基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

徐飛 崔冰清

摘? 要：介紹了IETM（Interactive Electronic Technical Manual）技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，針對當(dāng)前軍隊(duì)裝備維修保障紙質(zhì)技術(shù)資料的局限性，在分析開發(fā)基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)的必要性的基礎(chǔ)上，以用戶為對象進(jìn)行需求分析，設(shè)計(jì)了裝備維修保障系統(tǒng)技術(shù)資料查詢、故障診斷、電子履歷、學(xué)習(xí)考核、管理五個(gè)功能模塊，對提高裝備維修使用的科學(xué)化水平具有重要指導(dǎo)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：IETM? 裝備維修? 需求分析? 總體設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）09（c）-0092-04

Abstract： Introduce the domestic and foreign development status of IETM （Interactive Electronic Technical Manual）. In order to solve the limitations of the paper-based technical information in the current process of military equipment maintenance and support， analyze the necessity of developing equipment maintenance and support system based on IETM technology and the requirement of system user， construct? five functions of the system： technical information query， fault diagnosis， electronic resume， learning and assessment， management. It has great value to improve the scientific level of equipment maintenance and surpport.

Key Words： IETM; Equipment maintenance; Requirement analysis; Overall design

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能無人化技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭形式趨于信息化、智能化，對裝備維修保障也提出了更高的要求。新型裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成化程度高、技術(shù)含量高、維修難度大，并且技術(shù)迭代速度不斷加快，使新型裝備維修保障面臨的困難加大。

裝備維修保障紙質(zhì)技術(shù)資料存在使用不便、運(yùn)輸存儲和維護(hù)工作量大、資料更新困難、技術(shù)信息不全、信息查詢不便、容易遺失損壞等突出問題，已無法滿足裝備維修保障技術(shù)人員的使用需求。因此，各國都在積極探索新的裝備維修保障技術(shù)與保障模式，以滿足當(dāng)前信息化戰(zhàn)爭對裝備保障的要求。

交互式電子技術(shù)手冊（IETM，Interactive Electronic Technical Manual）將原手冊內(nèi)容進(jìn)行了數(shù)字化管理，通過便攜式計(jì)算機(jī)、移動設(shè)備等終端，以無紙化、交互的方式呈現(xiàn)給使用與維護(hù)人員[1]。IETM技術(shù)在控制裝備維修保障費(fèi)用，提高工作效率以及提升裝備可靠性、保障性和維修性等方面具有明顯優(yōu)勢。本文針對當(dāng)前裝備維修保障技術(shù)資料保障存在的問題困難，系統(tǒng)研究IETM技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出裝備維修保障系統(tǒng)需求，并進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，對構(gòu)建跨裝備類別的、通行兼容的、基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)具有重要價(jià)值。

1? IETM技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代，由美國和歐洲等國所推行的持續(xù)采辦與全壽命保障（CALS，Continuous Acquisition & Life-cycle Support）戰(zhàn)略中[2]，交互式電子技術(shù)手冊（IETM）應(yīng)運(yùn)而生。IETM是一種按一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用文字、表格、圖形、多媒體等多種表現(xiàn)形式，以友好的人機(jī)交互形式提供裝備基本原理、操作使用、維修等內(nèi)容的技術(shù)出版物[3]。

目前，國外對于IETM技術(shù)的相關(guān)研究已較為完善成熟，逐步形成了標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)規(guī)范，已經(jīng)從研究階段進(jìn)入實(shí)用階段。1989年歐洲航空工業(yè)協(xié)會（AECMA，Aerospace and Defence Industries Association of Europe）和英國國防部（MoD，Ministry of Defence）制定了S1000D標(biāo)準(zhǔn)，也是關(guān)于電子出版物的第一版國際標(biāo)準(zhǔn)， 2005 年美國航空運(yùn)輸協(xié)會正式加入S1000D并聯(lián)合制定完善技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。S1000D標(biāo)準(zhǔn)采用XML語言和單一數(shù)據(jù)源，以數(shù)據(jù)模塊為單元實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)模塊的相互調(diào)用，通過公共源數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理。隨著IETM技術(shù)的發(fā)展，2016年底 S1000D發(fā)布了4.2版本。[4]當(dāng)前美軍的很多裝備都已經(jīng)配套或同步開發(fā)了相關(guān)的IETM系統(tǒng)，并開發(fā)出了大量的IETM編制管理平臺，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和軍事效益。

