基于航空發動機IETM制作的多媒體技術研究

安燕霞

（中航工業沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

隨著航空產品競爭日益激烈，降低保障與維護費用成為用戶關心的問題，特別是對隨機技術手冊提出了更高要求，技術手冊必須具有快速查閱、信息檢索定位、故障定位、方便攜帶等功能，以使裝備維修、維護、保障及時有力。而傳統的基于紙張的技術手冊發布格式已經越來越難以滿足最終用戶的使用維護要求。紙質的技術資料手冊重量與體積大、造價高，而且其執行更改不及時，由此看來，傳統的維修手段已不不適應現代航空發動機的發展。展望未來航空維修業的發展，隨著技術數據數字化，計算機微型化以及網絡通訊技術日益發展成熟。早在20世紀70年代末期,外軍即開始意識到將交互式電子信息技術應用于武器裝備維修保障的重要意義[2]。美國國防部在進行大量調研分析的基礎上，選擇典型裝備組織開展了一系列技術論證、應用研究以及驗證評估活動。結果表明,IETM能使用戶在眾多的技術資料中快速、準確地找到所需的最新的技術信息，保證維修工作的及時進行，提高航空發動機的維修效能和戰備完好性。據統計，使用IETM使生產率提高70%、失誤率減少50%、查詢時間節省50%、復制費用減少70%、重量是原來的1/148、體積是原來的1/53[1]。

研究基于IETM的多媒體技術就是用圖形、圖像、視頻/動畫等多種形式顯示技術手冊內容,為使用者提供詳細、生動、易于理解的“電子化”技術資料。因此，多媒體制作的好壞直接關系到IETM的功能實現，而多媒體技術研究是IETM制作過程中的一個關鍵技術，本文主要對IETM中圖像、視頻/動畫的制作過程進行分析，給出了解決辦法，并實現多媒體和技術手冊的統一。

1 IETM簡介

IETM (Interactive Electronic Technical Manual)即交互式電子技術手冊，它是指綜合應用了計算機多媒體、數據庫和網絡等技術的優勢，將內容繁雜的操作手冊、維修手冊等信息，按照有關的標準有機地組織管理起來，并以最優化的方式將文字、表格、圖像、工程圖形、聲音、視頻/動畫等多種信息形式顯示在電子屏幕上，并以交互的方式進行查閱，將維修技術人員或系統操作人員所需的信息，精確地展現在使用者面前。

IETM技術不斷得以完善和發展，經歷了以下五個基本階段：電子影像式分頁索引文檔、電子式滾動文檔、線性結構化IETM、階層性結構化IETM以及整合數據庫IETM。目前，第四代階層性結構化的IETM技術發展已較為成熟，并在軍事領域中獲得了廣泛應用。第五代整合數據庫IETM技術由于引入了專家系統和人工智能機制，可有選擇地實時、智能處理多種類別信息，具備單一系統從多信息源分析獲取各種不同信息的功能，是目前技術結構較為先進且應用前景良好的交互式電子技術信息系統，也是美國、日本以及西歐各國爭相研究和重點發展的方向。其中第四級IETM就融入了多媒體技術。通過將多媒體技術整合在交互式電子技術手冊中，以圖文并茂、生動活潑的動態形式表現出來，給人以很強的視覺沖擊力，留下深刻印象。

2 多媒體制作

航空發動機的技術資料的功能主要是供擁有指定型號的地勤維護和空勤的維護人員使用。這些資料應能使不熟悉該發動機的技術人員能夠完成在航線上或在維修機庫內維修飛機的任務。航空發動機維護人員在工作前都要查閱維修手冊。因此，每項維修工作的實施都可單獨作為指導維修人員工作的依據。這就要求該手冊完整的包括航空發動機的結構原理、使用維護、拆卸安裝和性能調整排故方面的內容，便于維護人員快速查找，又能準確按照手冊完成維護任務。

