交互式電子技術(shù)手冊(IETM)規(guī)范體系分析

吳國東 劉巍 黃牛 解洪成

（1.武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，武漢；2.江蘇科技大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

1 引言

交互式電子技術(shù)手冊(Interactive Electronic Technical Manual，簡稱IETM)，是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為改善紙質(zhì)印刷出版的技術(shù)手冊(Technical Manual，簡稱TM)的保存、傳送和管理，尤其是補(bǔ)充TM培訓(xùn)功能不足而開發(fā)的信息化產(chǎn)品。

IETM 的概念和技術(shù)是在軍事裝備的使用和維修實(shí)踐中，在分析和跟蹤用戶需求的過程中產(chǎn)生和發(fā)展起來的。IETM 起源于美國海軍，1986年列入美國海軍數(shù)字化目標(biāo)計(jì)劃，并且也是美國空軍的“綜合維修信息系統(tǒng)(IMIS)”中重要組成部分。美國海軍十分重視IETM在海軍中的應(yīng)用調(diào)研，先后發(fā)布了IETM指南、過程計(jì)劃和使用調(diào)查報(bào)告[1-3]。

IETM 不僅在軍隊(duì)中使用，而且得到國際產(chǎn)業(yè)界的普遍重視。歐洲在民航飛機(jī)開發(fā)電子技術(shù)出版物的實(shí)踐基礎(chǔ)上，提出了交互式電子技術(shù)出版物(Interactive Electronic Technical Publication，簡稱IETP)要求。IETP是在紙質(zhì)出版物電子化的過程中發(fā)展起來的，IETP要求既能出版紙質(zhì)技術(shù)手冊(TM)，又能使用電子顯示。

在IETM的發(fā)展和應(yīng)用中，技術(shù)規(guī)范是最為關(guān)鍵的問題。技術(shù)規(guī)范決定著IETM的技術(shù)結(jié)構(gòu)、開發(fā)方法、開發(fā)效果以及產(chǎn)品的一致性。因此，本文重點(diǎn)對此進(jìn)行討論。

2 國際上兩種IETM格式規(guī)范體系

2.1 IETM技術(shù)規(guī)范體系的三個(gè)層次

目前在國際上IETM已經(jīng)有比較完整的規(guī)范體系，并且一直隨著用戶需要和技術(shù)進(jìn)步在不斷發(fā)展。IETM技術(shù)規(guī)范體系包括三個(gè)層次(見圖1)。

⑴ 核心規(guī)范(規(guī)定裝備采辦與交付的數(shù)字化政策)；

⑵ IETM 格式規(guī)范(規(guī)定開發(fā) IETM 的技術(shù)和管理要求)；

⑶數(shù)據(jù)格式規(guī)范(規(guī)定信息表示的數(shù)字化要求)。

圖1 IETM規(guī)范體系三層次

其中，IETM格式規(guī)范是為了統(tǒng)一 IETM的內(nèi)容、功能、顯示和信息結(jié)構(gòu)等開發(fā)要求，規(guī)范合同采購、質(zhì)量保證、驗(yàn)收、交付以及使用和維護(hù)管理活動(dòng)。格式規(guī)范用于 IETM，可以確保IETM程序的一致性，以及眾多承包商 IETM數(shù)據(jù)庫開發(fā)的一致性。

2.2 IETM格式規(guī)范兩大體系

當(dāng)前IETM格式規(guī)范在國際上分為兩大體系(參見圖 2)：⑴美國軍用標(biāo)準(zhǔn)(簡稱“美標(biāo)”)的MIL-PRF-87268和 MIL-PRF-87269[5-6]；⑵歐洲航空航天與國防工業(yè)委員會(huì)(ASD)標(biāo)準(zhǔn)的(簡稱“歐標(biāo)”)S1000D[4,7]。