國內(nèi)引入IETM技術(shù)是在20世紀(jì)90年代，2004年以后在國內(nèi)部分院校和科研院所積極研究與推動下，國內(nèi)IETM技術(shù)研究進(jìn)入高潮。當(dāng)前我國的IETM水平正由理論探索與研發(fā)逐步轉(zhuǎn)為應(yīng)用階段。2008年10月—2009年12月，中國航空綜合技術(shù)研究所研究并發(fā)布了GJB6600《裝備交互式電子技術(shù)手冊》系列標(biāo)準(zhǔn)，并陸續(xù)應(yīng)用于裝備保障領(lǐng)域。2009年10月，由裝甲兵工程學(xué)院和中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院等共同研究的GB/T 24463《交互式電子技術(shù)手冊》頒布。國內(nèi)針對某些特定的武器裝備，已經(jīng)研發(fā)出相應(yīng)的IETM開發(fā)平臺，比如飛機(jī)、軌道車輛、動車組、裝甲裝備、救生裝備等。但國內(nèi)的IETM平臺開發(fā)過程較為獨(dú)立、通用性不強(qiáng)，研究范圍相對較窄，系統(tǒng)功能相對單一，難以實(shí)現(xiàn)裝備維修保障信息的綜合集成，并且國內(nèi)對于裝備的維修保障綜合支持技術(shù)的研究處于起步階段。

2 裝備維修保障系統(tǒng)需求分析

2.1 開發(fā)裝備維修保障系統(tǒng)的必要性

當(dāng)前軍隊(duì)的裝備研發(fā)、試驗(yàn)、配發(fā)、使用、維修等環(huán)節(jié)，主要還是立足于紙質(zhì)資料，只在設(shè)計(jì)、仿真和虛擬維修中部分運(yùn)用到電子資料。以某型軍用氣源車為例，采用東風(fēng)EQ2102型二類越野底盤，集成了噴油螺桿空壓機(jī)、氣鎬、鑿巖機(jī)、車載電臺、穩(wěn)壓電源、信息終端、天線裝置等裝置或功能模塊，涉及生產(chǎn)廠家十幾家，各廠家的技術(shù)資料在格式、規(guī)格、類別、詳盡程度等方面各不相同，不具有統(tǒng)一性。如車載電臺廠家提供有紙質(zhì)資料，還有光盤版的電子技術(shù)手冊。如穩(wěn)壓電源，僅有紙質(zhì)的設(shè)備簡介和技術(shù)參數(shù)，沒有提供維修資料和電子資料。這對該型軍用氣源車的使用、維修和管理人員造成了較大的困難，因?yàn)楦鞴δ苎b置或模塊的技術(shù)資料每車僅僅配有一份，僅能同時(shí)供一種人員使用，而現(xiàn)實(shí)情況可能存在使用、管理、維修人員同時(shí)需要某一種資料的情況，導(dǎo)致紙質(zhì)資料具有一定的局限性。

IETM技術(shù)以傳統(tǒng)紙質(zhì)技術(shù)手冊的內(nèi)容為基礎(chǔ)，根據(jù)用戶需求與使用習(xí)慣，以及裝備構(gòu)造、用途、類型的不同，其系統(tǒng)的內(nèi)容也會有所差別。作為面向用戶的交互型系統(tǒng)，IETM具有良好的交互使用性、可復(fù)制性。IETM可以在臺式電腦、手提筆記本電腦、智能終端等跨平臺使用，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的查閱。交互式電子技術(shù)手冊對于用戶界面有著較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)形式一般有圖像、聲音、文字、動畫等，與用戶之間的交互一般通過對話框來完成[5]。IETM可以實(shí)現(xiàn)將某型裝備的各功能模塊的技術(shù)資料進(jìn)行統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而方便裝備維修、使用和管理人員進(jìn)行調(diào)取、查閱。

