交互式電子技術手冊標準和平臺對比分析＊

陳巖申 張路青

（1.青島雷達聲納修理廠 青島 266100）（2.海裝717所軍代室 武漢 430072）

1 引言

隨著武器裝備復雜性的不斷提高，研制其交互式電子技術手冊成為目前軍方和裝備研制單位廣泛開展的裝備保障信息化建設的一項重要工作，如何確保所研制的IETM（Interactive Electronic Technical Manual）最終能有效地服務于裝備使用和維修單位是IETM研制方關注的重要內容［1］。

IETM的研制必須遵循相應的標準，以使研制的所有裝備形成規模，保證設計和研制過程的規范性、一致性，為此，國內外均開展了IETM標準的編制工作。

美軍率先開始IETM標準和規范的研制工作，于1992年頒布了 MIL－M－87268、MIL－D－87269、MIL－Q－87270三個軍用規范，并于1995年將其修訂為 MIL－PRF－87268A和MIL－PRF－87269A。2000年頒布了 MIL－HDBK－511《交互式電子技術手冊互操作性》，隨后歐洲的航空工業領域提出了交互式電子出版社（IETP）的概念，1989年AECMA Spec 1000D第一次正式頒布，到2002年共經歷了九次較大的更改，2003年5月，Spec 1000D更名為S1000D，并頒布了2.0版，2007年頒布了3.0版，2008年8月頒布了4.0版。上述兩個標準體系成為IETM研制的主要依據［2～3］。

在裝備研制中，如何選擇能充分反映裝備技術信息的標準也成為裝備IETM是否有效的重要研究內容。為此，本文在對上述兩個標準的基本內容進行深入分析的基礎上，對這兩大標準體系進行對比以明確兩大標準體系各自的優缺點，明確其適用領域，旨在為海軍交互式電子技術手冊的開發提供有益的幫助。

2 美歐標準體系比較

美軍標和歐標的主要框架是一致的，目的都是為規范交互式電子手冊的開發模式，以實現所有信息之間的交互，但是由于制定標準時側重點不同，使得標準制定的數據模型、面向領域等方面有一定的差異，具體表現在：

1）構建的數據模型和結構不同

美軍標將所有與裝備有關的信息稱為技術信息，使用內容數據模型（Content Data Model，CDM）描述技術信息，信息結構為面向對象結構，按照一定的層次結構，由通用層和特定內容層兩層組成。通用層用來定義基本元素的語義規則特征，按功能分為基本元素層和結構元素層，基本元素層由文本、圖形、表格、對話框、音頻、視頻等六類信息對象作為基本單元，即減少了信息冗余，又方便了信息對象的多次重用；結構元素層用于組織信息之間的關聯結構以及交互過程，分為過濾元素、鏈接元素和模板元素三類。特定內容層是將IETM技術信息進行分類，MIL－PRF－87269A將其分為描述信息、任務信息、故障信息和零件信息四類信息，并按照系統／子系統／子子系統的分層方式組織這些信息，具體實現時根據需求使用標準編碼體系，也可開發滿足應用的各類信息類型模板，使用時將手冊內容分類，以文本、圖形、表格等方式展示，易于理解和操作。

歐標S1000D的數據模型引入數據模塊（Data Module）的概念，與美標CDM類似，一個數據模塊是一個描述某系統或零部件的某類信息（如組成結構、工作原理、維修保養等），該類信息是描述信息的基本單元，是完整的、可重用的數據單元，所有數據模塊之間并列存在，表現為非層次結構，各個數據模塊間可以做到無冗余，但是由于文本、圖形、表格、對話框、音頻和視頻等信息對象只是數據模塊的下一層次單元信息，導致數據模塊內部信息的冗余性。所有編輯的數據模塊均存儲在公共源數據庫（CSDB）中，各個數據模塊間使用數據模塊編碼（Data Module Code）相互區分，該數據庫僅注重技術數據的結構化形式，并不注重其展現樣式，這點與美軍標對各類技術信息的展現樣式進行明確規定展現樣式不同。S1000D標準更注重結構化的數據源，信息結構為面向文件結構。

