基于IETM技术的装备三维零部件电子管理手册研究

康兴无，黄顺勇，甑占昌，朱彦青，田 智

（西安高技术研究所 陕西 西安 710025）

在现代的复杂装备保障中，对于较为复杂且精密的装备都要求配备技术手册，其中包括工程图样、设计说明、工艺卡、使用手册、培训手册和维修手册等信息，技术手册中的技术资料既是复杂装备系统的重要组成部分，也是装备保障系统中一项重要的保障要素。作为保障技术资料，能够更加系统规范的存储装备零部件信息。装备三维零部件电子管理手册是基于交互式电子技术 （Interactive Electronic Technical Manual，简称IETM）[1]的三维交互式电子技术手册，对装备零部件进行系统管理，提供完善的零部件信息与零部件的三维图像资料，便于装备使用、维修、人员培训过程中对零部件信息的查看与查询。

1 交互式电子技术手册技术

1.1 交互式电子技术手册的概念

IETM按照美军标MIL-PRF-87269A[2-3]中的定义，IETM是一种专业工具创作在电子屏幕上显示，以数字化形式存在技术手册。它具备以下特点：

1）信息格式和样式得到极大优化，信息更适于在电脑屏幕上显示，易于用户操作和合理理解。

2）用户与技术信息交互性强。IETM技术能在与用户互动基础上提供维修过程向导、技术数据导航、备件供应信息等装备使用过程中相关的帮助。

3）信息元素的互相关联，在电子手册中，由于装备各系统间的相互关联性，用户可通过多种途径访问、查询到所需信息。

交互式电子技术手册是能够大大提高复杂装备系统使用、训练、维修保障效率的技术手段，通过数字化方式对装备的保障工作提供技术支持。是使用人员能够方便快捷的查询装备零部件信息及查看零部件立体结构图。

1.2 IETM的分类及技术特点

IETM数据不同于一般的计算机文件和多媒体数据库，而是把装备的一套文档或手册的信息数据划分成许多信息对象，将其作为基本信息单元存储在数据库中，相互关联的信息数据按照一定的结构存储。存储格式是按照有关技术标准规定的中性格式，完全不依赖某种特定的软件商品。使用与查看时，信息数据可以以表格、文字、图像、图纸、声音、视频等多种形式呈现，用户可以与计算机交互，信息数据相互参引，具有多种查询和导航功能，显示样式遵循统一标准，生动灵活地将装备信息展现在使用者面前。根据不同的内容存储结构、显示方式和集成化程度，通常将IETM分为5类[4]，如表1所示为各类技术的特点，从最基本的Class1，到目前为止研究最前沿的Class5。前两类属于ETM层次，即普通电子技术手册，不具备数据可管理系统的功能、交互式辅助维修的功能等。不同的IETM技术都有自己的特点和适用对象。美国许多的复杂装备配备的电子技术手册处于世界领先水平，属于Class4。国内外已经投入使用的技术文档和技术手册真正属于Class5几乎没有，仍处于研究阶段。

表1 IETM技术分类Tab.1 Classification of IETM technology

随着科学技术的高速发展，IETM技术的发展趋势是与网络技术及与人工智能技术相结合的。文中所开发系统利用IETM技术对某装备包含的零件信息进行存储，将零件三维图像存储于系统之中，方便使用者查看并能更加深刻、快速地熟悉装备零部件信息。提高装备保障的科技水平与基层训练、使用装备的效率。

2 IETM技术在零部件信息管理中的应用

从IETM技术特点及实现功能来看，其在复杂装备中的应用主要在各类手册方面，特别是维修手册方面的应用，因为其涵盖的内容较多，可以将装备的有关数据信息，故障查找与维修方面的全部技术信息集成到数据库中，为使用者提供智能地故障诊断和查找程序，使维修人员方便获得信息支持[5]。文中根据系统实际需要利用IETM技术开发了汽车底盘系统的零部件电子手册。

具有完整功能的电子手册不是简简单单的一份封闭独立的文档或电子文档，而是一个能够提供有关装备使用、维修与训练信息的“动态百科全书”。在维修手册中可将维修指南、零部件信息、零部件三维模型、故障诊断等功能集成，实现与使用者的交互。对于复杂装备的电子手册依据现有的结构数据、技术资料等信息，制作交互式电子技术手册的流程如图1所示。

