基于IETM的飛行器維修信息化研究

葉 瑋，吳彥卓

（中國人民解放軍92941部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

0 引言

先進復雜的武器裝備，在設計、生產、使用和保障過程中會產生、傳遞和使用大量的技術信息數據。目前，這些技術資料大多仍以紙為存儲介質，或者雖然實現了數字化，但在數據格式上不能互相兼容。使用紙介質的技術手冊，除本身重量重外，還有體積大、造價高、編制周期長及更新困難等問題，而不兼容的電子數據格式又會造成頻繁的數據轉換、低效的數據共享和利用。兩者都會延長裝備設計生產周期，增加裝備的全壽命費用，降低裝備的保障能力和戰備完好性。IETM作為計算機輔助后勤支持 (Continuous Acquisition And Life-Cycle Support，簡稱CALS)的重要組成部分，在發達國家已從理論走向了實用階段，特別是美軍的大型武器裝備中都已配備或正在研發IETM[1]。本文根據某飛行器維修保障實際需要，將飛行器IETM系統與故障診斷系統相結合，采用層次式數據庫結構，以交互式查詢、檢索和更新方式，輔助維修保障人員完成維修保障工作和維修保障管理，從而實現技術資料和維修信息的智能化。

1 IETM內涵

按照美軍標MIL-PRF-87269A中的定義，IETM是一種由專業工具創作、在電子屏幕上顯示、以數字化形式存在的技術手冊。它具有紙質技術手冊所不具備的特征：

1）信息的格式和樣式得到優化。信息更適于電子屏幕顯示，易于用戶操作和理解；

2）信息元素互相關聯。用戶可通過交互方式配置應用環境，盡最大可能訪問到所請求的信息；

3）用戶與技術信息的交互性強。用戶能通過對話框與IETM互動，提供維修過程向導、技術數據導航、備件供應信息等與裝備維修保障相關的幫助[2]。

特征2）反映了根據用戶環境獲取相關技術信息的功能要求；特征3）反映了IETM與維修部門環境等其他應用系統相集成的功能要求。正是這兩種環境構成了IETM的應用環境，構建起了裝備技術資料與保障指揮之間的橋梁，體現了IETM的真實內涵。

2 IETM系統結構

IETM研究的對象是飛行器的技術數據部分，包括飛行器保障數據和技術資料數據。在功能上，IETM在CALS基礎上進行擴展，不僅強調數據的互操作與共享，更強調數據與用戶間的交互。IETM系統由技術信息文檔數據庫、管理系統和閱讀器三部分組成，如圖1所示。

圖1 IETM系統結構框圖

系統從邏輯上分為數據層、中間層和表示層，與程序結構的對應關系如圖2所示。表示層是用戶與IETM的交互界面，中間層負責處理IETM的用戶請求，并把結果返回給表示層，數據層是存儲了與飛行器維修保障相關的所有數字化保障資源的數據庫系統。

圖2 IETM系統邏輯結構與程序結構對應關系

IETM數據可以直接取自裝備的各類工程數據，也可通過掃描轉換，按照CALS標準，將紙質手冊和文檔數字化。IETM數據不同于一般的計算機文件或多媒體數據庫，而是把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。存儲時按照有關技術標準規定的中性格式，不依賴于某種特定的軟件商品。使用查詢時，信息數據可以以文字、表格、圖像、圖紙、聲音、視頻、動畫等多種形式表現，維修人員可以與計算機交互，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。

3 IETM集成化方案

IETM能包含裝備維修保障信息的變化，如維修規程、零部件和設計圖紙等，維修地點是在前沿地域或后方維修基地[3]。維修人員可以根據當時環境準確獲取。若為簡單的飛行器維修任務，維修任務在現場修理完畢，維修歷史自動更新；若需要更復雜的修理時，裝備帶著故障診斷結果送至維修基地，該結果由IETM指導人員在特定應用環境下自動完成，結果包括飛行器型號、類型、配置、故障癥狀、任務階段和使用環境。應用IETM除了能縮短裝備的維修時間外，還能保證診斷結果（至少故障的癥狀）的準確性。因為在裝備送至維修基地后，由于條件發生改變，有些故障癥狀不一定會再現。IETM集成化方案如圖3所示。

圖3 IETM集成化方案

4 IETM系統實現關鍵技術

4.1 數據庫設計

飛行器結構復雜、配置多樣，資料數據量龐大，所以需要根據飛行器的結構、功能特點對IETM數據進行分層管理，并由此建立基于知識結構的數據庫模型，如圖4所示。

圖4 某型飛行器IETM數據庫結構

數據庫管理是在Delphi環境下通過編程來實現對Access數據庫的操作。采用ADO(ActiveXDateObject)控件作為數據庫引擎，ADO是微軟公司的數據訪問規范，是ActiveX技術在數據庫領域的應用，具有良好的通用性與可移植性。