2）面向的應用領域不同

美軍標主要面向軍事裝備領域，很少涉及民用裝備，更多考慮到軍用裝備的特殊性要求［4］，如 MIL－PRF－87268A中，推薦文本的顏色用黑色、背景用白色，就考慮到不同類型打印機的輸出需求。與此同時，該標準體系應用對象的特殊性也制約了美標的發展，更新速度較慢，但是卻易于形成成熟的IETM開發工具。

歐洲ASD系列標準在編制時考慮到廣泛的應用需求，同時盡可能采用最新的技術，更新版本速度很快，有時一年就會有新的版本推出，使得其概念、內涵和應用不斷擴大，這樣。就可不斷整合與裝備有關的資源和系統，實現技術資料的最大化重用，以及技術資料使用效率的最大化，缺點是常將技術手冊復雜化，難以快速形成成熟高效的開發工具［5～6］。

美軍標注重最終用戶對于IETM的展現形式、是否方便使用以及特殊維修環境要求，而S1000D則注重技術資料的規劃、重用、管理等問題。

3）標準編制和管理過程不同

美軍標以紙質手冊為依據實施IETM創作，研制IETM的目的是為了與紙質手冊相互補充，美國國防部在MIL－HDBK－1222C、MIL－STD－2361 中 同 時 對 紙 質 手 冊（EM）和IETM進行了規范。在IETM創作時，需要構建物理裝備的分解結構，確定特定內容層的主題信息，然后自頂向下進行信息單元的創作和結構元素設置，按照層級結構存儲在關系數據庫中，而圖片、動畫、視頻等多媒體資料一般不存入數據庫中，而是作為外部文件管理，這樣既減小數據庫的負擔，也增大了調閱速度。由于美軍標為面向對象結構（非線性結構），以規范的4～5級IETM，因此發布方式只能是電子顯示方式。

歐標S1000D以技術資料編制為核心，不需現成的紙質手冊，其思想是一次編制多次重用，在編制前對需編制的內容、范圍進行定義和規劃，規定技術資料的編制過程，具體內容是：

（1）可根據應用需要對涵蓋所有應用的S1000D標準進行剪裁。S1000D涵蓋面廣，研制方可根據所研制的裝備內容剪裁不適用的部分，形成可描述數據范圍、內容、表現形式等業務規則校驗的XML文檔。

（2）確定編制技術資料的內容、范圍和詳細程度。業務規則是從型號物理或功能等特性上規定了技術資料的編寫需要用到的計量單位、技能等級、面板類型、任務類型等，以及技術資料存儲所需要的存儲結構集合；而手冊范圍，是從用戶使用需求出發規定技術資料編寫的范圍及精細程度。S1000D標準明確了所有常見的手冊（信息集合）應該涵蓋的所有技術內容及編寫要求（每個信息集合中都描述了該類信息集合應該包含的信息類型，如功能描述、操作前準備、故障報告等），同時明確了各種不同手冊（信息集合）適用的場合。編制工程人員可以根據使用場合確定需要哪些類型的手冊，可以根據各種不同級別的維修對技術資料的需求確定需要涉及到的物理分解結構（系統、子系統／子子系統、LRU、SRU）。

（3）生成數據模塊需求列表。數據模塊是描述信息的最小單元，內容是針對某個系統組件的某類型的信息說明，在S1000D4.0版本中將數據模塊劃分為17種，數據模塊需求列表是上述這數據模塊的集合，研制方根據應用確定所有數據模塊的類型及其組成結構，生成的需求列表應經過評審，并實施任務分工。

（4）技術資料編寫。S1000D定義了各種類型的信息類型（如技術參數、結構組成、工作原理等）的用法和意義，數據模塊需求列表定義了數據對象及需要描述的信息類型，因此，編寫人員根據數據模塊需求列表就完成數據模塊，并根據S1000D的標準編碼體系（SNS）進行編碼，技術資料編寫好之后以數據模塊的形式保存在公共源數據庫（CSBD）中。

