高萬(wàn)春，張銳麗，吳為團(tuán)

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空裝備保障指揮系，山東 青島 266041)

0 引言

交互式電子技術(shù)手冊(cè)(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)是用于復(fù)雜武器系統(tǒng)或設(shè)備診斷和維修的信息數(shù)據(jù)包。它通過(guò)人機(jī)交互的方式為維修保障人員快速提供準(zhǔn)確的信息，并以最優(yōu)化的方式顯示在電子屏幕上，提高裝備使用和保障的效率。復(fù)雜裝備的IETM往往包含大量的技術(shù)圖形。為提高電子化圖形的使用效率，系統(tǒng)一般采用CGM(Computer Graphics Metafile，計(jì)算機(jī)圖形元文件)智能圖形格式，通過(guò)圖形熱區(qū)進(jìn)行信息交互以查看技術(shù)細(xì)節(jié)。但是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、幅面很大的饋線(xiàn)圖，簡(jiǎn)單的人機(jī)交互與細(xì)節(jié)展示很難幫助維修人員進(jìn)行有效的原理分析，從而影響故障隔離的效率和成功率。

先進(jìn)的IETM應(yīng)該集成復(fù)雜電路的饋線(xiàn)系統(tǒng)分析功能，能夠根據(jù)用戶(hù)的操作，快速地生成線(xiàn)路的饋線(xiàn)走向、電路接線(xiàn)關(guān)系圖、電纜接線(xiàn)表、插針連接圖等內(nèi)容，從而減少排故時(shí)查找設(shè)備布線(xiàn)的時(shí)間，提高工作效率，這對(duì)跨頁(yè)顯示的復(fù)雜電路尤其重要。交互式的線(xiàn)路分析與故障隔離也是IETM區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，同時(shí)也是IETM開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。

1 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)技術(shù)研究

1.1 IETM 數(shù)據(jù)流程

S1000D是一個(gè)以通用資源數(shù)據(jù)庫(kù)(Common Source Data Base，CSDB)為核心來(lái)創(chuàng)建技術(shù)文檔的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前已成為規(guī)范航空、航海、陸地裝備技術(shù)出版物的影響最大的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它適用于規(guī)范任何軍用或民用的海陸空交通工具和裝備IETM的創(chuàng)作，目前最新版本是2012年發(fā)布的4.1版。

按照S1000D標(biāo)準(zhǔn)，IETM的開(kāi)發(fā)主要包括制定項(xiàng)目規(guī)范、確定信息集以及信息粒度、編制項(xiàng)目數(shù)據(jù)模塊需求列表、編制數(shù)據(jù)模塊及技術(shù)插圖等相關(guān)信息對(duì)象、CSDB內(nèi)容管理、出版物發(fā)布等環(huán)節(jié)，其數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 基于CSDB的IETM數(shù)據(jù)流程

圖1中，CSDB是數(shù)據(jù)流程的核心，它是一個(gè)通用的、海量的數(shù)據(jù)信息集合，一般選用具有完備的并發(fā)、事務(wù)和安全控制機(jī)制的大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)。CSDB主要存儲(chǔ)以下內(nèi)容:

(1)數(shù)據(jù)模塊DM(Data Model):數(shù)據(jù)模塊是由裝備或其部件的描述、程序、操作數(shù)據(jù)組成的獨(dú)立信息單元。根據(jù)信息類(lèi)型的不同，S1000D規(guī)范將裝備維修保障領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)定義為描述信息、故障信息、饋線(xiàn)信息、維修程序等多種類(lèi)型，并定義其XML Schema/DTD，即數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)規(guī)則，從而保證了CSDB中數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與通用性。

(2)多媒體對(duì)象:多媒體對(duì)象包括圖形、圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)、3D模型、混合類(lèi)型(如 PDF文檔、Word文檔)等格式，IETM通過(guò)圖、文、聲等的多方位展示與人機(jī)交互，改變紙質(zhì)技術(shù)手冊(cè)單調(diào)的表現(xiàn)形式。在CSDB中，每個(gè)多媒體對(duì)象都被分配一個(gè)唯一的信息控制碼，IETM系統(tǒng)通過(guò)該標(biāo)識(shí)對(duì)多媒體對(duì)象進(jìn)行組織、控制與訪(fǎng)問(wèn)。

(3)出版物模塊:裝備的技術(shù)資料按一定的業(yè)務(wù)規(guī)則劃分為龐大數(shù)量的數(shù)據(jù)模塊和對(duì)象存儲(chǔ)在CSDB中，出版物模塊通過(guò)引用數(shù)據(jù)模塊、多媒體對(duì)象、其它出版物模塊定義一個(gè)出版物的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。出版物模塊是針對(duì)內(nèi)容進(jìn)行組織的，它以XML格式存在。