4.2 信息錄入與分析

本文將某飛行器的IETM信息劃分為三大類信息：維修指南信息、零部件安裝信息和故障隔離信息。維修指南以飛行器現有技術資料為中心，將飛行器技術說明書、使用維護說明書等信息集成到一起；零部件信息以外場可更換單元的安裝拆卸為中心，將零部件圖解目錄集成到一起；故障隔離以飛行器研制定型及后期使用維護為基礎進行集成。ITEM系統中所有技術信息均以數據模塊的形式存放，所以首先必須將傳統紙質文檔中以“系統、分系統、子系統”或以“章、節”結構組織的數據分解為單個操作、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詳細分析，分析其中引用的其他數據模塊信息并建立相應的超鏈接。技術信息模塊化處理完成后，可添加XML標記，將IETM系統中所有信息編寫為XML格式的技術數據，同時結合XSLT樣式表，將XML數據實時轉化為HTML顯示在瀏覽器中。

故障定位和排除信息一般應該包括以下幾個方面的內容：故障癥狀；故障定位過程：測試、維修、拆除、維修和服務計劃；位置圖和電路圖；部件和測試設備信息；設備故障記錄；操作原理[4]。故障定位和排除信息主要來源于排故經驗積累和理論分析得出的靜態故障樹。常見故障的排除方法包括：系統和設備、所需設備、故障現象、故障原因、處理措施、故障時間、發生次數和排故人員。常見故障是一種動態模型，應允許維修人員添加故障現象和處理措施，并能根據故障的出現次數改變故障的顯示次序。在有充分的理論分析和故障數據積累的基礎上，可以建立故障樹。故障樹是一種典型的故障隔離程序，具有明確的邏輯判斷思路。故障樹一般是以故障隔離程序框圖的形式存在。

4.3 特殊格式圖像的矢量化處理

飛行器技術資料中包含大量復雜電路原理圖、機械原理圖及裝配圖等。由于掃描所得的圖像清晰度低且帶有很多圖像雜點，所以一般應重繪清晰度高的圖像，一般電路圖的繪制使用Protel軟件，機械圖使用AutoCAD軟件，框圖使用Viso軟件等等。通常做法是使各類軟件繪制的矢量圖 （以矢量圖形Shape格式存儲）生成*.jpg格式的位圖 （以點陣像素格式存儲），用以供IETM系統調用。各類繪圖軟件生成的矢量文件格式并不統一，Protel軟件生成*.sch文件，AutoCAD軟件生成*.dwg文件，Viso軟件生成*.vsd等。而在Delphi平臺中對特殊格式圖像的瀏覽，需要調用與繪圖軟件相對應的dll（動態鏈接庫）或后臺調用繪圖軟件的相關程序，使得圖像在打開和關閉等待時間較長。針對這一問題，可以通過AdobeFlash平臺將不同類型的矢量文件統一轉換為*.swf格式，通過應用ocx控件，使圖像可以鼠標所在位置為中心縮放，并保持源文件的清晰度，因此可以實現對各類大型復雜圖形圖像的輕松瀏覽。

4.4 三維建模與模型交互

飛行器的三維建模與模型交互是實現維修數字化、電子化處理的關鍵工作。應用3DMax軟件對飛行器上各分系統進行標準三維建模，采用Cult3D技術實現模型交互。Cult3D是全新的Web3D實現技術，擔任著虛擬現實的重要角色，同時也是一種跨平臺網絡應用程序，在交互性能、文件體積、面積和畫面質量等方面都有著相當的優勢。

從3DMax軟件輸出*.3ds文件，通過Cult3D技術完成對模型的交互動作，并輸出*.co文件，Delphi開發平臺通過調用這種帶有交互動作的模型文件*.co，開發三維模型人機交互界面，實現用戶對三維模型的全方位旋轉、隨意縮放、平移以及對重要部件的拆裝操作。

三維模型交互制作流程如圖5所示。

圖5 三維模型交互流程

4.5 與故障診斷專家系統的結合

在飛行器維修管理過程中，針對具體故障現象給出專家級的檢測要求，根據用戶實際測試反饋給專家系統，由系統給出診斷結果。對于診斷過程中專家系統給出的診斷位置等信息，用戶可以隨時切換到IETM界面進行檢索，從而迅速找出故障源。

5 結語

基于IETM的飛行器維修信息化系統將飛行器各分系統資料及維修信息高度集成于一個統一、標準化、容易操作的系統中。IETM技術集數字化技術、因特網技術和人工智能技術于一體，是新時期實現裝備保障信息化的關鍵技術之一。

[1]梁偉杰，于永利，張磊.裝備交互式電子技術手冊發展綜述[J].國防技術基礎，2009（5）：9-15.

[2]朱大奇.電子設備故障診斷原理與實踐[M].北京：電子工業出版社，2004.

[3]CALS/IDE Virtual Enterprise Site.A successful solution of IETM[EB/OL].[2006-04-28].http://www.dcnicn.com

[4]劉建，解洪成，張衛國．交互式電子技術手冊的數據來源分析[J]．江蘇科技大學學報：自然科學版，2007，105（21）:84-88.