基于IETM技術的裝備三維零部件電子管理手冊研究

康興無，黃順勇，甑占昌，朱彥青，田 智

（西安高技術研究所 陜西 西安 710025）

在現代的復雜裝備保障中，對于較為復雜且精密的裝備都要求配備技術手冊，其中包括工程圖樣、設計說明、工藝卡、使用手冊、培訓手冊和維修手冊等信息，技術手冊中的技術資料既是復雜裝備系統的重要組成部分，也是裝備保障系統中一項重要的保障要素。作為保障技術資料，能夠更加系統規范的存儲裝備零部件信息。裝備三維零部件電子管理手冊是基于交互式電子技術 （Interactive Electronic Technical Manual，簡稱IETM）[1]的三維交互式電子技術手冊，對裝備零部件進行系統管理，提供完善的零部件信息與零部件的三維圖像資料，便于裝備使用、維修、人員培訓過程中對零部件信息的查看與查詢。

1 交互式電子技術手冊技術

1.1 交互式電子技術手冊的概念

IETM按照美軍標MIL-PRF-87269A[2-3]中的定義，IETM是一種專業工具創作在電子屏幕上顯示，以數字化形式存在技術手冊。它具備以下特點：

1）信息格式和樣式得到極大優化，信息更適于在電腦屏幕上顯示，易于用戶操作和合理理解。

2）用戶與技術信息交互性強。IETM技術能在與用戶互動基礎上提供維修過程向導、技術數據導航、備件供應信息等裝備使用過程中相關的幫助。

3）信息元素的互相關聯，在電子手冊中，由于裝備各系統間的相互關聯性，用戶可通過多種途徑訪問、查詢到所需信息。

交互式電子技術手冊是能夠大大提高復雜裝備系統使用、訓練、維修保障效率的技術手段，通過數字化方式對裝備的保障工作提供技術支持。是使用人員能夠方便快捷的查詢裝備零部件信息及查看零部件立體結構圖。

1.2 IETM的分類及技術特點

IETM數據不同于一般的計算機文件和多媒體數據庫，而是把裝備的一套文檔或手冊的信息數據劃分成許多信息對象，將其作為基本信息單元存儲在數據庫中，相互關聯的信息數據按照一定的結構存儲。存儲格式是按照有關技術標準規定的中性格式，完全不依賴某種特定的軟件商品。使用與查看時，信息數據可以以表格、文字、圖像、圖紙、聲音、視頻等多種形式呈現，用戶可以與計算機交互，信息數據相互參引，具有多種查詢和導航功能，顯示樣式遵循統一標準，生動靈活地將裝備信息展現在使用者面前。根據不同的內容存儲結構、顯示方式和集成化程度，通常將IETM分為5類[4]，如表1所示為各類技術的特點，從最基本的Class1，到目前為止研究最前沿的Class5。前兩類屬于ETM層次，即普通電子技術手冊，不具備數據可管理系統的功能、交互式輔助維修的功能等。不同的IETM技術都有自己的特點和適用對象。美國許多的復雜裝備配備的電子技術手冊處于世界領先水平，屬于Class4。國內外已經投入使用的技術文檔和技術手冊真正屬于Class5幾乎沒有，仍處于研究階段。

表1 IETM技術分類Tab.1 Classification of IETM technology

隨著科學技術的高速發展，IETM技術的發展趨勢是與網絡技術及與人工智能技術相結合的。文中所開發系統利用IETM技術對某裝備包含的零件信息進行存儲，將零件三維圖像存儲于系統之中，方便使用者查看并能更加深刻、快速地熟悉裝備零部件信息。提高裝備保障的科技水平與基層訓練、使用裝備的效率。

2 IETM技術在零部件信息管理中的應用

從IETM技術特點及實現功能來看，其在復雜裝備中的應用主要在各類手冊方面，特別是維修手冊方面的應用，因為其涵蓋的內容較多，可以將裝備的有關數據信息，故障查找與維修方面的全部技術信息集成到數據庫中，為使用者提供智能地故障診斷和查找程序，使維修人員方便獲得信息支持[5]。文中根據系統實際需要利用IETM技術開發了汽車底盤系統的零部件電子手冊。

具有完整功能的電子手冊不是簡簡單單的一份封閉獨立的文檔或電子文檔，而是一個能夠提供有關裝備使用、維修與訓練信息的“動態百科全書”。在維修手冊中可將維修指南、零部件信息、零部件三維模型、故障診斷等功能集成，實現與使用者的交互。對于復雜裝備的電子手冊依據現有的結構數據、技術資料等信息，制作交互式電子技術手冊的流程如圖1所示。

