基于S1000D標準的飛機技術出版物結構化方法研究

魏嚴鋒，喬琳君

（1.中航西飛民用飛機有限責任公司 客戶服務中心，西安710089）

（2.西安航空職業技術學院自動化工程學院，西安710089）

0 引 言

交互式電子技術出版物（Interactive Electronic Technical Publication，簡稱IETP）是采用標準化的數字格式的電子化技術出版物，具有屏幕顯示、交互、互操作的功能［1-2］。目前IETP在航空、船艦、兵器等復雜裝備領域得到了廣泛應用［3-5］，提高了復雜裝備維護維修質量、效率，降低了維護維修運營成本。以往紙質出版物費力耗時、不便攜帶、更新實效性差，引入并使用基于結構化的IETP能夠很好地解決上述問題。

基于S1000D標準的IETP以數據模塊（Data Module，簡稱DM）為單元，技術出版物數據使用XML作為介質進行描述，通過公共資源數據庫（Common Source Data Base，簡稱CSDB）對所有數據、信息進行管理，其唯一標識為數據模塊編碼和其他元數據［6］。技術出版物的結構化不僅可以實現數據交換的跨平臺和跨系統，還使得信息發布的方式更加多樣化。目前國外主要民用飛機制造商（波音、空客）均建立了基于S1000D標準等相關國際規范的交互式技術出版物編制、管理和發布系統［7-8］，可以提供在線交付、瀏覽和下載，不僅提高了航空制造商的技術出版物編制效率和其產品的市場競爭力，而且提高了航空公司運營和維護效率，降低了運營成本。國內，早在2007年，李宗亮等［9］就對基于S1000D的IETM技術進行了研究，此后其他研究人員相繼開展了航空出版物各領域的相關研究并取得了一定成果［10-17］；高懷亮等［17］通過分析S1000D標準，對航空裝備維修企業的技術資料進行了編碼，實現了維修技術要求、維修資源、維修項目等有效的關聯管理；蔣啟梅［18］在研究S1000D的基礎上，設計并開發了直升機交互式電子培訓手冊系統，有效地解決了傳統紙質保障手段的缺陷，提高了培訓效率。

波音MPT系統是波音公司為客戶提供的符合ATA 2200標準和S1000D標準（B787）的交互式技術出版物系統，主要用于波音系列飛機的維修類技術出版物的查詢，既可單機使用，也可安裝到Web服務器上通過互聯網方式訪問。波音MPT系統的主要定位是一個航空公司維修類技術信息查詢和管理平臺，主要服務于航空公司的系統維修工程師、結構維修工程師、培訓教員、航材管理工程師和維修計劃工程師。

MA 700飛機目標著眼于全球市場，在技術出版物方面達到國際先進性是非常必要的。同時，對于飛機運營商和相關維修機構而言，采用結構化思路編制的IETP作為技術出版物的高端產品，由于其具有紙質出版物無可比擬的優點，已成為執行維護任務的有力工具，能使用戶完成維護任務的效率大幅提升，因此在降低運營成本、提高運營效率方面作用非常明顯。對于技術出版物的監管方——中國民航局而言，采用結構化思路編制的IETP形式的技術出版物更便于獲得和使用查閱，數據唯一化程度高，利于局方提高審查質量和效率。正是基于以上優勢，飛機制造商制作并向用戶交付IETP已成為航空業界的共識和發展趨勢，是飛機支援保障的必要條件之一。相較波音、空客，國內民用航空IETP的發展和應用尚處于初級階段，還需更多的標準結合實踐，不斷趕超國外主流制造商；對于使用高水平國外飛機的國內民用飛機用戶而言，對結構化技術出版物的需求更加迫切。因此，在MA 700研制過程中，必須同步開展出版物結構化研究，規劃交互式技術出版物編制、管理和發布平臺，實現技術出版物內容一次生成、多次使用以及網絡在線服務。

本文選取S1000D作為結構化標準，結合MA 700飛機技術出版物進行業務規則制定，分析技術出版物模塊化拆分方法，并通過XML編輯工具實現文檔的結構化轉換。

1 結構化總體流程

基于S1000D標準的MA 700飛機技術出版物結構化總體流程，如圖1所示。

圖1 技術出版物結構化方法的總體流程Fig.1 The general flow of the technical publication structured method