1.2 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)信息集

信息集是從技術(shù)資料編制的角度出發(fā)，明確規(guī)定了技術(shù)信息的用途、范圍和深度。它作為一種方法，在項(xiàng)目的規(guī)劃階段，輔助項(xiàng)目規(guī)劃人員從總體上理清需要?jiǎng)?chuàng)作哪些數(shù)據(jù)模塊，并制定本項(xiàng)目需要的數(shù)據(jù)模塊列表。信息集包含通用信息集、航空專(zhuān)用信息集、陸地與航海專(zhuān)用信息集3類(lèi)。其中，饋線(xiàn)數(shù)據(jù)作為通用信息集中的基本類(lèi)型，適用于所有的武器裝備，主要用于技術(shù)熟練的維修人員對(duì)裝備的電子系統(tǒng)進(jìn)行故障分析和維護(hù)。饋線(xiàn)數(shù)據(jù)信息主要包含如下內(nèi)容:

(1)概述信息:介紹饋線(xiàn)數(shù)據(jù)信息集的目的、用途、結(jié)構(gòu)、格式等內(nèi)容。

(2)描述信息:說(shuō)明電氣系統(tǒng)標(biāo)識(shí)、連接裝置、導(dǎo)線(xiàn)、套管、導(dǎo)體等內(nèi)容。

(3)電氣標(biāo)準(zhǔn)施工:包括端子排、連接裝置和套管、屏蔽點(diǎn)、接地點(diǎn)以及配線(xiàn)等的準(zhǔn)備、安裝等工作。

(4)線(xiàn)路圖:包括電路圖、布線(xiàn)圖、交互式索引等線(xiàn)路信息。

(5)電氣設(shè)備信息:名稱(chēng)、件號(hào)、功能描述、安裝位置、圖示以及適用性等信息。

(6)導(dǎo)線(xiàn)數(shù)據(jù):標(biāo)識(shí)、配線(xiàn)、色標(biāo)、長(zhǎng)度、插頭、插針、適用性等信息。

此外，還包括電氣設(shè)備和面板的安裝位置圖、電氣標(biāo)準(zhǔn)件信息、導(dǎo)線(xiàn)的標(biāo)識(shí)、長(zhǎng)度、插頭、插針等內(nèi)容。

1.3 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊

饋線(xiàn)信息模塊用于描述線(xiàn)路相關(guān)信息，如導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)束、連接器、導(dǎo)線(xiàn)材料等信息，借助這些數(shù)據(jù)信息，IETM操作者可以通過(guò)線(xiàn)路圖表、圖形展示等人機(jī)交互與系統(tǒng)分析，完成電子系統(tǒng)的故障隔離和維修。S1000D規(guī)范中饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊采用元素＜wiringData＞表示，其業(yè)務(wù)規(guī)則定義如圖2所示。

圖2 元素＜wiringData＞組織結(jié)構(gòu)圖

＜wiringData＞元素包括 ＜wireGroup＞、＜harnessGroup＞、＜electricalEquipGroup＞、＜standard-PartGroup＞4個(gè)元素，分別用來(lái)描述導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)束、電氣設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)件等相關(guān)饋線(xiàn)信息(詳細(xì)定義可參閱S1000D官方網(wǎng)站http://www.s1000d.org)。對(duì)每一項(xiàng)元素，均包含下層的元素對(duì)電路信息進(jìn)行詳細(xì)描述，以＜wireGroup＞包含的導(dǎo)線(xiàn)信息元素＜wire＞為例，其下層元素包含導(dǎo)線(xiàn)的標(biāo)識(shí)、連接的起始設(shè)備、終止設(shè)備、長(zhǎng)度、顏色等詳細(xì)信息，規(guī)則定義如圖3所示。

圖3 元素＜wire＞組織結(jié)構(gòu)圖

2 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)在IETM中的應(yīng)用

2.1 功能要求

從功能上來(lái)說(shuō)，IETM中的饋線(xiàn)信息適用于工廠(chǎng)的電纜制造、機(jī)上安裝，也適用于外場(chǎng)日常維護(hù)與維修，其功能主要包含如下內(nèi)容:

(1)饋線(xiàn)數(shù)據(jù)信息顯示:在S1000D規(guī)范的IETM中，饋線(xiàn)信息存儲(chǔ)在CSDB中，技術(shù)人員可以根據(jù)當(dāng)前任務(wù)通過(guò)人機(jī)交互方式從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的信息，這些信息以饋線(xiàn)線(xiàn)路圖、針腳列表、電纜列表和導(dǎo)線(xiàn)列表等格式顯示。這些顯示的信息是以當(dāng)前瀏覽的內(nèi)容、當(dāng)前聚焦的任務(wù)為基礎(chǔ)的，如果需要，還可以通過(guò)交互調(diào)出安裝位置圖、針腳布置圖、零部件清單和圖紙注釋等信息。這樣，技術(shù)人員就不再需要從分布在不同手冊(cè)中的大幅面原理圖和海量信息中查找所需的信息，靈活、全面的信息展示方式是IETM的基本要求。