本文研究的IETM采用的標準是S1000D，S1000D是目前影響最大、應用最廣泛的主流標準，S10OOD標準一個顯著的特點就是數據模塊重用。S1OOOD強調的重點是獨立的部件與零件，它能在零部件級的數據模塊上進行重用，這樣數據模塊可以從一個項目復制到另一個項目中去，即在數據模塊全部制作完成之前，已經有大量的可用數據模塊存在。與產品的設計與開發相比，技術手冊的開發工作第一次完全實現了“并行工程”。多媒體數據是和文本獨立的數據模塊，顯示的IETM手冊是需要在文本中引用多媒體數據，組合展示給用戶。所以在制作第四級IETM時需要對多媒體進行數據分析。

多媒體數據是在技術手冊內容基礎上新增加的技術信息，它們需要重新制作，并要與技術手冊的內容密切結合，真正實現信息的增值。

多媒體數據來源于已有技術手冊或設計分析結果，進行多媒體數據分析時，應根據技術手冊的內容要求，分析和確定多媒體數據的內容、格式、制作方法、數據壓縮要求以及使用它們的工具要求。應指出的是，必須首先分析技術手冊的內容，在文本部分難以使用戶確切理解時或者應用戶的需求，才需要用多媒體文件輔助說明，而且制作多媒體文件還需要綜合考慮制作成本，如果過分追求多媒體效果，可能將喧賓奪主或本末倒置。

本文主要介紹制作第四級IETM時常見的幾種多媒體：

（1）三維模型的動態顯示；

（2）維修技術資料和視頻/動畫演示過程的同步配合顯示。

上述幾種多媒體制作按照以下步驟：

圖1 多媒體制作流程

2.1 三維模型的建立和轉換

用于三維模型制作的工具很多，有 UG、CATIA、PROE、SOLIDWORK等。目前，將三維技術應用于IETM是可行的。隨著信息化技術的推廣，航空發動機的設計逐漸用三維設計代替原來的二維設計，IETM的制作可直接使用現有三維模型。其次，對于使用不同三維設計軟件的單位可以將三維圖形的格式轉換成需要的三維格式，所以用于IETM制作的三維數據來源有了切實可行的保證。

圖2 手冊中三維模型顯示

2.2 三維模型的加工

許多交互式3D創作工具可以使用。如CORTONA 3D、3DVIA等，這些工具可以將原始的3D模型經過加工，轉化和編輯后成為交互式3D文件，并在單機或網絡發布。目前，大多數航空發動機的技術插圖是將設計的結構模型進行加工，而設計的模型圖具有精確的尺寸和坐標，這在發動機技術手冊的介紹中是不需要的，因為技術手冊向用戶展示的是發動機的結構和原理。因此，IETM制作的數據模型可以有選擇的進行刪減和加工，只要按照技術手冊的介紹展示給用戶具體的結構就可以了。

2.3 技術插圖制作

對于技術手冊中的零部件結構要使用3D技術將零部件展現出來，將交互式3D技術應用于交互式電子技術手冊可以使手冊的使用者更快、更準確地接受航空發動機的技術信息并且減少培訓時間和培訓費用。

制作技術插圖時首先要保證具有直觀、形象,一目了然的特點,能夠強調與澄清文字說明,避免冗長的文字解釋、過程描述等。在S1000D中文字和插圖是具有不同特性的模塊，要保證插圖和文字能夠關聯起來，幫助用戶理解內容，并且將關聯的數據同時顯示給用戶。插圖格式可 以 是 CGM、BMP、JPEG、TIFF、PNG、PDF等,但是為了保證圖形的質量，推薦使用CGM圖，它較其他格式具有特殊的優越性。CGM是一種智能的矢量圖形格式,通過專用軟件如ISODRAW制作而成,利用專用的CGM瀏覽器將CGM格式的圖片讀出,即可在系統中顯示帶有熱點的矢量圖。

