:: وضع قواعد بيانات للتعاون الهندسي المتعدد التخصصات

دور قواعد البيانات في الهندسة المتعددة التخصصات

فالمشاريع الهندسية التي تُنفذ اليوم نادراً ما تعمل في إطار نظام واحد، إذ يتطلب بناء عصري، على سبيل المثال، مهندسين مدنيين وهيكليين وميكانيكيين وكهرباء، ومتزايدة في مجال البرامجيات، يعملون في إطار تنسيق، والبيانات التي تولدها هذه الأفرقة - حسابات تحميل، ورسومات الأسلاك، ونماذج التحكم، ومنطق القياسات الاستشعار عن بعد، ومطابقة البيانات، دون وجود قاعدة بيانات مصممة جيداً،

المبادئ الأساسية لتصميم قواعد البيانات المتعددة التخصصات

ويقتضي تصميم قاعدة بيانات تخدم مهندسين مدنيين وميكانيكيين وكهرباء وبرمجيات في نفس الوقت التقيد بالعديد من المبادئ الأساسية، وهذه المبادئ تكفل بقاء قاعدة البيانات مفيدة مع نمو المشروع ومع تغير أعضاء الفريق.

الوحدات

وينبغي تنظيم البيانات في وحدات منطقية ذاتية المحتوى تتوافق مع المجالات الهندسية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تخزن وحدة هندسية مدنية نتائج المسح الجيوتقني، والشحنات الأساسية، ونواتج التحليل الهيكلي، كما أن وحدة كهربائية ستحتفظ برسومات الدوائر، والجدول الزمني، وحسابات تحميل الأفرقة، وتسمح الوحدات لكل تخصص بالعمل بشكل مستقل على أساس هيكل البيانات الذي تحقق فيه، بينما تُحَدُّدُ كيانات مشتركة ذات صلة بالمشاريع.

قابلية التشغيل البيني

وتستخدم الأفرقة الهندسية مجموعة واسعة من البرامج المتخصصة: آلية التنمية الذاتية، وتنقيح، و MATLAB، و ETABS، وأدوات البرمجة الخاصة بلجنة القانون الدولي، لتسمية عدد قليل منها، ويجب أن تكون قاعدة البيانات قادرة على قبول أي ملف مهيكل وتحويله وتقديمه في أشكال متعددة (JSON، و XML، و CSV، و STEP، و IFC) كما أن قابلية التشغيل المتبادل تعني دعم البروتوكولات الموحدة مثل نظام REST وGL.

Scalability

ومع تقدم المشروع الهندسي، يمكن أن ينمو حجم البيانات من مئات إلى ملايين القراءات المزودة بأجهزة استشعار السجلات من أجهزة آيو تي، ومن مضاعفات التصميم المتعددة، ومن أوامر التغيير، ويجب أن يعالج هيكل قاعدة البيانات هذا النمو دون أداء استفسارات مهينة، وباستخدام قاعدة بيانات أساسية للتوازنات (PostgreSQL أو MySQL) مع وضع علامات قياسية مناسبة، كما أن قواعد بيانات التحميل الأفقي عالية جداً من خلال المضاد أو متجانسات.

الأمن

ولا تكون جميع البيانات الهندسية عامة؛ وقد يكون بعضها أسرارا تجارية أو ممتلكات فكرية أو معلومات حساسة عن العملاء، ولا يقتصر الأمن على منع الوصول غير المأذون به فحسب، بل يضمن أيضا أن لا ترى الأفرقة المختلفة سوى البيانات ذات الصلة بها، كما أن مراقبة الدخول على أساس الأدوار هي شرط أدنى، ويوفر التوجيه أماكن للإذن الجمركي: يمكن للمديرين تحديد الأدوار لكل مجموعة (مثلا، يمكن أن يقرأ ويستكملوا البيانات المتعلقة بمستوى الوصول إلى الطاقة الكهربائية ولكن القراءة فقط).

المرونة

تطور الاحتياجات الهندسية - يمكن أن تكسر قاعدة بيانات مصممة بالكيماويات الصلبة عندما يضاف نوع جديد من أجهزة الاستشعار أو تغييرات في المتطلبات التنظيمية، ويعني المرونة أن قاعدة البيانات يمكن أن تستوعب مجالات جديدة، وعلاقات جديدة، بل وأنواع جديدة من جمع البيانات بأقل قدر من الوقت من الانقطاع، ويدعم مباشرة التغيرات الدينامية في البيانات المتعلقة بعدم الرموز، ويمكن إضافة أو تعديل الحقول دون كتابة بيانات DDL، وتحديث نقاط النهاية المعتمدة.