图1 交互式电子手册制作流程Fig.1 Production flow chart of interactive electronic manual

将收集的各类资料、数据等，依照特定的行业DTD（Document Type Definition，文档类型定义），转换成 SGML文档。由于该文档采用的结构化的文档类型标准，技术信息可以根据DTD分解成基本的信息。将所有信息转换成SGML文档目的主要是：实现数据交换；转换后，便于Web发布；更好管理数据，将文档结构映射成数据库的模式，并将已经分解成信息元素的技术数据，存储到数据库中的技术信息提供给用户。这样能较好的满足用户的需求。数据更新可以在数据库中进行，这样就可以在所有运用中同时发生变化，提高效率。

装备的技术数据，一般都是有很多种形式的，需要用统一的方式将这些技术数据分解成基本的信息组成单元。XML文档[6]的灵活性可以自行定义元素，这为技术信息的分解提供十分便利的方法和途径。在数据分解过程中，需要设计一个特定的文档类型定义（DTD），定义文档的逻辑结构，规范了文档所使用的元素、实体、元素的属性、元素与实体之间的关系。DTD的设计工作比较繁琐，所设计的文档类型必须要适合装备特点的关于标记符的语法规则，其中包括元素名、元素出现的顺序、应具有的属性和实体等。当然在设计DTD之前需要对数据模型进行分析，确定数据之间的关系和组织信息方法，然后绘制DTD图，根据DTD图确定元素名和元素包含的属性以及实体的定义。如图2所示为装备结构的简单DTD图。

图2 装备结构简单DTD图Fig.2 Simple DTD graph of equipment structure

在定义装备信息元素时，可以针对每一个节点进行，而节点的下一级节点可以看作是上一级的属性，也可以看作其组成部分。对于电子手册中的一些辅助信息（如注释、提示等）、视频、音频、图形及文中电子手册所用到的三维模型可以看作是实体。以下列举几段DTD中具有代表意义的几条语句：

//定义系统元素及组成部分

//定义系统元素属性

将装备的所有技术信息用数据模块的形式存放，系统的数据内容就是将传统的纸质文档中以“章、节、段”或“系统、分系统、子系统”结构组织的数据分解成为由单个操作、单个技术信息组成的独立数据模块。同时，还需对分解后得到的各个数据模块内容进行进一步分析，分析其与其它数据模块的关系，并建立链接。

技术信息处理完之后，便可进行“添加标记”工作。可使用编辑软件，编辑IETM系统中所有的数据格式为所需要的文本型技术数据，同时结合编写的样式表，将技术数据转化为所需要的格式并显示。

3 装备三维零部件电子管理手册

将零部件信息整理完成之后，通过应用程序开发，为使用者提供交互的手段，主要有零部件信息浏览、查询、导航本系统创新性的加入零部件的三维模型，对于复杂或重要的用户在浏览零部件系统的同时为了更加直观、形象的了解零部件的结构和形状信息时，就可点击观看零部件的三维模型，以下为某装备系统三维零部件电子管理手册界面截图如图3汽车底盘系统结构、图4传动系结构组成界面、图5部件变速器箱三维模型及信息截面。

图3 汽车底盘系统结构Fig.3 Structure of automotive site system

4 结束语

文中主要是对三维电子管理手册的实现过程和应用进行介绍，首先对电子管理手册中所用到的IETM技术的概念、分类及特点进行了较为详细的介绍。并针对不同类型的IETM技术特点的功能和本系统开发的需求，最后介绍了三维零部件电子管理手册的实现和运用。

图4 传动系结构组成Fig.4 Structure of transmission

图5 零件信息界面Fig.5 Screenshots with parts information

[1]王国恩，汤永涛，厉春生.IETM技术在装备保障中的应用研究[J].科技创新导报，2008（35）:17-19.WANG Guo-en，TANG Yong-tao，LI Chun-sheng.Research on IETM technology apply in the equipment support[J].Science and Technology Innovation Herald，2008（35）:17-19.

[2]MIL-PRF-87269A.交互式电子技术册数据库要求[S].1995.

[3]MIL-PRF-87268A.交互式电子技术册通用内容、样式、格式和交互要求[S].1995.

[4]赖彪，田洪伟.交互式电子技术手册在装备保障信息化中的应用研究[J].科技论坛，2007，18.LAI Biao， TIAN Hong-wei.Research on interactive electronic manual apply in informationize of equipment support[J].Science and Technology Forum.2007，18.

[5]赵鹏.基于装备保障的交互式电子技术手册技术研究[J].装备制造技术，2007（7）:88-90.ZHAO Peng.Research on interactive electronic technique manual technology based on equipment support[J].Equipement Manufactring Technology，2007（7）:88-90.

[6]丘广华.XML编程实例教程[M].北京:科学出版社，2004.