基于S1000D標準的信息描述方法研究

劉艷紅，譚 斌

（中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300）

基于S1000D標準的信息描述方法研究

劉艷紅，譚 斌

（中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300）

技術(shù)的發(fā)展給傳統(tǒng)紙質(zhì)技術(shù)文檔帶來了極大的挑戰(zhàn)，也給技術(shù)文檔的信息化發(fā)展帶來機遇。S1000D標準下的信息描述以數(shù)據(jù)模塊為核心，數(shù)據(jù)模塊采用樹型結(jié)構(gòu)方式最為有效，且數(shù)據(jù)模塊本身在采用了S1000D標準下的數(shù)據(jù)模塊編碼后也可保證其唯一性。以S1000D標準內(nèi)容結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型對比、實例分析等研究技術(shù)文檔內(nèi)容的信息化描述方法，為實現(xiàn)技術(shù)文檔內(nèi)容的信息化描述提供參考。

S1000D標準；信息；數(shù)據(jù)模塊；編碼

1 S1000D與信息技術(shù)應(yīng)用

隨著航空工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，航空技術(shù)文檔已越來越繁多復(fù)雜，如美國F-16戰(zhàn)機的一套紙質(zhì)技術(shù)資料就多達75萬頁[1]，從而造成傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔使用與管理上的諸多問題，如信息交流困難、數(shù)據(jù)重用率低、技術(shù)信息維護費用高等[2]。美國國防部在1985年9月提出開展以實現(xiàn)無紙化為中心的CALS（computeraided logistic support，計算機輔助后勤保障）[3]，并將IETM（interactive electronic technical manual，交互式電子技術(shù)手冊）作為其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展。隨后美國在F-14、F-16和“愛國者”導(dǎo)彈等一系列裝備上試驗電子技術(shù)文檔與紙質(zhì)技術(shù)文檔對比，結(jié)果顯示使用電子技術(shù)文檔可提高設(shè)備維護的成功率，如圖1所示，并降低設(shè)備整個壽命周期內(nèi)的生產(chǎn)運營成本[4-5]。緊隨美國之后，歐洲在20世紀80年代提出了IETP（interactive electronic technical publication，交互式電子技術(shù)出版物）概念并在1986年發(fā)布AECMA S1000D IETP國際標準。S1000D標準的文檔工作組始終致力于使S1000D成為軍民兩用的標準。通過文檔工作組的努力，S1000D標準較其他標準具有以下明顯優(yōu)勢[2]：基于國際認可的中間標準；可降低信息維護費用；允許生成信息的子集以滿足客戶的需要；能使信息在全異構(gòu)系統(tǒng)中傳遞和電子輸出；可從相同數(shù)據(jù)源生成不同輸出形式，以保證數(shù)據(jù)安全；數(shù)據(jù)模塊概念可應(yīng)用于遺傳數(shù)據(jù)；非盈利的，可以以中間格式傳遞和管理數(shù)據(jù)；包含了數(shù)據(jù)的計劃、管理、生成、交換和分配等方面，且可應(yīng)用于不同形式輸出的電子格式。而且S1000D要求IETP應(yīng)用軟件提供有編寫、審核的過程控制，對后期的內(nèi)容更改和版本更新也都有相應(yīng)的控制和策略，并且可以同時發(fā)布成IETM和PDF文檔形式[6]?？梢哉fS1000D的很多方面都優(yōu)于美國軍方的IETM標準，因此AIA和ATA在2005年正式加盟歐洲的IETP國際標準，2005年后出版的IETP標準也由ASD S1000D更名為ASD/AIA/ATA S1000D。美國的F-117A飛機、全球鷹無人機、F-35戰(zhàn)斗機、B787客機等都采用了S1000D標準編寫技術(shù)文檔[3]。

圖1 使用IETM與紙質(zhì)技術(shù)文檔隔離故障成功率的對比Fig.1 Success ratio comparison of fault isolating between IETM and paper-based documents