استراتيجيات التصميم للتعاون الفعال

وإلى جانب المبادئ الأساسية، تحول الاستراتيجيات المحددة قاعدة بيانات سليمة تقنيا إلى محرك تعاوني تستخدمه الأفرقة المتعددة التخصصات فعلا.

توحيد الإسم والبيانات الفوقية

وعندما يشير المهندسون المدنيون إلى " المنطقة ألف " والمهندسون الكهربائيون إلى " المنطقة ١ " ، ينشأ الخلط بينهما، ويضعون اتفاقيات للتسمية المستمرة للمناطق والمعدات وأنواع الوثائق وميادين الوضع، ويستخدمون قوائم الانقطاع أو الجداول ذات الصلة لإنفاذ هذه المصطلحات، وفي هذه الحالة، يمكن أن تنشئوا مجموعة " زون " مع حقول الاسم والرمز والوصف، ثم تربط بين كل كيان وكل عنصر من عناصر التكوين.

مستودع البيانات المركزي

فبدلا من أن يحتفظ كل فريق بخدمة ملفه الخاص أو موقع شاربوينت، يتجمع في قاعدة بيانات واحدة تحتوي على جميع بيانات المشروع الأساسية، وهذا لا يعني أن كل تخصص يجب أن يخزن كل ملف في الجدول نفسه، بل أن قاعدة البيانات تعمل كسجل يربط البيانات الخاصة بالانضباط، وعلى سبيل المثال، قد يتضمن جدول " الاحتواء " المركزي اسما ونوعا وموقعا، في حين أن سجل المعدات يمكن أن يكون له صلة منفصلة ب " متبادلة " .

مراقبة البيانات

فالتصميمات الهندسية تمر بالكثير من التكرارات، فبدون نسخ، يمكن أن يلغي تحديث فريق ما أعمال أخرى، مما يؤدي إلى نزاعات باهظة الثمن، وينبغي أن تحافظ قاعدة البيانات على تاريخ التغييرات، ويشمل مباشرة تاريخا مبنيا في مراجعة كل سجل، ويتيح للمستعملين الاطلاع على النسخ السابقة، ويقارنون التغييرات، ويعودون إلى العمل إذا لزم الأمر، وبالنسبة للبيانات المنظمة، فإن ذلك أكثر موثوقية بكثير من الاعتماد على ملفات الملفات المستقلة مثل " Final Rev3 " .

التكامل مع أدوات إدارة المشاريع

وينبغي ألا تكون قاعدة البيانات جزيرة؛ ويجب أن تغذي البيانات وتتلقى معلومات مستكملة من مهندسي الأدوات الذين يستخدمون فعلاً - جيرا أو أسانا أو لوحات مصممة خصيصاً؛ ويوجوس ويب هوكس وفلوتس يسمح بالتشغيل الآلي: مثلاً، عندما يتم تحديث سجل قاعدة البيانات، يمكن للشبكة أن تخطر قناة سلاك أو أن تنشئ مهمة في مدير مشروع، مما يقلل من إدخال البيانات يدوياً ويكفل بقاء حالة المشاريع متزامنة.

التدريب والتوثيق

وحتى قاعدة البيانات التي يُصمم عليها أفضل ما لم يعرف أحد كيفية استخدامها، إذ توفر دورات تدريبية قصيرة ومحددة الأدوار، وتحافظ على موقع وثائق حية (مثلا، باستخدام إدارة المحتوى التي يقوم بها مديروس أو شبكة خارجية) يشرح المجالات والعلاقات والاستفسارات المشتركة، ويسمح " بطل بيانات " من كل تخصص بإنفاذ أفضل الممارسات والإجابة على الأسئلة.

التغلب على التحديات المشتركة

وتواجه عمليات التنفيذ في العالم الحقيقي عدة مشاكل متكررة، ويساعد فهمها قبل الوقت في تصميم التخفيف من آثار تغير المناخ.