2.2 裝備維修保障系統(tǒng)功能需求分析

目前基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)主要面向的用戶為裝備保障、維修、管理人員，通過廣泛的調(diào)研分析，裝備維修保障系統(tǒng)應(yīng)集成裝備各類維修數(shù)據(jù)和信息，具有對操作人員進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)、協(xié)助、培訓(xùn)等功能，可以智能化輔助指導(dǎo)故障診斷，提供相應(yīng)的維修保障決策支持，從而滿足信息化戰(zhàn)爭條件下對裝備維修保障的需求。在交付使用的IETM中，所提供的系統(tǒng)功能決定了該系統(tǒng)的實(shí)用性與可操作性，裝備維修保障系統(tǒng)開發(fā)人員在開發(fā)IETM系統(tǒng)前，需要對用戶需求進(jìn)行分析，如圖1所示。

2.2.1 對裝備性能結(jié)構(gòu)具有指導(dǎo)查詢的功能

裝備使用、維修和管理人員都需要對裝備的性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解。基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)，作為一種交互式系統(tǒng)，首要目的就是幫助系統(tǒng)使用者學(xué)習(xí)了解裝備的性能結(jié)構(gòu)。該功能部分主要提供裝備技術(shù)參數(shù)、功能原理、結(jié)構(gòu)組成等方面的資料信息，方便系統(tǒng)使用者學(xué)習(xí)與查詢。

2.2.2 對裝備操作使用具有指導(dǎo)學(xué)習(xí)功能

根據(jù)新型裝備使用過程分析，由于操作或維護(hù)人員操作使用不當(dāng)、違規(guī)使用、使用不熟練、故障處理不當(dāng)?shù)仍颍瑢?dǎo)致裝備故障的擴(kuò)大甚至損壞的比例占比較大。為解決新型裝備培訓(xùn)人員少，使用人員培訓(xùn)學(xué)習(xí)需求大的矛盾，裝備維修保障系統(tǒng)應(yīng)為用戶提供裝備操作使用方面的技術(shù)資料，從而指導(dǎo)用戶進(jìn)行裝備安全駕駛、安全作業(yè)等操作，實(shí)現(xiàn)裝備使用與維修人員進(jìn)行及時(shí)、反復(fù)的學(xué)習(xí)。

2.2.3 對裝備維護(hù)保養(yǎng)具有指導(dǎo)實(shí)施的功能

部分新型裝備，由于使用、管理人員對該型裝備知識的缺乏，存在一定程度上的重使用輕保養(yǎng)問題，從而導(dǎo)致裝備配發(fā)后非正常耗損和壽命消減，惡化了裝備的使用性能，增加了裝備維護(hù)成本甚至造成不可逆的損傷。裝備維修保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)保養(yǎng)功能，可以有效彌補(bǔ)裝備維修、管理人員技術(shù)水平參差不齊，部分人員對維護(hù)保養(yǎng)相關(guān)常識、規(guī)范、步驟不明確的問題。通過對維護(hù)保養(yǎng)的基礎(chǔ)知識、保養(yǎng)規(guī)程以及實(shí)施內(nèi)容等進(jìn)行細(xì)致明確說明，指導(dǎo)裝備維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)機(jī)、內(nèi)容與方法，從而確保維護(hù)工作順利開展。

2.2.4 對裝備故障具有輔助診斷的功能

當(dāng)前裝備的故障診斷、維修工作主要依賴維修人員的經(jīng)驗(yàn)，對故障的快速排除形成局限性，對裝備維修人員也提出了較高要求。隨著信息化程度不斷提高，戰(zhàn)場快速反應(yīng)尤為重要，當(dāng)裝備在訓(xùn)練或戰(zhàn)時(shí)遭遇突發(fā)故障，需要維修人員以最快速度診斷并排除故障。但是隨著裝備信息化、智能化、集成化程度提高，維修人員整體素質(zhì)的提高需要一定時(shí)間積累等問題，快速診斷和排除故障面臨著挑戰(zhàn)。通過裝備維修保障系統(tǒng)，對維修人員在裝備故障診斷方面提供智能化指導(dǎo)，提高檢修效率，降低其勞動強(qiáng)度，可以有效縮短裝備故障排除時(shí)間。裝備故障輔助診斷功能主要提供裝備各部件的拆卸、分解和裝配以及故障現(xiàn)象問題描述等技術(shù)信息的快捷查詢。

