交互式电子技术手册(IETM)规范体系分析

吴国东 刘巍 黄牛 解洪成

（1.武汉第二船舶设计研究所，武汉；2.江苏科技大学，江苏 镇江 212003）

1 引言

交互式电子技术手册(Interactive Electronic Technical Manual，简称IETM)，是借助计算机技术、信息技术和网络技术，为改善纸质印刷出版的技术手册(Technical Manual，简称TM)的保存、传送和管理，尤其是补充TM培训功能不足而开发的信息化产品。

IETM 的概念和技术是在军事装备的使用和维修实践中，在分析和跟踪用户需求的过程中产生和发展起来的。IETM 起源于美国海军，1986年列入美国海军数字化目标计划，并且也是美国空军的“综合维修信息系统(IMIS)”中重要组成部分。美国海军十分重视IETM在海军中的应用调研，先后发布了IETM指南、过程计划和使用调查报告[1-3]。

IETM 不仅在军队中使用，而且得到国际产业界的普遍重视。欧洲在民航飞机开发电子技术出版物的实践基础上，提出了交互式电子技术出版物(Interactive Electronic Technical Publication，简称IETP)要求。IETP是在纸质出版物电子化的过程中发展起来的，IETP要求既能出版纸质技术手册(TM)，又能使用电子显示。

在IETM的发展和应用中，技术规范是最为关键的问题。技术规范决定着IETM的技术结构、开发方法、开发效果以及产品的一致性。因此，本文重点对此进行讨论。

2 国际上两种IETM格式规范体系

2.1 IETM技术规范体系的三个层次

目前在国际上IETM已经有比较完整的规范体系，并且一直随着用户需要和技术进步在不断发展。IETM技术规范体系包括三个层次(见图1)。

⑴ 核心规范(规定装备采办与交付的数字化政策)；

⑵ IETM 格式规范(规定开发 IETM 的技术和管理要求)；

⑶数据格式规范(规定信息表示的数字化要求)。

图1 IETM规范体系三层次

其中，IETM格式规范是为了统一 IETM的内容、功能、显示和信息结构等开发要求，规范合同采购、质量保证、验收、交付以及使用和维护管理活动。格式规范用于 IETM，可以确保IETM程序的一致性，以及众多承包商 IETM数据库开发的一致性。

2.2 IETM格式规范两大体系

当前IETM格式规范在国际上分为两大体系(参见图 2)：⑴美国军用标准(简称“美标”)的MIL-PRF-87268和 MIL-PRF-87269[5-6]；⑵欧洲航空航天与国防工业委员会(ASD)标准的(简称“欧标”)S1000D[4,7]。

两种标准由于采用了完全不同的原理、信息结构和交互技术，各有其优点和缺点，有不同的适用范围，是本质上完全不同的两个体系[8]，目前仍在并行发展。国内也有文章[9]认为 “目前，国际上有关IETM的标准很多。其中，影响最大、应用最广泛的主流标准是美国军用系列标准和欧洲的S1000D。”“美国军用的MIL-PRF-87269A等IETM标准与ASD S1000D标准之间有着本质区别。”“两种途径各有优缺点。”

图2 IETM格式规范体系两大体系

3 两种IETM格式规范体系的技术方法比较

IETM 是将文本、图形、表格、对话框、动画、音频和视频等基本信息，以数字化形式按照特定的结构组织起来，通过设定的显示方式向用户发布，并具有不同程度的交互功能。目前，两种IETM格式规范体系的本质区别在于它们关注的重点及其不同的实现机制：美标更加关注IETM产品的开发，欧标更加关注 IETM的内容管理。以下分别从基本单元、信息结构、发布方式、交互能力、适用级别以及开发方法等六个方面分析它们的区别，参见表1。

表1 两种IETM格式规范体系的技术方法比较

3.1 基本单元不同

能够作为IETM技术内容的组成部分、具有独立完整意义并能单独保存的最低层次信息对象，称为 IETM 信息的基本单元。基本单元是IETM 的最小信息对象，信息结构则是使用基本单元构建IETM的架构，各种信息对象之间的逻辑关系由信息结构来定义。