（1）結構化標準的確定。出版物標準是結構化的核心，先進且適用的標準不但可以實現創建和管理技術出版物的結構化，還可以實現數據交換的跨平臺和跨系統，使得信息傳遞更加有效、發布方式更加多樣化。

（2）業務規則制定。業務規則的確定離不開對擬用標準的研究和裁剪，同時也是產品IETP功能的最終體現。前期明確的業務規則輸入，既有利于規范出版物的編寫、管理和發布，也從業務方面全面響應電子技術出版物交互式的需求。

（3）DMRL制定。數據管理需求清單（Data Management Requirement List，簡稱DMRL）包含項目所需的數據模塊/出版物模塊，以統一規劃該項目CSDB的信息內容。通常在項目研制階段開展DMRL的制定工作，因其可作為產品采購合同的一部分，使客戶和承制商就技術信息生產和交付的工作范圍達成一致，同時有利于主承制商與分承制商之間的職責約定，即將主承制商委托分承制商生產的數據模塊羅列其中。

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（4）技術出版物的模塊化拆分。基于既有的線性技術出版物資料和制定的DMRL清單，從業務上將技術出版物進行模塊拆分，劃分適當的粒度。

（5）出版物文檔結構化轉換。利用專業的XML編輯工具將飛機技術出版物按照數據模塊顆粒化需求、制定的業務規則及標準（經裁剪）的Schema結構，轉化為高度結構化的電子手冊。

2 結構化方法

2.1 結構化標準的確定

S1000D規定了航空航天和國防業中技術出版物的創建、管理和維護。ATA Spec 2300是由ATA e-Business Program制定的民用航空行業規范，旨在為民用飛機飛行運行類技術內容的管理、配置和交換提供一套簡明的信息標準和指南。

S1000D規范針對的主要業務領域是維修維護，ATA Spec 2300規范針對的業務領域是飛行運行。ATA Spec 2300規范采用了與S1000D規范一致的以數據為中心的數據管理理念，并在其信息模型中“借用”了一些適用的S1000D概念和機制。基于ATA Spec 2300規范與S1000D規范在頂層設計上的相似性，一種利用既有S1000D編制和管理系統生產符合ATA Spec 2300規范數據的方案呼之欲出，即改造ATA Spec 2300規范的信息模型，使其在結構上與S1000D規范的信息模型完全一致，并以S1000D信息對象的標識和狀態信息取代ATA Spec 2300信息對象的狀態信息，從而達到基于既有S1000D編制和管理系統的功能來編制、管理和發布ATA Spec 2300數據的目的。

因為所專注的業務領域不同，所以兩者的數據模塊/出版物模塊之狀態部分均包含各自特定的業務信息，建議MA 700飛機技術出版物維修類出版物內容沿用S1000D規范信息模型，飛行運行類技術內容采用改造后的ATA Spec 2300規范信息模型。

2.2 業務規則制定

2.2.1 業務決策點決策

S1000D 4.2版本在之前版本575個決策點的基礎上刪減了148個決策點，剩余427個決策點，涉及產品定義、維護理念和運營概念、安全、業務流程等10大類。MA 700飛機技術出版物可根據實際業務需求對427個決策點進行決策，確定MA 700飛機技術出版物業務規則，用于指導后期出版物XML編寫并更好地實現IETP，示例如圖2所示。

圖2 業務決策點決策示例Fig.2 Examples of business rules decision points

2.2.2 Schema選擇和改造（1）Schema選擇

S1000D定義了常用數據模塊類型的Schema模式，如圖3所示，模式包含通用層和信息層信息要求，通過Schema劃分出數據模塊類型包括：描述類（Descriptive）、程 序 類（Procedural）、故 障 類（Fault）、操 作類（Crew/Operator）、維 修 計 劃 類（Maintenance Planning）等［19-21］。

圖3 S1000D狀態段結構Fig.3 Status section structure of S1000D

S1000D對于這些Schema的定義允許針對具體業務進行選擇和修訂。Schema設計的首要工作是對各Schema進行分析，進而進行修訂，使其滿足MA 700飛機技術出版物的業務需求，主要由兩種方式進行修訂：一種是直接去掉Schema中不必要的標簽；另一種是通過定義業務規則（Business Rules），限制標簽的使用和屬性的取值。這是一個復雜而重要的工作，需要業務人員和IT人員共同參與。例如MA 700飛機項目規劃維修類手冊23本，擬采用的xsd類型包括proced.xsd，descript.xsd，wrngdata.xsd，ipd.xsd，schedul.xsd，fault.xsd等。