（5）多媒體文件組織。對于圖片、動畫、視頻等多媒體文件，S1000D也采用了公共源數據庫（CSDB）的方式，按照標準編碼體系對多媒體文件編碼后存入，使得多媒體文件的存儲和基礎的技術資料存儲沒有區別。

（6）發布出版。研制方可根據裝備的差別或用戶的差別為各裝備或客戶制定相應的IETM出版物，可以以電子出版物或紙質出版物發布出版，這些出版物在內容范圍、技術資料的組織方法、樣式、前頁（扉頁、版權頁、目次等）等方面有所不同。圖1給出了S1000D的出版過程。

4）交互能力不同

美軍標的內容數據模型（CDM）提供了較強的交互能力，在基本元素層中將對話框作為基本單元，用于提示用戶做出響應。在更上一級的結構元素層中，通過五種不同的節點模板（通用／備選／序列／條件／循環）創建基本元素的復合結構，對基本單元進行嵌套。利用過濾元素為用戶顯示所需要的信息，通過前提條件和后置條件創建表達式，為某一節點內容的顯示提供所滿足的條件，并給出相應的提示信息。利用鏈接元素，以實現IETM數據庫內部元素的交叉參考和對IETM數據庫外部信息源的引用。

與美軍標相比，S1000D的交互能力較弱，標準中缺少對數據模塊中信息進行復合或者過濾的相關元素，數據模塊之間不能進行嵌套，也就是一個數據模塊不能作為另一個數據模塊的內在部分，數據模塊間只能通過編碼建立聯系，這不便于用戶在短時間內找到自己所需要的信息［7］。現階段只能通過外部的軟件經過數據模塊的編碼系統建立數據模塊間的相互關聯和數據模塊內容的過濾。當然S1000D的編制者也已經開始嘗試數據模塊間的嵌套，加強S1000D的交互能力，但這也可能帶來數據模塊結構重新被劃分，交互模塊如何定義等相關問題，短期內S1000D的交互問題無法徹底得到解決。

圖1 S1000D技術手冊出版過程

3 開發平臺比較

IETM開發平臺并不多，目前在國內應用較多的是支持美軍標的由工業及信息化部電子第五研究所研發的TDMS軟件、美國RAYTHEON公司的AIMSS軟件，支持S1000D標準的由工業及信息化部電子第五研究所研發的IETMS1000D軟件、美國PTC公司的Arbortext軟件和丹麥CORENA公司的LIFE＊S1000D軟件。目前，無論是支持MIL標準的工具軟件還是支持S1000D標準的工具軟件都比較成熟，在國內都有成功案例，但支持這兩種標準體系的工具軟件在編制方法、難度以及功能上有較大差異［8］，具體表現在：

1）編制方法不同

工業及信息化部電子第五研究所研發的TDMS，突破了AIMSS軟件不提供面向頁面的紙質出版物等功能，但IETM的開發依然要求有現成的紙質文件，開發人員根據紙質手冊進行分解，補充相應的多媒體素材。由于開發平臺本身不提供質量控制流程，所以用于編寫IETM的紙質手冊需要是正式版本。

工業及信息化部電子第五研究所研發的IETMS1000D以及國外等基于S1000D標準的軟件，其IETM開發流程完全遵循S1000D標準流程。IETMS1000D同時擴展了工作流、技術資料遷移（多工程之間共享）、運行平臺（包括了動態過濾數據和與其他系統的接口等功能）等特色功能以適應國內研制單位及軍隊的特殊需要。相對美軍標的支持軟件，IETMS1000D對用戶技術資料的版本、變更、質量進行了嚴格的控制和跟蹤管理。基于S1000D標準開發不需要有現成的紙質手冊，編寫不規范的紙質手冊很可能延誤IETM的開發進程。IETMS1000D等軟件的開發，從原始的用戶需求出發，比如哪些單位會用到技術手冊，需要使用哪些類別的技術手冊，這些單位的維修或操作任務會涉及到哪些組件，然后用S1000D中定義的手冊類別、物理分解結構（SNS）以及信息類別來回答這些問題。從而形成數據模塊需求類表。IETM S1000D最后開發完成的數據模塊可以發布成IETM，也可以發布成面向頁面的PDF文件（紙質手冊）。