⑴美标87268/87269

由文本、图形、表格、对话框、动画、音频和视频等6类信息对象作为基本单元。以它们作为基本单元，既可减少冗余信息，也便于构建具有交互机制的节点模板[5-6]，以便按非线性结构来构建不同类型的特定主题信息。基本单元之间无冗余信息，同样的内容一次创作可多次重用。

⑵欧标S1000D

数据模块(DM)是S1000D规定的基本单元，而文本、图形、表格、对话框、动画、音频和视频等信息则是DM的下一层次单元信息[4]。一个数据模块指的是一个独立的数据单元，用来描述装备的一部分完整信息，是描述信息的最小单元。各个数据模块之间使用数据模块编码(Data Module Code，DMC)相互区分，可以利用此编码管理整个产品的所有数据模块。DM之间可以做到无冗余，同样内容的DM创作一次可多次重复使用，但它不能避免在DM内部下一层次单元信息的冗余性。

3.2 信息结构不同

⑴美标87268/87269

美标采用具有两层结构的内容数据模型(Content Data Model，简称 CDM)作为IETM的信息结构(参见图3)，它是美标体系中实现用户交互功能的基础[5-6]。CDM 是一种具有内容过滤机制的非线性结构，也称为“面向对象的信息结构”。CDM的第1层为基本信息层，用六种基本单元作为技术内容的“基本元素”，由三种结构元素(内容过滤元素、链接元素和模板元素)构成具有不同内容过滤机制的五种节点模板(参见图4和图6)。第2层为特定内容层，采用基本信息层已经定义的节点模板，按照装备基层级维修所需要的信息和交互性要求，构建了四类武器系统技术信息模型：描述信息、任务信息、故障信息以及零件信息。这些模型能满足用户在使用和维修中对IETM的需求。

⑵ 欧标S1000D

S1000D采用以数据模块(DM)为基础，在公共源数据库(Common Source Data Base，简称CSDB)的信息集(Information Set，简称IS)中统一管理，发布时以出版模块(Publication Module，简称PM)为输出的线性结构。由于IETM要兼顾两种发布方式—纸质出版物和电子显示方式，它们在结构上必须采用符合纸质出版物的那种线性结构，也称为“面向文件的结构”。它具有两种线性关系：其一，组成DM的文本、图形、表格等信息是按线性顺序连接。其二，出版模块(PM)由DM 按线性关系顺序连接(参见图 5)。所以说“手册结构更类似于纸质手册”。

图3 内容数据模型(CDM)的两层结构

3.3 发布方式不同

⑴美标87268/87269

在IETM的五个级别中，第1～2级的线性结构完全符合纸质出版物，但没有交互性。第3级也是线性结构，但具有较弱的交互性。第4～5级采用非线性结构，具有较强的交互性，但不能按照纸质出版物的结构打印出版。由于美标是以规范第4～5级IETM为主，因此发布方式只能是电子显示方式，不能提供纸质出版物的全文打印，但可以打印当前显示的内容。

⑵ 欧标S1000D

S1000D要求IETM兼顾两种发布方式—纸质出版物(TM)和电子显示方式(IETP)，因此它能提供纸质出版物的全文打印(如PDF格式)，但其中的动态信息不能打印。它也提供交互性较弱的IETP这种电子显示方式。

3.4 交互能力不同

⑴美标87268/87269

美标的内容数据模型(CDM)通过五种节点模板，通过不同的内容过滤来响应用户需要。通用节点模板是一种通用型复合结构(参见图6)，由它构建图 4的其它 4种(备选/序列/条件/循环)节点模板。通过内容过滤元素(包括前置条件和后置条件)，提供访问节点技术内容的进入和退出机制。在可选的节点信息中只有符合前置条件的被显示，显示后按照后置条件决定后续行为。这种借助过滤元素导向“分叉”节点信息的复合结构，是实现交互的基础。