圖1 交互式電子手冊制作流程Fig.1 Production flow chart of interactive electronic manual

將收集的各類資料、數據等，依照特定的行業DTD（Document Type Definition，文檔類型定義），轉換成 SGML文檔。由于該文檔采用的結構化的文檔類型標準，技術信息可以根據DTD分解成基本的信息。將所有信息轉換成SGML文檔目的主要是：實現數據交換；轉換后，便于Web發布；更好管理數據，將文檔結構映射成數據庫的模式，并將已經分解成信息元素的技術數據，存儲到數據庫中的技術信息提供給用戶。這樣能較好的滿足用戶的需求。數據更新可以在數據庫中進行，這樣就可以在所有運用中同時發生變化，提高效率。

裝備的技術數據，一般都是有很多種形式的，需要用統一的方式將這些技術數據分解成基本的信息組成單元。XML文檔[6]的靈活性可以自行定義元素，這為技術信息的分解提供十分便利的方法和途徑。在數據分解過程中，需要設計一個特定的文檔類型定義（DTD），定義文檔的邏輯結構，規范了文檔所使用的元素、實體、元素的屬性、元素與實體之間的關系。DTD的設計工作比較繁瑣，所設計的文檔類型必須要適合裝備特點的關于標記符的語法規則，其中包括元素名、元素出現的順序、應具有的屬性和實體等。當然在設計DTD之前需要對數據模型進行分析，確定數據之間的關系和組織信息方法，然后繪制DTD圖，根據DTD圖確定元素名和元素包含的屬性以及實體的定義。如圖2所示為裝備結構的簡單DTD圖。

圖2 裝備結構簡單DTD圖Fig.2 Simple DTD graph of equipment structure

在定義裝備信息元素時，可以針對每一個節點進行，而節點的下一級節點可以看作是上一級的屬性，也可以看作其組成部分。對于電子手冊中的一些輔助信息（如注釋、提示等）、視頻、音頻、圖形及文中電子手冊所用到的三維模型可以看作是實體。以下列舉幾段DTD中具有代表意義的幾條語句：

//定義系統元素及組成部分

//定義系統元素屬性

將裝備的所有技術信息用數據模塊的形式存放，系統的數據內容就是將傳統的紙質文檔中以“章、節、段”或“系統、分系統、子系統”結構組織的數據分解成為由單個操作、單個技術信息組成的獨立數據模塊。同時，還需對分解后得到的各個數據模塊內容進行進一步分析，分析其與其它數據模塊的關系，并建立鏈接。

技術信息處理完之后，便可進行“添加標記”工作。可使用編輯軟件，編輯IETM系統中所有的數據格式為所需要的文本型技術數據，同時結合編寫的樣式表，將技術數據轉化為所需要的格式并顯示。

3 裝備三維零部件電子管理手冊

將零部件信息整理完成之后，通過應用程序開發，為使用者提供交互的手段，主要有零部件信息瀏覽、查詢、導航本系統創新性的加入零部件的三維模型，對于復雜或重要的用戶在瀏覽零部件系統的同時為了更加直觀、形象的了解零部件的結構和形狀信息時，就可點擊觀看零部件的三維模型，以下為某裝備系統三維零部件電子管理手冊界面截圖如圖3汽車底盤系統結構、圖4傳動系結構組成界面、圖5部件變速器箱三維模型及信息截面。

圖3 汽車底盤系統結構Fig.3 Structure of automotive site system

4 結束語

文中主要是對三維電子管理手冊的實現過程和應用進行介紹，首先對電子管理手冊中所用到的IETM技術的概念、分類及特點進行了較為詳細的介紹。并針對不同類型的IETM技術特點的功能和本系統開發的需求，最后介紹了三維零部件電子管理手冊的實現和運用。

圖4 傳動系結構組成Fig.4 Structure of transmission

圖5 零件信息界面Fig.5 Screenshots with parts information

[1]王國恩，湯永濤，厲春生.IETM技術在裝備保障中的應用研究[J].科技創新導報，2008（35）:17-19.WANG Guo-en，TANG Yong-tao，LI Chun-sheng.Research on IETM technology apply in the equipment support[J].Science and Technology Innovation Herald，2008（35）:17-19.

[2]MIL-PRF-87269A.交互式電子技術冊數據庫要求[S].1995.

[3]MIL-PRF-87268A.交互式電子技術冊通用內容、樣式、格式和交互要求[S].1995.

[4]賴彪，田洪偉.交互式電子技術手冊在裝備保障信息化中的應用研究[J].科技論壇，2007，18.LAI Biao， TIAN Hong-wei.Research on interactive electronic manual apply in informationize of equipment support[J].Science and Technology Forum.2007，18.

[5]趙鵬.基于裝備保障的交互式電子技術手冊技術研究[J].裝備制造技術，2007（7）:88-90.ZHAO Peng.Research on interactive electronic technique manual technology based on equipment support[J].Equipement Manufactring Technology，2007（7）:88-90.

[6]丘廣華.XML編程實例教程[M].北京:科學出版社，2004.