（2）Schema改造

改造ATA Spec 2300一方面是基于既有S1000D編制和管理平臺的功能來編制、管理和發布飛行運行類數據的目的，另一方面，在改造的同時，選擇適用的ATA Spec 2300的schema類型，并根據需求進行裁剪，以符合MA 700業務需求。例如，MA 700飛機針對飛行運行手冊部分內容具有局方批準需求，在保留S1000D schema關于數據模塊和狀態段結構的同時，保留ATA Spec 2300 DM狀態內容中的approval信息。改造后的運行類數據狀態段結構如圖4所示。

圖4 改造后的運行類數據狀態段結構Fig.4 Modified status section structure of flight operations data

根據手冊類型和內容需求，選擇正確的Sche‐ma，并在既定的業務規則上使用其中的元素、屬性，將出版物經過基于S1000D標準的編制和管理系統發布成冊，如圖5~圖7所示。

圖5 結構化數據模塊PDF發布示例1Fig.5 PDF publishing examples of structuring data module 1

圖6 結構化數據模塊PDF發布示例2Fig.6 PDF publishing examples of structuring data module 2

圖7 結構化數據模塊PDF發布示例3Fig.7 PDF publishing examples of structuring data module 3

2.3 DMRL制定

S1000D標準規定DMRL制定原則：

（1）DMRL只能包含數據模塊/出版物模塊，不得包含圖形/多媒體對象、意見單、DML等其他CSDB信息對象。

（2）DMRL不應包含其所含數據模塊/出版物模塊的版本信息。

（3）在多方協作的項目中，DMRL應包含所列數據模塊/出版物模塊的責任方信息。

（4）DMRL中所列的數據模塊/出版物模塊只能出現一次，即一個數據模塊/出版物模塊編碼不得在DMRL中重復出現。

2.4 技術出版物的模塊化拆分

整篇的線性技術出版物無法直接進行結構化，故技術出版物需要進一步模塊化拆分，通常模塊化拆分需要業務人員和IT人員共同完成。文檔的模塊化拆分應遵循如下原則：

（1）專業分工原則。即文檔數據模塊劃分既要符合出版物劃分和文檔使用者專業分工的要求，還要兼顧文檔內容的重用。

（2）完整性原則。文檔模塊是自包含的，一個文檔模塊可以描述一個完整的技術信息或狀態。

（3）可重用原則。文檔模塊應盡可能是一個可重用的技術出版物單元。在保證信息完整性的前提下，文檔模塊應盡可能獨立和粒度適中，不應包括多個相關性小的技術描述。

2.5 技術出版物的結構化轉換

結構化轉換是將按照模塊化劃分的文檔內容通過專業的XML編輯工具，按照定義好的Sche‐ma，轉換成相應的XML文件。推薦使用專業的XML編輯工具，如PTC Arbortext Editor，功能強大、操作方便，更適合于實際應用，其支持創作格式化和經過嚴格的有效性驗證的XML文檔，提供“所見即所得”預覽功能，高度優化了基于S1000D標準文檔的編輯過程，可內置Schema以支持XML驗證和業務規則檢查［21］，支持別名映射和編寫樣式設計等諸多功能。總之，選擇XML編輯工具要兼顧專業化和易用性，提高結構化的XML文件編寫效率。

MA 700飛機技術出版物體系非常龐大，每一類的結構化轉換都需遵循結構化方法的基本步驟，進行詳細地模塊化拆分及結構化轉換，未來仍有很多工作需要開展。

3 結 論

本文提出的基于S1000D標準的MA 700飛機技術出版物結構化設計方法，明確了具體結構化流程、方法、示例和轉換方式，并給出了飛行運行信息數據結構化方法，為MA 700飛機IETP業務規則標準制定和系統建設實施提供了業務支持，將有力推動MA 700飛機技術出版物實現“一次生成，多次使用”，使MA 700型號技術出版物編制、管理和交付達到國際先進水平。