基于芯片国产化数据的可视化系统设计

朱梅清， 韦通明， 苏 德， 张 亮， 程 登

（上汽通用五菱汽车股份有限公司， 广西 柳州 545007）

1 研究背景

随着汽车网联化及智能程度的提升，半导体芯片在汽车制造业内的重要性得到凸显，并被广泛应用在汽车的各个部分，包括多媒体娱乐系统、发动机和变速箱控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统和空调系统等。英飞凌、恩智浦、意法半导体等国外企业基本垄断了车用级半导体市场，在新冠状肺炎疫情的持续冲击下，全球半导体芯片供应出现供给失衡的情况，汽车业受到了严重的波及。汽车涉及到的芯片繁多，其中芯片种类、使用数量、能否使用国产芯片替换等情况各不相同。当需要知道某个芯片的相关数据时，数据往往涉及到多个零件及多个部门，需要各部门层层收集、汇总信息，再到表格中一一查找，效率低下，数据呈现单一且不直观，芯片数据的统计分类，以及后续的分析造成很大的影响，无法表现深层次信息，常常给各级部门决策带来困难。

2 系统概述

本系统使用了当下流行的Javaweb 开发框架Spring Boot 作为总体架构，关系型数据库管理系统mysql 存储经过数据处理后的源数据。通过图形化处理数据的方式准确高效地表达出数据中的关键信息点，发掘数据中的隐藏规律，将数据信息准确、全面地传递给用户，让用户对数据的理解更加深刻[1]。系统流程如图1 所示。

3 相关技术

3.1 后端相关技术

本系统使用了当下流行的Javaweb 开发框架Spring Boot，默认配置了很多框架的使用方式，这得益于它约定大于配置的关键理念。Spring Boot 基于Spring 开发，Spring Boot 本身并不提供Spring 框架的核心特性以及扩展功能，只是用于快速、敏捷地开发新一代基于Spring 框架的应用程序。总的来说，Spring Boot 框架并不是用来替代Spring 的解决方案，而是和Spring 框架紧密结合用于提升Spring 开发者体验的工具。具有开箱即用，提供各种默认配置来简化项目配置；内嵌式容器简化Web 项目；没有冗余代码生成和XML 配置的要求的优点。

MyBatis-Plus（简称MP）是一个MyBatis 的增强工具，在MyBatis 的基础上只做增强不做改变，核心理念为简化开发、提高效率。MyBatis-Plus 连接数据库只需要简单配置，启动即会自动注入基本CURD，性能基本无损耗，直接面向对象操作，内置通用Mapper、通用Service，仅仅通过少量配置即可实现单表大部分CRUD 操作，更有强大的条件构造器，满足各类使用需求。MP 的框架结构如下页图2 所示。

3.2 前端相关技术

Vue 是目前最流行的前端框架之一，是一套用于构建用户界面的渐进式框架，其自底向上逐层应用的设计理念，核心库仅仅关心视图层，使其非常易与项目和第三方库整合，对开发及其友好。Vue 使用的框架模式为MVVC，MVVM 是Model-View-View-Model 的缩写，MVVM 模式中的ViewModel 与MVC中的Controller 和MVP 中的Presenter 相当，View-Model 会随着View 的变化发生自动更新，同时它的变化也会在View中显示出来，即数据双向绑定，如图3 所示[2]。

3.3 数据库技术

本系统采用关系型数据库管理系统MySQL 存储经过数据处理后的源数据，将数据保存在与芯片类型相对应的表中，通过关联外键来建立表与表之间的联系，使其达到连表查询功能。MySQL性能高且相对简单，支持结构化查询语言，支持面向对象，完全免费的特点使其十分流行。

4 系统功能

本系统主要由零件芯片信息模块和可视化报表模块两部分组成。

4.1 零件芯片信息模块

零件芯片信息模块包括芯片基础信息展示、新增、数据导出三个部分。页面会实时显示零件芯片基础信息，展示信息包括车型、零件名称、芯片型号、零件供应商、芯片供应商、单台零件用量、零件优先级、零件技术等级和芯片关键属性等，可对芯片信息进行编辑、删除操作；也可通过车型、零件名称、芯片型号、零件供应商、芯片供应商、负责部门六个筛选框组合多条件模糊查询，页面将显示符合输入条件的芯片基础信息。芯片数据新增可以单条记录新增，也可批量新增，批量新增可在芯片信息模块下载导入模板，按模板填写芯片信息，将芯片信息批量导入，芯片信息经过数据抽取处理后，根据芯片类型字段，存入数据库里相对应的芯片表中。数据导出功能可将查询后的数据导出为Excel 表格，方便对数据进行再度统计分析。

4.2 可视化报表模块

可视化报表通过图表简化数据信息，准确而高效、精简而全面地展示数据、传递信息和支撑观点。可视化报表模块根据所导入的芯片数据，经过后端相关算法计算生成对应标签数据，通过前后端接口联调，将数据传给前端，由前端将数据封装成图表，在页面显示，实时更新。可视化报表模块由车型使用芯片情况模块、车型在用芯片的品牌分布模块、车型在用芯片的应用车型模块、半导体产业本地化潜在国产供应商模块以及各车型缺芯情况模块组成。

车型使用芯片情况模块按部门统计所有车型的芯片使用情况。通过表格及柱状图展示部门名称、芯片总数量、进口替代芯片数量、国产替代芯片数量、不可替代芯片数量、国产化率，如图4 所示。

车型在用芯片的品牌分布模块按部门统计“芯片供应商”种类数及各个“芯片供应商”正在供货的芯片数量，通过柱状图默认展示全部芯片品牌及对应芯片数量。支持部门与车型的筛选，可以筛选查看相应部门、车型的数据。

车型在用芯片的应用车型模块按“芯片型号”统计芯片供应商、应用零件及对应零件供应商、应用车型。通过表格展示各个芯片来自哪家芯片供应商，应用在哪些零件、车型上。

半导体产业本地化潜在国产供应商模块按部门统计半导体产业国产化供应商种类及数量，国产化供应商判定为“工程策略”=“国产替换”。通过柱状图展示截至目前，国产化芯片品牌在公司车型上可匹配替代总数量、已应用数量、国产供应商排名，利于快速分析各车型芯片国产化的潜在可能性，评估芯片供应商能否切换。

各车型缺芯情况模块按车型统计各车型涉及的“是否紧急缺件”数量，通过柱状图降序展示每个车型芯片短缺情况，有助于各部门第一时间了解公司每个车型芯片短缺的相对情况，为各车型芯片保供优先级提供数据支持。

5 结语

用户登陆芯片国产化可视化管理系统后，可查看、编辑、删除现有芯片信息及可视化报表。当有芯片信息新增需求时，通过零件芯片信息模块批量导入芯片信息数据，数据将实时存储到数据库，提升数据可保存性。通过实时查询数据库数据，进行相应的算法计算，前后端接口联调，将经过算法处理后的数据实时展示到可视化报表界面，以图表的形式展示公司内现有的芯片使用情况及国产化进度，从而避免了现有技术中芯片数据显示不全面，需要用户在数据库中单独查询，耗时耗力的现象发生，提高了芯片数据可视化的全面性，也提高了显示芯片数据的精准性，为各级部门决策和生产提供数据支撑。