兩種標(biāo)準(zhǔn)由于采用了完全不同的原理、信息結(jié)構(gòu)和交互技術(shù)，各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，有不同的適用范圍，是本質(zhì)上完全不同的兩個(gè)體系[8]，目前仍在并行發(fā)展。國內(nèi)也有文章[9]認(rèn)為 “目前，國際上有關(guān)IETM的標(biāo)準(zhǔn)很多。其中，影響最大、應(yīng)用最廣泛的主流標(biāo)準(zhǔn)是美國軍用系列標(biāo)準(zhǔn)和歐洲的S1000D。”“美國軍用的MIL-PRF-87269A等IETM標(biāo)準(zhǔn)與ASD S1000D標(biāo)準(zhǔn)之間有著本質(zhì)區(qū)別。”“兩種途徑各有優(yōu)缺點(diǎn)。”

圖2 IETM格式規(guī)范體系兩大體系

3 兩種IETM格式規(guī)范體系的技術(shù)方法比較

IETM 是將文本、圖形、表格、對話框、動(dòng)畫、音頻和視頻等基本信息，以數(shù)字化形式按照特定的結(jié)構(gòu)組織起來，通過設(shè)定的顯示方式向用戶發(fā)布，并具有不同程度的交互功能。目前，兩種IETM格式規(guī)范體系的本質(zhì)區(qū)別在于它們關(guān)注的重點(diǎn)及其不同的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：美標(biāo)更加關(guān)注IETM產(chǎn)品的開發(fā)，歐標(biāo)更加關(guān)注 IETM的內(nèi)容管理。以下分別從基本單元、信息結(jié)構(gòu)、發(fā)布方式、交互能力、適用級別以及開發(fā)方法等六個(gè)方面分析它們的區(qū)別，參見表1。

表1 兩種IETM格式規(guī)范體系的技術(shù)方法比較

3.1 基本單元不同

能夠作為IETM技術(shù)內(nèi)容的組成部分、具有獨(dú)立完整意義并能單獨(dú)保存的最低層次信息對象，稱為 IETM 信息的基本單元。基本單元是IETM 的最小信息對象，信息結(jié)構(gòu)則是使用基本單元構(gòu)建IETM的架構(gòu)，各種信息對象之間的邏輯關(guān)系由信息結(jié)構(gòu)來定義。

⑴美標(biāo)87268/87269

由文本、圖形、表格、對話框、動(dòng)畫、音頻和視頻等6類信息對象作為基本單元。以它們作為基本單元，既可減少冗余信息，也便于構(gòu)建具有交互機(jī)制的節(jié)點(diǎn)模板[5-6]，以便按非線性結(jié)構(gòu)來構(gòu)建不同類型的特定主題信息。基本單元之間無冗余信息，同樣的內(nèi)容一次創(chuàng)作可多次重用。

⑵歐標(biāo)S1000D

數(shù)據(jù)模塊(DM)是S1000D規(guī)定的基本單元，而文本、圖形、表格、對話框、動(dòng)畫、音頻和視頻等信息則是DM的下一層次單元信息[4]。一個(gè)數(shù)據(jù)模塊指的是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)單元，用來描述裝備的一部分完整信息，是描述信息的最小單元。各個(gè)數(shù)據(jù)模塊之間使用數(shù)據(jù)模塊編碼(Data Module Code，DMC)相互區(qū)分，可以利用此編碼管理整個(gè)產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)模塊。DM之間可以做到無冗余，同樣內(nèi)容的DM創(chuàng)作一次可多次重復(fù)使用，但它不能避免在DM內(nèi)部下一層次單元信息的冗余性。