時至今日，S1000D已成為引領(lǐng)技術(shù)出版物信息技術(shù)發(fā)展的國際通用、軍民兩用的電子技術(shù)出版物標準。

2 S1000D標準下技術(shù)出版物內(nèi)容描述

S1000D標準描述的是離散化的信息，這些離散化的信息被稱為數(shù)據(jù)模塊（DM）。數(shù)據(jù)模塊包含標識與狀態(tài)部分和內(nèi)容部分，如圖2所示。標識部分所包含的元素是描述和控制數(shù)據(jù)模塊的元素，它們不是用于描述信息內(nèi)容，而是用于識別和控制數(shù)據(jù)模塊并提供安全、質(zhì)量和技術(shù)狀態(tài)保證。描述信息內(nèi)容的元素都包含在數(shù)據(jù)模塊的內(nèi)容部分，S1000D標準將出版物內(nèi)容分為描述信息、圖解數(shù)據(jù)、工序信息、人員信息、故障信息、接線信息、維修計劃信息、過程數(shù)據(jù)信息、戰(zhàn)場搶修信息等具體內(nèi)容，并在標識部分的支撐下在CSDB中管理。CSDB中包含多個數(shù)據(jù)模塊，出版物的發(fā)布則是在CSDB中選取要發(fā)布的具體出版物所需的信息按S1000D標準的業(yè)務(wù)規(guī)則進行發(fā)布，如圖3所示。CSDB中存儲的數(shù)據(jù)模塊可被多個出版物使用，這種信息描述方式使得數(shù)據(jù)的重用率大大提高。

圖2 數(shù)據(jù)模塊的結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of data module

圖3 CSDB與出版物和數(shù)據(jù)模塊三者之間的關(guān)系Fig.3 Relationship between CSDB，publication and data module

3 S1000D標準下數(shù)據(jù)模塊及其編碼

3.1 數(shù)據(jù)模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

XML語言描述數(shù)據(jù)時通常采用集合類型、線型、樹形和圖狀結(jié)構(gòu)4種結(jié)構(gòu)類型如圖4所示。集合類型結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)元素關(guān)系最為松散，為從屬關(guān)系；線型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素之間為一對一關(guān)系；樹形結(jié)構(gòu)中的元素之間則是一個對多個的關(guān)系；圖狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的元素之間是多個對多個的關(guān)系[7]。

圖4 常用的4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型Fig.4 Four kinds of data structure

S1000D標準下數(shù)據(jù)模塊邏輯上具有原子性，它是自我包含獨立不可分割的[2]。對于某一個數(shù)據(jù)模塊來講，其自我包含的性質(zhì)決定其與其他數(shù)據(jù)模塊的相對分立性，同時S1000D標準了借助XML Schema來描述數(shù)據(jù)模塊元素的結(jié)構(gòu)如圖5所示[2]，并在制作出版物前要求制作方必須與合同方達成關(guān)于出版物深度和廣度的協(xié)議。由此可見，樹型結(jié)構(gòu)最適合S1000D的數(shù)據(jù)描述方式。為說明S1000D的樹型描述方式，下面以一段程序給出一段工卡的XML描述，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖5 S1000D標準下XML Schema舉例Fig.5 XML schema instance in S1000D

圖6 程序樹型結(jié)構(gòu)Fig.6 Tree structure of program

3.2 數(shù)據(jù)模塊編碼

3.2.1 數(shù)據(jù)模塊編碼結(jié)構(gòu)特點

數(shù)據(jù)模塊是對出版社所需某一完整信息的唯一描述，因此，數(shù)據(jù)模塊本身也需要被唯一標識，S1000D下的數(shù)據(jù)模塊被數(shù)據(jù)模塊編碼（DMC）17到37位字符唯一標識[2]，如圖7所示。

為確保數(shù)據(jù)模塊的唯一性，數(shù)據(jù)模塊的編碼需滿足以下條件：

圖7 某機型的數(shù)據(jù)模塊示例Fig.7 DM example of one aircraft

1）層次分明。數(shù)據(jù)模塊描述的對象指向某具體型號裝備的具體某系統(tǒng)下的某單元組件。這個層次特點反映在型號標識碼、系統(tǒng)區(qū)分碼、系統(tǒng)層次碼3個頂層信息和分解碼/分解差異碼上。其中型號標識碼用2～14個字符指向具體設(shè)備型號，系統(tǒng)區(qū)分碼用1～4個字符指向同設(shè)備下不同系統(tǒng)/子系統(tǒng)，系統(tǒng)層次碼由3組6～9位代碼構(gòu)成，其中，DMC為17位字符時系統(tǒng)區(qū)分碼為6位，DMC為37位字符時系統(tǒng)區(qū)分碼為9位，3組分別為系統(tǒng)代碼、子系統(tǒng)/子子系統(tǒng)代碼、裝配位置代碼；分解碼/分解差異碼中分解碼由2位字符標識，默認為不再分解，若需分解按拆下零件的順序編碼，分解差異碼用1～3位字符描述系統(tǒng)設(shè)計上的細微差異。

2）分類明確。針對設(shè)備的不同維護行為，需要能標識其不同的信息類型。信息碼/信息差異碼用3位字符信息碼描述，針對設(shè)備的不同維護行為，用1位字符信息差異碼代碼定義動作的差異。

