某型武器裝備IETM 的設計與實現

孫春春，涂衛軍，安衛東，李新武

（1.航空工業洪都，江西 南昌，330024；2.空裝駐南昌地區軍事代表室，江西 南昌，330024；3.北京數之行科技有限公司，北京，100043）

0 引言

隨著世界信息化進程的加快，我國通信和計算機網絡飛速發展，國家信息化基礎設施建設有了一定規模，交互式電子技術手冊（IETM）的各種開發技術，如數據庫技術、數據挖掘技術、保密技術、多媒體技術、網絡編程技術、虛擬現實技術都已日趨成熟，為IETM的研究和開發提供了良好的環境和技術條件。隨著計算機技術和信息技術的高速發展，采用新的技術手段取代傳統的工程圖紙和技術資料已經逐步得到實現。

計算機技術特別是計算機多媒體技術的發展，使得沒有相關軍事裝備技術背景的普通人可通過相關的技術手段了解、操作和維護復雜設備成為可能。

IETM 作為一種裝備維修保障信息化的重要技術手段，在歐美國家已經形成了一系列的標準。最新的IETM 技術標準是歐洲提出的S1000D 4.2 國際標準，我國也發布了基于S1000D 的GJB6600 標準。而如何在GJB6600 標準的基礎上建立起IETM 的工業體系，并將之應用到企業乃至軍隊對產品或裝備的維護、維修和培訓上，使得一個沒有經過系統培訓的新人能夠在最短的時間內掌握產品或裝備的應用、維護和維修，還有很長一段路要走。

本項目的研究主旨是實現某型裝備紙質技術手冊的數字化，開發一套具有一定拓展功能的IETM，有效提高使用人員的學習效率和使用訓練水平，提升使用人員對裝備的日常維護保障能力，從而提高裝備的保障能力和戰備能力。

1 總體設計

1.1 需求與功能分析

IETM 是一種按標準的數字格式編制，采用文字、圖形、表格、音頻和視頻等形式，以人機交互方式提供裝備基本原理、使用操作和維護維修等內容的技術出版物。

本項目IETM 具備的基本功能：

1）提供基本原理：按照裝備類型、手冊類型進行導航或關鍵字實現資料檢索。

2）指導操作使用：采用文字、圖形、表格和視頻等多媒體展現形式，利用程序類數據模塊結合交互技術，能夠指導用戶進行裝備使用、維護保養等操作。

3）輔助維修：建立IETM 故障庫，利用故障類數據模塊結合交互技術，通過故障代碼或故障現象描述，為用戶提供故障隔離手段和故障原因分析，輔助用戶對裝備進行維修。

IETM 面向部隊基層級裝備培訓、學習及使用維護，為滿足用戶實際任務需求，減輕履歷信息管理人員的工作負擔，IETM 還需具備以下擴展功能：

1）創建及下發維護/維修任務：用戶可以通過服務器創建裝備維護/維修任務并下發給PAD 終端，PAD 終端會根據任務模板執行任務，并記錄任務數據，任務執行完畢后上傳至服務器電腦。

2）裝備履歷信息管理：服務器電腦中存儲裝備基礎數據，能夠對PAD 終端任務數據進行收集、統計，形成全部裝備的履歷信息，提供篩選、查看、導出功能，方便制造商收集與分析，掌握裝備全壽命周期健康狀況。

3）定檢提醒：服務器電腦能夠為裝備創建定檢計劃，設置定檢周期，提醒用戶執行定檢任務，避免裝備過期維護，影響作戰任務。

1.2 架構設計

本項目IETM 軟件部分由數據管理子系統、數據模塊可視化編輯子系統和數據瀏覽子系統組成。系統架構如圖1 所示。

圖1 系統架構圖

其中，數據管理子系統采用B/S 架構，主要負責管理公共源數據庫（CSDB），在IETM 研制過程中用來控制數據版本、人員權限、數據關系、數據類型、數據結構等；為提高工作效率，數據模塊可視化編輯子系統采用C/S 架構，主要負責提供簡潔的可視化界面，方便用戶對數據模塊進行可視化編輯、數據模塊發布預覽、數據標準符合性可視化校驗等；數據發布子系統集成在數據管理子系統中，供用戶組織出版物結構、管理出版物版本、選擇出版類型并進行發布驗證；數據瀏覽子系統部署在Android 系統PAD 終端中，供用戶對發布的手冊進行可視化瀏覽。