عدم اتساق البيانات عبر التأديب

ويمكن أن تفسر مختلف الأفرقة نفس البيانات تفسيراً مختلفاً، مثلاً، قد يكون نظام تنسيقي في الهندسة المدنية على الأقدام، بينما يستخدم المليمترات الميكانيكية، ولا يمكن لقاعدة البيانات أن تُنفِّذ الوحدات، ولكنها تستطيع تخزين وحدة القياس على أنها حقل بيانات مائية إلى جانب كل قيمة رقمية، بل أفضل من ذلك تخزين جميع القيم في وحدة قياسية، وتحويلها إلى مكان للعرض، ويمكن للميادين الحاسوبية المباشرة أن تحوّل تلقائياً قيماً على أساس جدول تحويل وحدة يحتفظ به في مجموعة منفصلة.

تعقيد إدارة الوصول

ومع نمو الأفرقة، يمكن أن تصبح الأذون اليدوية غير قابلة للتحكم، وتنفيذ ترتيب هرمي للدور بدلا من الحصول على إذن للمستعمل الواحد، مثلا، إنشاء دور " مهندس ليد " يكتب إمكانية الحصول على جميع البيانات في تخصصه، في حين أن " مهندس جونيور " قد اقتصر على الوصول إلى نفس المجموعات، واستخدام إمكانية الوصول الدينامية إلى البيانات القائمة على أساس دور مباشر للحد من حساسية البيانات استنادا إلى مرحلة المشروع.

صعوبات التكامل مع برامجيات ليغايا

(ب) لا يمكن أن يكون لدى كل أداة هندسية نموذج عصري للصادرات، ويعتمد بعضها على واردات الملفات أو وصلات الـ دي بي سي، ويمكن لهذه الأدوات أن تبني مبرمجاً متوسطاً (بإستخدام Node.js أو Python) يلوث ملفاً للصادرات الجديدة، ويحولها، ويشغل وظائف لمعهد إدارة الصادرات.

بطء وتيرة الإرسال والتغذية

وتحتاج التغييرات الكيميائيــة التقليدية في قاعدة البيانات إلى مديري قواعد البيانات والوقت الرائد، وفي بيئة هندسية مائلة، يختنق هذا الابتكار، ويستخدم نهجاً للكيماويات حسب الطلب، حيث تُقترح التغييرات وتُستعرض عن طريق طلبات سحب، ولكن الهجرة الفعلية تُطبق تلقائياً بواسطة أداة مثل ]Prisma ] أو عن طريق نظام الهجرة المبنية.

Leveraging Modern Tools: Directus for Engineering Collaboration

ويُعد نظام إدارة المباني غير المزودة بمصادر مفتوحة، ملائماً بصفة خاصة لقواعد البيانات الهندسية المتعددة التخصصات نظراً لهيكله الأول، ونموذج البيانات المتصلة بالعلاقة، ونظام الترخيص المرن، وخلافاً لمنابر التعاون التقليدية القائمة على الملفات، يتعامل مباشرة مع جميع البيانات على أنها محتوى منظم يمكن أن يكون متصلاً به، وملفاً، ويخدم أي زبون يكون لوحة بيانات على شبكة الإنترنت، أو جهاز تفتيش متنقل، أو مكتب CAD.

نمذجة البيانات بدون مدونة

وكثيرا ما تشمل الأفرقة الهندسية أعضاء ليسوا من خبراء شركة SQL، ويوفر التوجيه وصلة بينية بينية بينية من أجل السحب والحفر من أجل وضع جداول (التجمعات)، ويحدد المجالات التي لها أنواع مثل " يوكون " ، أو الهندسة (لبيانات نظام المعلومات الجغرافية)، أو رفع الملفات، وإقامة علاقات (منفردة إلى أخرى، ومن الكثير إلى مان)، مما يسمح للمهندس الميكانيكي بإضافة ميدان بسرعة إلى " الضغط المسموح به " دون انتظار تكنولوجيا المعلومات.

التعاون في الوقت الحقيقي

ومع تيار نشاطات شركة Directus (SSE) والاشتراكات في الوقت الحقيقي، يمكن أن تظهر التغييرات التي أجراها أحد الأفرقة على الفور على لوحة أخرى، مثلا عندما يقوم مهندس مدني بتحديث القدرة على تحمل التربة في قاعدة البيانات، يمكن لشاشة المهندس الميكانيكي أن تعيد تلقائيا تجديدها لتصحيح حمولات المؤسسات.