在IETM中開發的三維模型圖可以實現模型的旋轉、放大、縮小。操作者可以點擊模型實現圖文互動。圖1就是用ISODRAW軟件制作成的圖文互動的三維模型，手冊發布成IETP后，操作者通過點擊可以快速知道模型結構的名稱。

IETM發布出來有兩種形式，一種是PDF版的，一種是網絡版的也就是IETP形式的。對于網絡版的可以使用三維模型和CGM的插圖展示零部件結構，這兩種形式的技術插圖都可以實現放大、縮小，使用者可以清楚的根據需要了解零部件結構信息 ，而PDF版的IETM也可以采用CGM圖，它較一般的圖形要清楚，打印出來的紙質技術手冊能夠清楚的反映局部信息，不會出現模糊。

2.4 視頻/動畫

為了更有效的指導維修人員進行拆裝訓練，在視頻/動畫的制作中，零部件進行拆裝時，同步地顯示相應的維修手冊內容，使維修人員能直觀方便的了解拆裝該零部件的信息、操作步驟以及拆裝該零部件時需要注意的問題。在拆裝過程中，每一步拆裝所對應的零部件的零件號以及拆裝層次都是唯一確定的，因此可以在拆裝過程中讀取零件號以及拆裝層次的時候一起讀取IETM相關信息，達到系統的理想要求[7]。

圖3 準備工作

準備工作:

在拆裝過程中對于維護人員首先需要確定的是該操作該項目需要準備哪些項目，這在視頻/動畫制作中也需要相應顯示：在IETM模塊中也要有相應的說明，寫清楚準備工作內容（如圖3）：

其次是備品清單：

比如編號、機型、下一級裝配件、DBS層次代碼、圖樣編號、名稱、單裝數量、零件類型、參考毛料尺寸、重量(kg)、材料、材料規范等，一般常用的按下表說明。

表1 備品清單

工具清單：

表2 工具清單

最后從發動機技術手冊中獲取具體操作順序，從建模環境中讀取零部件的零件號，按照指定的維修步驟拆裝三維UG模型，進行動畫/視頻制作。

圖4 視頻制作流程

通過以上分析研究就能將IETM信息和視頻/動畫制作統一起來了，可以實現 IETM信息和維護操作視頻/動畫同步顯示，其次為了將視頻/動畫制作更加完美需要將對視頻/動畫進行渲染，接近真實環境，加上配音。

目前Cortona3D、3DMAX、NGRAIN等都是制作視頻/動畫的工具，使用比較廣泛，同時制作出的視頻格式能滿足S1000D標準的格式要求，通過制作導入到IETM系統中，文本部分鏈接引用，實現視頻與文字的統一。

3 結束語

通過對航空發動機技術手冊分析，研究了多媒體技術中三維模型和視頻/動畫的制作技術，隨著信息技術的發展相信多媒體技術將會有更多更好的解決方案出現。同時只有積極與用戶溝通，努力貼近用戶需求，才是促進IETM發展的重要途徑，也才是推進裝備信息化建設，提高裝備使用和綜合維修保障能力的必由之路。

［1］陳信欽,王衛國.交互式電子技術手冊應用與發展展望[J].現代防御技術,2003.2.31（1）.

［2］宋建社，等.裝備維修信息化工程[M].國防工業出版社,2005.

［3］王宏亮.基于 IETM 的虛擬維修系統研究[M].北京：國防工業出版社，2006，5.

［4］徐宗昌.保障性工程[M].北京：兵器工業出版社,2002.

［5］王輝華，王航宇，盧發興，等.基于面向對象的交互式電子技術手冊數據庫建模[J].計算機工程，2003，29（10）：187-195.

［6］馬乃蒼，賈向軍,祝華遠.航空裝備維修思想的發展探討[J].航空科學與技術，2003，6：27-29.

［7］李艷,呂川.交互式3D技術在交互式電子技術手冊中的應用[J].中國科技信息,2006，24.