1）數據管理子系統

數據管理子系統采用MCV 架構，主要分為界面層、控制層、數據層，另外還提供了插件模塊和公用模塊。

其中，界面層只處理界面控件的響應和顯示，盡量避免業務及數據處理。設計時盡量模塊化，不同功能的頁面要分開，減少不同空間之間的耦合性。

控制層提供各種處理的方法，接收來自顯示層的數據請求，調用數據層獲得數據，并將處理結果傳遞給界面層和數據層。

數據層只能由總體控制操作，界面層和界面層的分控制不對數據層進行直接操作，在數據層中可以調用解析模塊獲得本地數據。

2）數據模塊可視化編輯子系統

軟件采用分層架構，主要分為展示層、業務邏輯層、數據層等多個不同的層次和模塊。除了三層模塊，它還提供了插件模塊和公用模塊。

其中，展示層只處理界面控件的響應和顯示，盡量避免業務及數據處理。設計時盡量模塊化，不同功能的頁面要分開，減少不同空間之間的耦合性。

業務邏輯層提供各種處理的方法，接收來自顯示層的數據請求，調用數據層獲得數據，并將處理結果傳遞給界面層和數據層。

數據層可以由業務邏輯層獲取。下層為上層提供服務，單向依賴，下層不依賴上層，這樣降低了各層之間的耦合度，保證系統靈活性和擴展性，降低了維護難度。對于下層對上層依賴的方式，可采用逆向依賴反轉。逆向反轉的兩種方式：在下層定義事件或消息，由上層來訂閱；在下層定義抽象類，上層來實現這個抽象類。

2 具體功能模塊設計[1]

2.1 數據管理子系統模塊設計

數據管理子系統分為管理員界面和普通用戶界面，管理員界面可以對系統的一些常用配置進行設置，如各種對象的類型、圖標等。普通用戶界面可以對文件夾、零部件、文件、供應商、部門、人員、材料、物質、警示信息、特征、批、物料清單、物理零部件、維護計劃、工卡、維護任務等進行操作，數據管理子系統功能模塊劃分如圖2 所示。

圖2 數據管理子系統功能模塊

數據模塊可視化編輯子系統用于對裝備IETM數據模塊內容進行可視化編輯、預覽、標準符合性校驗等。其功能模塊組成如圖3 所示。

圖3 數據模塊可視化編輯子系統功能模塊

2.2 數據瀏覽子系統模塊設計

數據瀏覽子系統分為兩部分：Windows 瀏覽終端及Android 瀏覽終端。

Windows 瀏覽終端部署在終端計算機中，供相關人員在資料室計算機上查看裝備電子技術手冊內容；Android 瀏覽終端部署在加固PAD 終端中，供新兵訓練學習、瀏覽裝備電子技術手冊、任務執行人員記錄任務結果及記錄裝備故障信息等。主要功能包括：訪問控制模塊、手冊管理模塊、書架模塊、手冊內容瀏覽模塊、全文檢索模塊、狀態表模塊、任務模塊、數據管理模塊、打印控制模塊、系統設置模塊、幫助模塊及評注反饋模塊。其功能模塊組成見圖4 和表1。

表1 功能模塊設計

圖4 數據瀏覽子系統功能模塊

3 關鍵技術特點

1）目錄導航與內容檢索

IETM 頁面通常由標題欄、目錄區、導航區、內容瀏覽區四部分組成[2]。目錄按章節和主題顯示電子手冊的內容，用戶可通過點擊各個章節和內容主題快速定位需要瀏覽的內容。目錄導航界面見圖5。

圖5 目錄導航界面

用戶也可在搜索界面通過搜索關鍵詞來瀏覽主題內容[3]，會出現搜索列表，如圖6 所示。點擊搜索列表中主題則會跳轉到數據模塊具體內容，如圖7 所示。

圖6 搜索列表界面

圖7 數據模塊內容

2）標準符合性實時校驗

成功開發了IETM 可視化編輯器，并依據相關標準生成符合標準規范的XML 文檔，在IETM 可視化編輯工具中嵌入Schema 可視化校驗模塊，實現了IETM 可視化編輯，標準Schema 文件可實時對生成的IETM 文檔進行符合性實時校驗。當出現不合規項時，編輯工具內置的解析器會自動快速將異常項拋出并定位，清晰明確地提示異常位置及原因。XML 視圖見圖8。

圖8 XML 視圖

3）三維輕量化模型跨平臺顯示

將JT 三維輕量化技術應用于IETM 開發，解決了工業三維模型占據硬盤空間較大、消耗系統內存/CPU/顯存等資源嚴重、終端瀏覽工具多樣化、跨平臺限制嚴格的問題。通過JT 輕量化技術與HTML 技術結合，在有限的資源消耗下實現了工業三維模型跨平臺部署、可視化操作以及流暢瀏覽。三維模型顯示界面見圖9。

圖9 三維模型顯示界面

4）可視化數學公式編輯與顯示技術

在IETM 中引入了latex 數學公式語法，方便用戶更直觀地使用及查看數學公式，代替了以往使用圖片或符號展示數學公式的形式，豐富了公式的展現形式，解決了圖形公式放大失真、展現形式單一的問題。數學公式數據模塊瀏覽界面如圖10 所示。

圖10 數學公式數據模塊瀏覽界面

4 結語

IETM 在降低裝備保障費用，提高工作效率，提高裝備可靠性及維修保障等方面具有顯著優勢。經過幾個月的試用，用戶評價該型武器裝備IETM 使用流程清晰，易于接受，操作簡潔，人機交互良好，延展性強且能兼顧其他武器裝備的數據管理，能夠滿足部隊使用維護需求。