3）位置到位。對于不同場合，相同設(shè)備的維護活動也有可能不同，為標識任務(wù)對象的位置和適用場合，需用1位位置碼來描述。

3.2.2 數(shù)據(jù)模塊編碼構(gòu)建過程

在紙質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)模塊的編碼過程中，型號識別碼由裝備部門指定，也可由項目相關(guān)部門指定，經(jīng)注冊后方可使用，圖7中“1B”為北約保障供應(yīng)局提供。系統(tǒng)區(qū)分碼用于區(qū)分同一型號裝備安裝的不同的系統(tǒng)/子系統(tǒng)，例如，圖7中“A”代表一種型號的液壓系統(tǒng)，那么可用“B”標識第2種液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)層次碼可由項目自己提供，也可參照S1000D等標準提供的SNS實例。系統(tǒng)層次碼由3組構(gòu)成：第1組為系統(tǒng)編碼“29”，標識數(shù)據(jù)建模所針對的系統(tǒng)；第2組為子系統(tǒng)/子子系統(tǒng)碼“10”，一般由2位字符表示，前一位為子系統(tǒng)碼，后一位為子子系統(tǒng)碼，如果子系統(tǒng)不再拆分，則子子系統(tǒng)碼為“0”；第3組為裝配位置碼“05”，需要根據(jù)項目要求和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點來進行分配。在系統(tǒng)層次碼后，即圖中“01”處為分解碼，“00”表示不分解，“01”表示第1個拆下來的零件，以此類推。分解差異碼的作用是標識系統(tǒng)的細微差異，這些差異必須不足以改變系統(tǒng)層次碼。信息碼由3位數(shù)字組成，S1000D規(guī)定了詳細的定義，圖7中“253”中“2”代表維護，“53”代表超聲波清洗。信息差異碼僅由1位字符構(gòu)成，它由于定義完成信息碼所代表的行為的不同流程，一般來說，“A”代表第1種流程，“B”代表第2種流程，以此類推。最后是位置碼，其定義在圖7中已明確給出，如果實際情況不在圖7中所解釋的范圍類，則用字母“Z”表示。

概括地說，數(shù)據(jù)模塊編碼為數(shù)據(jù)模塊提供了存儲和訪問的唯一標識，同時描述了數(shù)據(jù)模塊所包含的信息類型和信息的位置，數(shù)據(jù)模塊編碼是在公共源數(shù)據(jù)庫中標識和管理數(shù)據(jù)模塊的前提條件。

4 結(jié)語

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)文檔的出版必將由傳統(tǒng)紙質(zhì)方式向信息化方式過渡。本文以S1000D標準為基礎(chǔ)，研究了采用數(shù)據(jù)模塊進行信息描述的方式，為實現(xiàn)技術(shù)文檔的信息化出版提供參考。如果能結(jié)合數(shù)據(jù)的信息化管理，深入研究技術(shù)文檔信息化出版技術(shù)，必可縮短中國與歐美發(fā)達國家之間技術(shù)文檔出版技術(shù)方面的差距。

[1]杜曉明，甘茂治.裝備保障信息化中的交互式電子技術(shù)手冊（IETM）研究[J].裝備維修保障動態(tài)，2003（23）：1-7.

[2]ASD/AIA/ATA.Issue 4.0.1，International Specification for Technical Publications Utilizing a Common Source Database[S].2009.

[3]徐宗昌，雷育生.裝備IETM研制工程總論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[4]徐宗昌.裝備IETM技術(shù)標準實施指南[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[5]LITMAN E F.CALS-A strategy for business engineering[J].Logistics Information Management，1996，9（1）：18-23.

[6]王 崇.國內(nèi)外IETM研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].航空標準化與質(zhì)量，2009（5）：20-23.

[7]寇建華.面向過程的虛擬維修培訓(xùn)系統(tǒng)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.

（責(zé)任編輯：黃 月）

Information describing method based on S1000D

LIU Yan-hong，TAN Bin
（College of Aeronautical Engineering，CAUC，Tianjin 300300，China）

The development of technology has brought great opportunities for the informatization development of technical documentations while bring challenges for traditional paper-based technical documentations.The information description based on S1000D standard uses data module as the core，and the tree structure of data module is the most effective form.Moreover，data module that coded under S1000D standard can ensure its uniqueness. S1000D combining with comparison of date structures and example analysis is used to research the informatization method of the contents description of technical documentations，and to provide reference for realizing information description of technical documentations.

S1000D；information；data module；code

V328.1；T-651

：A

：1674-5590（2014）05-0040-05

2013-09-02；

：2013-10-13

：航空科學(xué)基金項目（20120267002）

劉艷紅（1970—），女，河南駐馬店人，副教授，博士，研究方向為飛機結(jié)構(gòu)力學(xué)，結(jié)構(gòu)修理理論與技術(shù).