3.2 信息結(jié)構(gòu)不同

⑴美標(biāo)87268/87269

美標(biāo)采用具有兩層結(jié)構(gòu)的內(nèi)容數(shù)據(jù)模型(Content Data Model，簡稱 CDM)作為IETM的信息結(jié)構(gòu)(參見圖3)，它是美標(biāo)體系中實(shí)現(xiàn)用戶交互功能的基礎(chǔ)[5-6]。CDM 是一種具有內(nèi)容過濾機(jī)制的非線性結(jié)構(gòu)，也稱為“面向?qū)ο蟮男畔⒔Y(jié)構(gòu)”。CDM的第1層為基本信息層，用六種基本單元作為技術(shù)內(nèi)容的“基本元素”，由三種結(jié)構(gòu)元素(內(nèi)容過濾元素、鏈接元素和模板元素)構(gòu)成具有不同內(nèi)容過濾機(jī)制的五種節(jié)點(diǎn)模板(參見圖4和圖6)。第2層為特定內(nèi)容層，采用基本信息層已經(jīng)定義的節(jié)點(diǎn)模板，按照裝備基層級維修所需要的信息和交互性要求，構(gòu)建了四類武器系統(tǒng)技術(shù)信息模型：描述信息、任務(wù)信息、故障信息以及零件信息。這些模型能滿足用戶在使用和維修中對IETM的需求。

⑵ 歐標(biāo)S1000D

S1000D采用以數(shù)據(jù)模塊(DM)為基礎(chǔ)，在公共源數(shù)據(jù)庫(Common Source Data Base，簡稱CSDB)的信息集(Information Set，簡稱IS)中統(tǒng)一管理，發(fā)布時(shí)以出版模塊(Publication Module，簡稱PM)為輸出的線性結(jié)構(gòu)。由于IETM要兼顧兩種發(fā)布方式—紙質(zhì)出版物和電子顯示方式，它們在結(jié)構(gòu)上必須采用符合紙質(zhì)出版物的那種線性結(jié)構(gòu)，也稱為“面向文件的結(jié)構(gòu)”。它具有兩種線性關(guān)系：其一，組成DM的文本、圖形、表格等信息是按線性順序連接。其二，出版模塊(PM)由DM 按線性關(guān)系順序連接(參見圖 5)。所以說“手冊結(jié)構(gòu)更類似于紙質(zhì)手冊”。

圖3 內(nèi)容數(shù)據(jù)模型(CDM)的兩層結(jié)構(gòu)

3.3 發(fā)布方式不同

⑴美標(biāo)87268/87269

在IETM的五個(gè)級別中，第1～2級的線性結(jié)構(gòu)完全符合紙質(zhì)出版物，但沒有交互性。第3級也是線性結(jié)構(gòu)，但具有較弱的交互性。第4～5級采用非線性結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的交互性，但不能按照紙質(zhì)出版物的結(jié)構(gòu)打印出版。由于美標(biāo)是以規(guī)范第4～5級IETM為主，因此發(fā)布方式只能是電子顯示方式，不能提供紙質(zhì)出版物的全文打印，但可以打印當(dāng)前顯示的內(nèi)容。

⑵ 歐標(biāo)S1000D

S1000D要求IETM兼顧兩種發(fā)布方式—紙質(zhì)出版物(TM)和電子顯示方式(IETP)，因此它能提供紙質(zhì)出版物的全文打印(如PDF格式)，但其中的動(dòng)態(tài)信息不能打印。它也提供交互性較弱的IETP這種電子顯示方式。

3.4 交互能力不同

⑴美標(biāo)87268/87269

美標(biāo)的內(nèi)容數(shù)據(jù)模型(CDM)通過五種節(jié)點(diǎn)模板，通過不同的內(nèi)容過濾來響應(yīng)用戶需要。通用節(jié)點(diǎn)模板是一種通用型復(fù)合結(jié)構(gòu)(參見圖6)，由它構(gòu)建圖 4的其它 4種(備選/序列/條件/循環(huán))節(jié)點(diǎn)模板。通過內(nèi)容過濾元素(包括前置條件和后置條件)，提供訪問節(jié)點(diǎn)技術(shù)內(nèi)容的進(jìn)入和退出機(jī)制。在可選的節(jié)點(diǎn)信息中只有符合前置條件的被顯示，顯示后按照后置條件決定后續(xù)行為。這種借助過濾元素導(dǎo)向“分叉”節(jié)點(diǎn)信息的復(fù)合結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)交互的基礎(chǔ)。

圖4 CDM基本信息層的結(jié)構(gòu)