图4 CDM基本信息层的结构

图5 数据模块DM、信息集IS和出版模块PM

图6 IETM的通用节点模板

⑵ 欧标S1000D

图7 S1000D的过程数据模块(PDM)设想

与美标的内容数据模型(CDM)提供的交互能力相比，S1000D的交互能力较弱。为了解决IETP的交互性，S1000D编制者提出了过程数据模块(PDM)的设想(参见图7)。该设想基于以下两点：①S1000D 数据模块(DM)和公共源数据库(CSDB)；②MIL-PRF-87269A的交互性方案。也就是说，它要以DM为基本构件来实现美标的交互机制。但是由于 DM 相互不能嵌套(oppose to nesting) ，用DM构成类似MIL-PRF-87269A的交互性方案尚未实现，目前是在DM内部借助外部逻辑引擎实现交互式故障诊断。

3.5 开发过程不同

⑴美标87268/87269

按美标87268和87269开发IETM，首先应根据需求确定结构要求，然后创作编制各个基本单元，是自顶向下的开发过程。比如选择特定内容层的主题信息类型，按照各类型的信息结构，分别进行信息单元的创作和结构元素的设置。虽然可以在开发 IETM 之前先准备信息单元的素材，IETM内容的准备是不能脱离待开发的IETM信息结构要求的，信息单元的识别码可以有也可以没有。

⑵ 欧标S1000D

S1000D关注的是装备技术手册的内容管理，DM是内容管理的基础。按照S1000D开发IETP的顺序是：首先根据产品需要创作 DM，即按照信息集(IS)的分类要求来准备 DM(参见图 5)；然后按出版模块(PM)要求来使用已创作好并附加了识别码的DM(参见图 5)。S1000D要求在全寿命周期中通过公共源数据库(CSDB)管理DM，必须为DM编制识别码(DM Code，简称DMC)。确定所需的信息集、编制DMC和依据各类DM的Schema创建技术内容是 S1000D中最重要的工作。一个产品所有的DM和PM都被存储在CSDB中，可通过数据模块编号、信息种类以及其他的元数据信息以目录或搜索的方式将信息对象从CSDB中检出，以满足用户开发IETP的需要。

4 结论

IETM在发展过程中逐步形成为一个在概念、技术、管理和应用上十分完整的体系，主要体现在：⑴具有增值的使用特性；⑵需要依据统一的规范；⑶需要借助专门的开发平台。在这三点中，核心问题是技术规范的适用性与成熟性。

美标87268/87269的技术方法来自长期实践，有坚实基础，成熟可靠，微调式的维护更新方式也有利于IETM开发平台的成熟性。欧标S1000D在技术方法上仍然有待发展和完善，尤其是交互机制方面，其开发平台也尚未成熟。因此目前两个体系有各自的应用空间，应当继续并行使用。而能否将两者优点相结合形成更适合我国国情的规范，对我国IETM行业来说也是一项艰巨的任务。

[1] Interactive Electronic Training Manual (IETM) Guide(First Edition)[M]. [美] Published by the Defense Systems Management College, 1999.

[2] Interactive Electronic Technical Manual (IETM)Process Plan. [美]Naval Sea Systems Command(NAVSEA) / Space & Naval Warfare Systems Command(SPAWAR).

[3] Survey of Interactive Electronic Technical Manuals Used for Training and Education. [美] ADA307006. A 1996.

[4] ASD S1000D, International Specification For Technical Publications Utilizing A Common Source Data Base [S] Issue 4.0, 2008.

[5] MIL-PRF-87268A. MANUALS, Interactive Electronic Technical -General Content, STYLE,FORMAT, AND USER-INTERACTION REQUIREMENTS[S]. 1995.

[6] MIL-PRF-87269A. Data Base, REVISABLEInteractive Electronic Technical Manuals [S]. 1995.

[7] Ryan Augsburger & Thomas Malloy, S1000D Intermediate [R]. 2009 S1000D User Forum. 2009. 10.12- 2009.

[8] Don Reynolds. ManTech Advanced Systems International, Inc. Interactive Electronic Technical Manual (IETM) Standards and Classes.2000.

[9] S1000d中国网. IETM标准化研究. 2008.