2.2.5 對裝備履歷具有快速記錄查詢、統(tǒng)計(jì)分析的功能

目前軍隊(duì)裝備履歷信息多為紙質(zhì)資料，數(shù)據(jù)資料雜亂，數(shù)字化、信息化程度較低，很難系統(tǒng)科學(xué)地對裝備全壽命過程中各種階段、各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，管理人員多憑經(jīng)驗(yàn)管理裝備，缺乏數(shù)據(jù)支持，為裝備維修與管理帶來極大挑戰(zhàn)。裝備維修保障系統(tǒng)電子履歷功能，能夠?qū)ρb備運(yùn)行時(shí)間、各類維修保養(yǎng)、裝備交接等信息進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，為裝備建立電子信息檔案，從而實(shí)現(xiàn)單裝履歷全壽命管理，為今后開展維修保養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)裝備維護(hù)保障工作快速有效進(jìn)行。

2.2.6 提供學(xué)習(xí)培訓(xùn)與考核的功能

裝備使用維護(hù)人員順利開展工作的前提是對自身業(yè)務(wù)的熟練學(xué)習(xí)與掌握，由于目前裝備使用維護(hù)人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)方式單一、學(xué)習(xí)效率低，在裝備配發(fā)初期，使用維護(hù)人員很難快速掌握裝備操作維護(hù)方法，經(jīng)常會出現(xiàn)因?qū)ρb備缺乏了解而造成操作事故的現(xiàn)象，增加了裝備不必要的損耗。裝備維修保障系統(tǒng)學(xué)習(xí)與培訓(xùn)功能通過對裝備技術(shù)資料、結(jié)構(gòu)原理圖、演示課件等有機(jī)結(jié)合，可以考察操作人員對該型裝備相關(guān)知識的學(xué)習(xí)情況，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2.7 對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理的功能

隨著基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)的不斷使用，存在新舊信息的交替，新的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范、方法等需要寫入系統(tǒng)，而過時(shí)的數(shù)據(jù)信息需要及時(shí)剔除。通過數(shù)據(jù)維護(hù)管理功能，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行添加、刪除、修改操作，從而不斷完善系統(tǒng)信息，逐步提高裝備維修保障系統(tǒng)的科學(xué)性、完整性及實(shí)用性。

2.2.8 具有用戶管理的功能

裝備維修保障系統(tǒng)具有可復(fù)制型，可以不定人數(shù)使用，用戶管理功能可以實(shí)現(xiàn)對用戶相關(guān)信息進(jìn)行添加、刪除和修改。此外，不同用戶應(yīng)具有不同的操作權(quán)限，從而更為科學(xué)有效地管理運(yùn)用裝備維修保障系統(tǒng)。

2.2.9 對用戶操作提供幫助的功能

操作幫助功能可以實(shí)現(xiàn)幫助用戶解決在使用中出現(xiàn)的問題，并提供相應(yīng)操作使用的說明。

3? 裝備維修保障系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于系統(tǒng)需求分析，裝備維修保障系統(tǒng)基于IETM技術(shù)，以C#作為開發(fā)語言，Visual Studio作為開發(fā)平臺，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、故障樹分析法以及專家系統(tǒng)等。基于IETM技術(shù)的裝備維修保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的同時(shí)，與所適用裝備的技術(shù)資料具有無關(guān)性的特點(diǎn)，從而便于其他裝備技術(shù)資料信息的編輯、管理、瀏覽等一體化生成。技術(shù)信息的編輯以GJB6600《裝備交互式電子技術(shù)手冊》系列標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)信息跨平臺、跨系統(tǒng)交換，方便與其他系統(tǒng)的有效融合。

3.1 技術(shù)資料查詢模塊

技術(shù)資料查詢某塊主要構(gòu)建裝備性能結(jié)構(gòu)、操作使用、維護(hù)保養(yǎng)三種功能。通過對相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行分類整理并經(jīng)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化處理后，編制成對應(yīng)的數(shù)據(jù)模塊（DM）并儲存在公共源數(shù)據(jù)庫（CSDB）中，然后建立與數(shù)據(jù)模塊對應(yīng)的樹形結(jié)構(gòu)目錄節(jié)點(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)在裝備維修保障系統(tǒng)中只需通過查找目錄節(jié)點(diǎn)即可查找出所需的技術(shù)資料。