2）開發側重點不同

TDMS、AIMSS軟件側重于對IETM交互能力的開發，通過使用對話框、選擇框、COM組件等大大提升了IETM的交互性，開發人員能夠很容易的定制警示信息、導航菜單和交互故障排除功能，指導操作人員順利完成設備操作和故障排除過程。但是，AIMSS等軟件不夠靈活，導致許多功能無法實現。

支持S1000D的IETMS1000D等軟件側重于改善用戶技術資料的編制過程，使開發人員能夠以空前的速度和準確性創建和發布手冊。IETMS1000D等軟件具有清晰的技術手冊編制流程，從而簡化了IETM的工程難度；在需求確定、適用性管理、業務規則管理等方面的支持較好；在編寫過程上有完善的版本控制機制及質量管理措施，同時保證技術資料的可追溯性。然而，S1000D標準從2.0版以后才增加了對Process數據模塊的支持，加上和用戶的交互性，就功能而言，雖然S1000D標準已經給出第四級IETM標記文本和對第五級IETM的一些建議，但是目前Arbortext和LIFE＊S1000D等軟件對此提供的支持有限，而且Arbortext和LIFE＊S1000D等軟件在數據的對外重用上僅提供標準數據包，而沒有提供數據服務接口。

3）開發難度不同

使用支持美標的TDMS等軟件開發IETM相對較容易，開發人員不需要熟悉標準就能開展工作。不需要了解DTD和樣式表，開發平臺已經做好了相應的工作，TDMS、AIMSS支持 Oracle、Sybase、SQL Server 2000和 ACCESS等關系型數據庫。美標軟件則重于IETM結果，前期需要完成紙質手冊，針對紙質手冊的標準不同于交互式手冊的標準，在工程管理上沒有明確要求，容易造成技術資料與需求不一致，內容深度把握不準確，各編寫人員編寫的技術資料相互不一致，版本錯誤、技術資料冗余不便于編寫重用等工程管理問題。

用IETMS1000D等S1000D標準開發平臺，開發人員要熟知S1000D標準，項目中至少有幾個人精通S1000D標準，對整個項目的開發進行指導和統籌規劃。需要自己開發修訂樣式表，并對DTD進行約束，這需要開發人員有一定的可擴展樣式語言（XSL）、層疊樣式表單（CSS）、超文本標記語言（HTML）等相關知識，這需要相當大的工作量。IETMS1000D、Arbortext和LIFE＊S1000D只支持Oracle數據庫。

4 標準的發展及現狀比較

1）標準的發展

美歐兩大集團分別使用不同的方式，演繹IETM標準的發展，但其目標都是一致的，都是為了規范IETM的開發、發布和更改等活動，為用戶提供規范的IETM產品，指導用戶高效完成裝備的使用和維修作業，并且在全壽命周期過程中提高技術信息的重用性、可維護性、共享性和實時有效性。

美國各軍兵種在國防部標準 MIL－PRF－87268A和MIL－PRF－87269A的基礎上，也制定了更加符合自身裝備特點的標準，如美陸軍的 MIL－STD－2361C（數字出版物的開發）、MIL－STD－40051－1（交互式電子技術手冊的準備）等，但大部分裝備還是沿用早期的兩個標準。隨著XML逐漸取代SGML，各IETM平臺研制方均對開發平臺進行了修訂，將SGML DTD轉化為 XML DTD［9］。