التوليد والتوسع

وكل مجموعة في شركة Directus تولد تلقائياً سجلاً كاملاً في نظام REST وGphQL API. ويعني ذلك أن نصاً خاصاً بالمهندس الكهربائي لسحب تصنيفات الكسر في الدائرة يمكن أن يتساءل عن طريقة استخدام الرقم القياسي المباشر للكهرباء باستخدام طلبات بسيطة من شركة HTTP - لا حاجة إليها، ومن أجل المنطق المتقدم، تسمح شركة Directus Flows بتسلسل العمليات (بيانات مثبتة، ترسل البريد الإلكتروني، وتسمية معلومات خارجية) دون رمز خطية.

أفضل الممارسات في مجال التنفيذ

ولزيادة نجاح قاعدة بيانات هندسية متعددة التخصصات إلى أقصى حد، اتبع هذه المبادئ التوجيهية العملية أثناء التخطيط، والبدء، والصيانة.

حلقات عمل لنموذج البيانات

وقبل بناء أي هيكل، جمع ممثلين عن كل تخصص لحلقة عمل مدتها يومان، ورسم خرائط للكيانات الأساسية (المشاريع والمعدات والمجسات والوثائق) وعناصرها والعلاقات، وتحديد البيانات المشتركة والمخصصة للانضباط، والاتفاق على المفاتيح الأساسية (مثل استخدام وحدات خفض الانبعاثات الموحدة لتجنب التصادم عند تزامن البيانات من مواقع مختلفة).

تنفيذ مسارات مراجعة الحسابات الشاملة

وفي الصناعات المنظمة (الفضائيات والأجهزة الطبية والطاقة)، يتطلب الامتثال تتبع من غير ما هو ومتى، ويُحدث ويحذف الإجراءات ذات المصابيح ومعلومات المستخدمين ويُفرض على النظام الاحتفاظ بهذا السجل على الأقل لدورة حياة المشروع، وينظر في تصدير السجلات إلى مخزن خارجي غير قابل للتداول من أجل الأمن القانوني.

خطة بيانات هجرة البيانات وإرثها

ويبدأ المشروع تقريبا بقاعدة بيانات للمواقع الخضراء، ويجب استيراد البيانات الموجودة من صحائف النشر أو قواعد البيانات القديمة أو الملفات المسطحة بعناية، واستخدام أدوات نظام " تي إل " (مثلا، أو " أباتشي نيفي " أو " نص " بيتون " بسيط) لرسم خرائط للميادين القديمة إلى مادة جديدة، والتحقق من أنواع البيانات التي تُثبت في بيئة التعبئة والتحقق من سلامة البيانات قبل أن تصبح مباشرة.

إنشاء عمليات الحوكمة والتحديث

وبدون الحكم، يمكن أن تصبح قاعدة البيانات بسرعة " مستنقع بيانات " من السجلات غير المتجانسة، وتسمية مشرف بيانات يستعرض طلبات تغيير الشكل، ويحتفظ بالوثائق، وينشر مذكرات الإصدار، ويستخدم مرفق التشغيل الموحد الذي يقوم على دور مديروس للحد من من إمكانية تعديل عمليات جمع المواد والحقول والعلاقات.

رصد الأداء وسلسلة الحسابات

ومع تزايد قاعدة البيانات، رصد أداء الاستفسارات باستخدام سجل الأنشطة المدمج في نظام " Directus " ، ووضع توصيف قواعد البيانات، إضافة فهرس عن الأعمدة التي كثيرا ما يُستفسر عنها (مثل نوع المعدات، وتاريخ الإنشاء)، وإذا ما أصبح الحمولة القراء ثقيلة، النظر في إضافة نسخة مستنسخة من أجل لوحات الإرسال وتقارير، واستخدام شبكة تسليم المحتوى للملفات الثابتة (الرسومات، والوثائق) للحد من الرطوبة عبر الأفرقة الموزعة.

خاتمة

إن تصميم قاعدة بيانات للتعاون الهندسي المتعدد التخصصات ليس مهمة تقنية لمرة واحدة بل ممارسة تنظيمية مستمرة، إذ إن الالتزام بمبادئ النظامية، والقابلية للتشغيل المتبادل، والقدرة على التصعيد، والأمن، والمرونة، وتنفيذ استراتيجيات تعزز التوافق بين التعاون، والوضع المركزي، ومراقبة النسخ، وأفرقة تكامل الأدوات - يُمكن من تجنب الاختلالات الكلفة في قاعدة البيانات التي تُسلَّم بسرعة، وتُوفِّر قاعدة بيانات غير مُتقنة.