3.2 故障診斷模塊

在故障診斷模塊構(gòu)建中，基于專家知識系統(tǒng)，設(shè)計(jì)推理機(jī)制，在分析裝備各項(xiàng)維修信息的基礎(chǔ)上，智能化提示和引導(dǎo)維修人員進(jìn)行故障診斷并提供維修方案，從而降低對保障人員專業(yè)技能的要求，降低錯(cuò)誤拆卸率，提高故障診斷效率，縮短維修時(shí)間，改進(jìn)維修流程。維修人員利用專家知識庫通過對故障問題進(jìn)行外部狀態(tài)描述并利用關(guān)鍵字檢索，從知識庫中選擇與故障狀態(tài)相匹配的故障問題，通過分析推理最終找出真正故障原因。

3.3 電子履歷模塊

電子履歷模塊構(gòu)建裝備電子履歷信息記錄、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析功能，主要是實(shí)現(xiàn)裝備使用維修過程過程中的各種信息的數(shù)字化錄入，為裝備全壽命周期管理提供數(shù)據(jù)支持。該模塊主要包括裝備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間記錄、保養(yǎng)記錄、修理記錄等履歷信息，科學(xué)系統(tǒng)地對裝備履歷信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，對掌握裝備質(zhì)量狀況，預(yù)測裝備變化趨勢，開展裝備維修和管理工作提供輔助決策和數(shù)據(jù)參考[6]。

3.4 學(xué)習(xí)考核模塊

學(xué)習(xí)考核模塊構(gòu)建學(xué)習(xí)與考核兩個(gè)功能。學(xué)習(xí)部分通過豐富的演示動畫、講解視頻、零件圖冊、電氣原理圖以及安全警示信息等學(xué)習(xí)資源，使裝備維修保障的學(xué)習(xí)培訓(xùn)更加深刻直觀，達(dá)到降低培訓(xùn)費(fèi)用、縮短培訓(xùn)周期、提高培訓(xùn)效率、增強(qiáng)培訓(xùn)效果的目的;考核模塊則通過編制具有針對性的試題庫，為裝備維護(hù)保養(yǎng)人員提供必要的測試，使其快速掌握相關(guān)知識。

3.5 管理模塊

管理模塊構(gòu)建數(shù)據(jù)管理和用戶管理功能，實(shí)現(xiàn)添加、刪除和修改三項(xiàng)基本功能。數(shù)據(jù)管理功能使得裝備維修保障系統(tǒng)在后續(xù)使用中可以不斷補(bǔ)充、剔除以及修改裝備技術(shù)資料、履歷信息、學(xué)習(xí)資料等信息，不斷完善系統(tǒng)的各項(xiàng)內(nèi)容。用戶管理功能主要通過區(qū)分系統(tǒng)管理人員和維護(hù)人員給予其相應(yīng)的權(quán)限，從而達(dá)到管理者管理維護(hù)系統(tǒng)，維護(hù)人員學(xué)習(xí)使用系統(tǒng)的功能。

4? 結(jié)語

大力發(fā)展高技術(shù)含量、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、功能豐富的新型裝備，是當(dāng)前國內(nèi)外軍事裝備研究的重要方向，新型裝備在各項(xiàng)軍事行動中發(fā)揮著無可替代的重要作用。現(xiàn)代化的裝備維修保障技術(shù)明顯落后于裝備發(fā)展，研究裝備維修保障系統(tǒng)對于裝備的使用和維護(hù)具有重要的戰(zhàn)略意義。IETM作為數(shù)字化的裝備技術(shù)手冊必然掀起由紙質(zhì)技術(shù)手冊過渡為電子技術(shù)手冊的革命，構(gòu)建基于IETM技術(shù)的、科學(xué)合理的裝備維修保障系統(tǒng)有助于提高裝備維修使用效率，改善維護(hù)保障方式方法，為操作維護(hù)人員提供更為科學(xué)有效的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。裝備維修保障系統(tǒng)研發(fā)與使用，將對裝備維修保障人員產(chǎn)生積極有效的指導(dǎo)作用，為裝備發(fā)展及維修保障工作提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)依據(jù)，具有重要價(jià)值。

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