圖5 數(shù)據(jù)模塊DM、信息集IS和出版模塊PM

圖6 IETM的通用節(jié)點(diǎn)模板

⑵ 歐標(biāo)S1000D

圖7 S1000D的過程數(shù)據(jù)模塊(PDM)設(shè)想

與美標(biāo)的內(nèi)容數(shù)據(jù)模型(CDM)提供的交互能力相比，S1000D的交互能力較弱。為了解決IETP的交互性，S1000D編制者提出了過程數(shù)據(jù)模塊(PDM)的設(shè)想(參見圖7)。該設(shè)想基于以下兩點(diǎn)：①S1000D 數(shù)據(jù)模塊(DM)和公共源數(shù)據(jù)庫(CSDB)；②MIL-PRF-87269A的交互性方案。也就是說，它要以DM為基本構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)美標(biāo)的交互機(jī)制。但是由于 DM 相互不能嵌套(oppose to nesting) ，用DM構(gòu)成類似MIL-PRF-87269A的交互性方案尚未實(shí)現(xiàn)，目前是在DM內(nèi)部借助外部邏輯引擎實(shí)現(xiàn)交互式故障診斷。

3.5 開發(fā)過程不同

⑴美標(biāo)87268/87269

按美標(biāo)87268和87269開發(fā)IETM，首先應(yīng)根據(jù)需求確定結(jié)構(gòu)要求，然后創(chuàng)作編制各個(gè)基本單元，是自頂向下的開發(fā)過程。比如選擇特定內(nèi)容層的主題信息類型，按照各類型的信息結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行信息單元的創(chuàng)作和結(jié)構(gòu)元素的設(shè)置。雖然可以在開發(fā) IETM 之前先準(zhǔn)備信息單元的素材，IETM內(nèi)容的準(zhǔn)備是不能脫離待開發(fā)的IETM信息結(jié)構(gòu)要求的，信息單元的識別碼可以有也可以沒有。

⑵ 歐標(biāo)S1000D

S1000D關(guān)注的是裝備技術(shù)手冊的內(nèi)容管理，DM是內(nèi)容管理的基礎(chǔ)。按照S1000D開發(fā)IETP的順序是：首先根據(jù)產(chǎn)品需要?jiǎng)?chuàng)作 DM，即按照信息集(IS)的分類要求來準(zhǔn)備 DM(參見圖 5)；然后按出版模塊(PM)要求來使用已創(chuàng)作好并附加了識別碼的DM(參見圖 5)。S1000D要求在全壽命周期中通過公共源數(shù)據(jù)庫(CSDB)管理DM，必須為DM編制識別碼(DM Code，簡稱DMC)。確定所需的信息集、編制DMC和依據(jù)各類DM的Schema創(chuàng)建技術(shù)內(nèi)容是 S1000D中最重要的工作。一個(gè)產(chǎn)品所有的DM和PM都被存儲(chǔ)在CSDB中，可通過數(shù)據(jù)模塊編號、信息種類以及其他的元數(shù)據(jù)信息以目錄或搜索的方式將信息對象從CSDB中檢出，以滿足用戶開發(fā)IETP的需要。

4 結(jié)論

IETM在發(fā)展過程中逐步形成為一個(gè)在概念、技術(shù)、管理和應(yīng)用上十分完整的體系，主要體現(xiàn)在：⑴具有增值的使用特性；⑵需要依據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范；⑶需要借助專門的開發(fā)平臺。在這三點(diǎn)中，核心問題是技術(shù)規(guī)范的適用性與成熟性。

美標(biāo)87268/87269的技術(shù)方法來自長期實(shí)踐，有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，成熟可靠，微調(diào)式的維護(hù)更新方式也有利于IETM開發(fā)平臺的成熟性。歐標(biāo)S1000D在技術(shù)方法上仍然有待發(fā)展和完善，尤其是交互機(jī)制方面，其開發(fā)平臺也尚未成熟。因此目前兩個(gè)體系有各自的應(yīng)用空間，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)并行使用。而能否將兩者優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合形成更適合我國國情的規(guī)范，對我國IETM行業(yè)來說也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

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