(2)電路分析:饋線(xiàn)信息包含電路分析與故障隔離相關(guān)的所有數(shù)據(jù)。饋線(xiàn)分析系統(tǒng)除了能夠交互顯示文本和圖形等電路信息外，還要能夠快速計(jì)算和分析電路的連接情況，如顯示兩個(gè)設(shè)備之間的電路連接關(guān)系。當(dāng)進(jìn)行故障排除工作時(shí)，可以通過(guò)設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)、電纜等多種方式，快速分析并查找到兩個(gè)設(shè)備之間的電路通路，分析出通路所經(jīng)過(guò)的電子設(shè)備和線(xiàn)路。電路通路以連續(xù)高亮的方式顯示，而無(wú)需逐個(gè)檢修電路中的零部件。

2.2 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)操作模型

饋線(xiàn)數(shù)據(jù)信息集包含大量與饋線(xiàn)數(shù)據(jù)分析與裝備維護(hù)相關(guān)的信息。這些數(shù)據(jù)按S1000D定義的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行組織，形成一系列的數(shù)據(jù)模塊存儲(chǔ)在CSDB中，除了饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊外，還包括技術(shù)信息數(shù)據(jù)模塊、電路圖數(shù)據(jù)模塊等。饋線(xiàn)數(shù)據(jù)操作模型如圖4所示。

圖4 饋線(xiàn)數(shù)據(jù)操作模型

饋線(xiàn)數(shù)據(jù)是信息顯示與電路分析的基礎(chǔ)。一個(gè)電路的饋線(xiàn)數(shù)據(jù)往往包含多個(gè)相互獨(dú)立、又彼此關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)模塊。以某型裝備電路饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊為例，其XML內(nèi)容定義如下:

2.3 關(guān)鍵代碼

在基于B/S結(jié)構(gòu)的IETM中，以存儲(chǔ)在CSDB中的饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊(XML文件)為基礎(chǔ)，在瀏覽器中動(dòng)態(tài)生成并顯示饋線(xiàn)數(shù)據(jù)和CGM格式的電路圖形。除了嫻熟的電路分析基礎(chǔ)和豐富的編程經(jīng)驗(yàn)外，客戶(hù)端CGM圖形的控制與操縱也是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。自WebCGM V2.1標(biāo)準(zhǔn)公布以來(lái)，用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)CGM圖形對(duì)象有了規(guī)范的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)接口。但當(dāng)前主流閱讀器中，不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品在圖形訪(fǎng)問(wèn)方式差異較大。以Arbortext IsoView為例，其圖形操縱的關(guān)鍵代碼如下:

3 實(shí)例分析

某型飛機(jī)的技術(shù)資料中包含布線(xiàn)圖冊(cè)、故障分析手冊(cè)、圖解零部件目錄等上千幅饋線(xiàn)信息圖形及大量相關(guān)數(shù)據(jù)。在按S1000D規(guī)范進(jìn)行IETM創(chuàng)作過(guò)程中，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，通過(guò)VS 2005開(kāi)發(fā)平臺(tái)和Arbortext IsoView閱讀器，對(duì)復(fù)雜電路的饋線(xiàn)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了深入研究，取得了較好的應(yīng)用效果。系統(tǒng)典型操作界面如圖5所示。

圖5 某型飛機(jī)IETM饋線(xiàn)分析界面

裝備饋線(xiàn)信息按項(xiàng)目確定的信息粒度分解為描述信息模塊、饋線(xiàn)數(shù)據(jù)模塊、故障信息模塊等一系列數(shù)據(jù)模塊，存儲(chǔ)在CSDB中。用戶(hù)能夠根據(jù)系統(tǒng)目錄或者當(dāng)前維修任務(wù)交互，加載電路圖。系統(tǒng)自動(dòng)分析當(dāng)前電路的連接關(guān)系，顯示電路信息。

系統(tǒng)中的電路圖、電路內(nèi)容列表、分析結(jié)果3者之間能夠動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)更新。如用戶(hù)點(diǎn)擊圖形中的某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)容列表自動(dòng)更新為該標(biāo)準(zhǔn)件的聯(lián)結(jié)內(nèi)容，分析結(jié)果窗口顯示該標(biāo)準(zhǔn)件的分析結(jié)果，反之亦然。電路相關(guān)的安裝位置圖、插針連接圖、導(dǎo)線(xiàn)信息等附加內(nèi)容可以通過(guò)超級(jí)鏈接彈出窗口顯示。

通路分析功能可以自動(dòng)查找兩個(gè)設(shè)備間的電路通路。電路通路在圖形窗口中以高亮方式區(qū)別顯示。分析結(jié)果窗口則顯示通路的具體連接信息，從而可以通過(guò)通路間設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)列表輔助分析電路，實(shí)現(xiàn)故障排除。

4 結(jié)束語(yǔ)

IETM中的饋線(xiàn)數(shù)據(jù)分析功能對(duì)裝備保障工作具有重要意義，也是IETM發(fā)展的一個(gè)重要方向。國(guó)際上典型的產(chǎn)品有波音公司的Boeing Wiring Illuminator、InfoTrust公司的FlightLine和空客AirN@v系統(tǒng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)發(fā)出成熟的產(chǎn)品以供借鑒。隨著IETM的不斷發(fā)展和研究工作的進(jìn)一步深入，大量的饋線(xiàn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將會(huì)應(yīng)用在IETM中。

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