提交的計算任務的研發人員、日期，并提取保存該計算任務結果的保存路徑，實現計算任務的管理。1．計算任務的基本信息記錄。實現計算任務的基本信息如計算時間、計算人員等信息的提取與保存。2．計算結果的保存路徑的提取與保存。自動提取計算結果的保存路徑并將其保存在封裝材料數據中心的指定位置。數據以結構性數據方式呈現，通過但不限于提取每個成員的一級、二級、三級名稱作為關鍵字用于檢索/分類顯示/篩選等。（六）數據集成該系統除封裝材料數據中心、項目實驗管理中心和文件管理中心之間建立無縫數據對接外，還應建立與實驗室管理系統（LIMS）的數據接口，具體內容如下。1．與實驗室管理系統（LIMS）集成。建立與實驗室管理系統（LIMS）的數據接口，實現在項目實驗管理中心應用場景中自動導入LIMS系統的試驗檢測數據。2．與部分試驗檢測設備集成。建立試驗檢測設備的LOG日志的采集與保存管理。3.與計算任務提交工具集成。建立與計算任務的WEB端提交工具和命令行提交工具的集成，實現計算任務的路徑索引自動保存。（七）安全管理系統具備基礎的安全管理控制功能的基礎上，應滿足以下功能，具體要求如下：1．提供系統安全審計功能，系統能夠對用戶、數據保留訪問記錄。提供對數據操作的日志目