隨著IETM功能的不斷擴展和用戶需求的多樣化，美國三軍IETM技術工作組（IETMTWG，主要是海陸空軍方代表）和航空工業協會（AIA，主要有波音、雷神、通用動力、諾斯羅普·格魯曼公司等）就經常討論改進IETM開發工具和顯示系統的功能和顯示方式。目前美國和歐洲的IETM也越來越趨向一致，尤其是在IETM顯示系統方面，如 MIL－HDBK－51l（聯合IETM 體系結構）和S1000D在外觀展示形式上基本一致。目前，S1000D正以兩年一個大版本速度穩步朝向完善推進。但隨著標準體系的標準化、統一化的發展，最終于也會與S1000D殊途同歸。

2）國內現狀

在國外IETM不斷發展的背景下，在S1000D2.3版本之前，依據美軍標、ATA 標準制定GJB技術資料紙質手冊標準，在S1000D2.3版本之后依據S1000D制定GJB技術資料交互式手冊標準（GJB 6600），但是目前在技術資料的編制上存在的最突出問題不是標準選擇、編制方案確定、平臺開發問題，而是研制方技術資料底子薄、編寫人員編寫水平低以及技術資料的來源去向問題［10］。由于GJB6600標準以S1000D為基礎，且S1000D平臺數據相互兼容，因此，未來國內IETM標準將會以S1000D（或GJB6600）為主要趨勢，為裝備的使用、維修、供應、訓練、遠程支持等綜合保障工作的標準化和體系化提供可共享、一致的技術信息平臺。

5 結語

以國外IETM標準為基礎，制定符合我國實際的工業或軍用標準是IETM研究單位關注的重要方向，其中應重視將IETM標準與實踐緊密結合，對所有相關的理論和標準進行研究，并結合我國裝備的實際情況，特別是如何提高技術資料編寫人員的編寫水平，制定具有實際指導意義的IETM標準。

目前，美國和歐洲軍方并未嚴格規定應強制推行的IETM標準，IETM研制方可根據實際情況綜合考慮選擇所支持的標準。

從標準本身來說，S1000D在交互性上相比美軍標更具包容性，在顯示樣式的要求上還有一定的差異。美軍標明確要求文本、表格、圖形等分開顯示，數據框中最好不要出現滾動條，S1000D則強調編寫過程，數據的范圍、深度、編寫方法，以及數據的管理，對于顯示樣式則可任意定制。因此，S1000D標準比較適合我國國情，雖然其編制管理過程比較復雜，編寫難度較大，要求掌握的編寫技能較高。

然而，在實際應用中，從開發平臺來說，各有優勢：

1）若需完成的任務僅是以現有的紙質手冊為基礎，將其轉化成有交互效果的電子手冊，而無需考慮IETM編制的工程管理、研制單位及使用方對手冊的重用以及整個綜合保障平臺的規劃及融合，建議使用美軍標。因為采用美軍標開發IETM更為直接，其交互性更強，開發周期更短。

2）若需開發以交互式數據為中心服務的綜合保障應用平臺，應以S1000D標準為基礎。

［1］賀喆，馬好東.艦船電子裝備綜合診斷中的IETM設計與應用技術研究［J］.計算機測量與控制，2009（4）：628－630.

［2］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.

［3］楊天賀.基于S1000D規范的IETM的研究與應用［D］.南京：南京航空航天大學，2011：5－15.

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［5］ASD／AIA S1000D.International Specification For Technical Publications Utilizing A Common Source Data Base［S］.Issue 4.0.ASD－AIA.Augest.1，2008.

［6］朱建山.基于S1000D規范的IETM數據管理系統研究［D］.南京：南京航空航天大學，2010：16－27.

［7］沃迪.新一代IETM結構及關鍵技術研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2009：5－29.

［8］李宗亮.基于S000D標準的IETM系統技術研究［D］.廣州：廣東工業大學，2006：4－18.

［9］張月雷.航空維修IETM關鍵技術研究和應用框架設計［D］.南京：南京航空航天大學，2007：7－21.

［10］彭和平.基于MVC模式和XML的交互式電子技術手冊系統設計［D］.廣州：廣東工業大學，2009：6－18.