基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)技術(shù)出版物結(jié)構(gòu)化方法研究

魏嚴(yán)鋒，喬琳君

（1.中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司 客戶服務(wù)中心，西安710089）

（2.西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院，西安710089）

0 引 言

交互式電子技術(shù)出版物（Interactive Electronic Technical Publication，簡(jiǎn)稱IETP）是采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字格式的電子化技術(shù)出版物，具有屏幕顯示、交互、互操作的功能［1-2］。目前IETP在航空、船艦、兵器等復(fù)雜裝備領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［3-5］，提高了復(fù)雜裝備維護(hù)維修質(zhì)量、效率，降低了維護(hù)維修運(yùn)營(yíng)成本。以往紙質(zhì)出版物費(fèi)力耗時(shí)、不便攜帶、更新實(shí)效性差，引入并使用基于結(jié)構(gòu)化的IETP能夠很好地解決上述問(wèn)題。

基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的IETP以數(shù)據(jù)模塊（Data Module，簡(jiǎn)稱DM）為單元，技術(shù)出版物數(shù)據(jù)使用XML作為介質(zhì)進(jìn)行描述，通過(guò)公共資源數(shù)據(jù)庫(kù)（Common Source Data Base，簡(jiǎn)稱CSDB）對(duì)所有數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行管理，其唯一標(biāo)識(shí)為數(shù)據(jù)模塊編碼和其他元數(shù)據(jù)［6］。技術(shù)出版物的結(jié)構(gòu)化不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的跨平臺(tái)和跨系統(tǒng)，還使得信息發(fā)布的方式更加多樣化。目前國(guó)外主要民用飛機(jī)制造商（波音、空客）均建立了基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)國(guó)際規(guī)范的交互式技術(shù)出版物編制、管理和發(fā)布系統(tǒng)［7-8］，可以提供在線交付、瀏覽和下載，不僅提高了航空制造商的技術(shù)出版物編制效率和其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且提高了航空公司運(yùn)營(yíng)和維護(hù)效率，降低了運(yùn)營(yíng)成本。國(guó)內(nèi)，早在2007年，李宗亮等［9］就對(duì)基于S1000D的IETM技術(shù)進(jìn)行了研究，此后其他研究人員相繼開(kāi)展了航空出版物各領(lǐng)域的相關(guān)研究并取得了一定成果［10-17］；高懷亮等［17］通過(guò)分析S1000D標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)航空裝備維修企業(yè)的技術(shù)資料進(jìn)行了編碼，實(shí)現(xiàn)了維修技術(shù)要求、維修資源、維修項(xiàng)目等有效的關(guān)聯(lián)管理；蔣啟梅［18］在研究S1000D的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了直升機(jī)交互式電子培訓(xùn)手冊(cè)系統(tǒng)，有效地解決了傳統(tǒng)紙質(zhì)保障手段的缺陷，提高了培訓(xùn)效率。

波音MPT系統(tǒng)是波音公司為客戶提供的符合ATA 2200標(biāo)準(zhǔn)和S1000D標(biāo)準(zhǔn)（B787）的交互式技術(shù)出版物系統(tǒng)，主要用于波音系列飛機(jī)的維修類(lèi)技術(shù)出版物的查詢，既可單機(jī)使用，也可安裝到Web服務(wù)器上通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)方式訪問(wèn)。波音MPT系統(tǒng)的主要定位是一個(gè)航空公司維修類(lèi)技術(shù)信息查詢和管理平臺(tái)，主要服務(wù)于航空公司的系統(tǒng)維修工程師、結(jié)構(gòu)維修工程師、培訓(xùn)教員、航材管理工程師和維修計(jì)劃工程師。

MA 700飛機(jī)目標(biāo)著眼于全球市場(chǎng)，在技術(shù)出版物方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)性是非常必要的。同時(shí)，對(duì)于飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商和相關(guān)維修機(jī)構(gòu)而言，采用結(jié)構(gòu)化思路編制的IETP作為技術(shù)出版物的高端產(chǎn)品，由于其具有紙質(zhì)出版物無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，已成為執(zhí)行維護(hù)任務(wù)的有力工具，能使用戶完成維護(hù)任務(wù)的效率大幅提升，因此在降低運(yùn)營(yíng)成本、提高運(yùn)營(yíng)效率方面作用非常明顯。對(duì)于技術(shù)出版物的監(jiān)管方——中國(guó)民航局而言，采用結(jié)構(gòu)化思路編制的IETP形式的技術(shù)出版物更便于獲得和使用查閱，數(shù)據(jù)唯一化程度高，利于局方提高審查質(zhì)量和效率。正是基于以上優(yōu)勢(shì)，飛機(jī)制造商制作并向用戶交付IETP已成為航空業(yè)界的共識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)，是飛機(jī)支援保障的必要條件之一。相較波音、空客，國(guó)內(nèi)民用航空IETP的發(fā)展和應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，還需更多的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實(shí)踐，不斷趕超國(guó)外主流制造商；對(duì)于使用高水平國(guó)外飛機(jī)的國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)用戶而言，對(duì)結(jié)構(gòu)化技術(shù)出版物的需求更加迫切。因此，在MA 700研制過(guò)程中，必須同步開(kāi)展出版物結(jié)構(gòu)化研究，規(guī)劃交互式技術(shù)出版物編制、管理和發(fā)布平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)出版物內(nèi)容一次生成、多次使用以及網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)。

本文選取S1000D作為結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物進(jìn)行業(yè)務(wù)規(guī)則制定，分析技術(shù)出版物模塊化拆分方法，并通過(guò)XML編輯工具實(shí)現(xiàn)文檔的結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換。

1 結(jié)構(gòu)化總體流程

基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物結(jié)構(gòu)化總體流程，如圖1所示。

圖1 技術(shù)出版物結(jié)構(gòu)化方法的總體流程Fig.1 The general flow of the technical publication structured method

（1）結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)的確定。出版物標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)化的核心，先進(jìn)且適用的標(biāo)準(zhǔn)不但可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建和管理技術(shù)出版物的結(jié)構(gòu)化，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的跨平臺(tái)和跨系統(tǒng)，使得信息傳遞更加有效、發(fā)布方式更加多樣化。

（2）業(yè)務(wù)規(guī)則制定。業(yè)務(wù)規(guī)則的確定離不開(kāi)對(duì)擬用標(biāo)準(zhǔn)的研究和裁剪，同時(shí)也是產(chǎn)品IETP功能的最終體現(xiàn)。前期明確的業(yè)務(wù)規(guī)則輸入，既有利于規(guī)范出版物的編寫(xiě)、管理和發(fā)布，也從業(yè)務(wù)方面全面響應(yīng)電子技術(shù)出版物交互式的需求。

（3）DMRL制定。數(shù)據(jù)管理需求清單（Data Management Requirement List，簡(jiǎn)稱DMRL）包含項(xiàng)目所需的數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊，以統(tǒng)一規(guī)劃該項(xiàng)目CSDB的信息內(nèi)容。通常在項(xiàng)目研制階段開(kāi)展DMRL的制定工作，因其可作為產(chǎn)品采購(gòu)合同的一部分，使客戶和承制商就技術(shù)信息生產(chǎn)和交付的工作范圍達(dá)成一致，同時(shí)有利于主承制商與分承制商之間的職責(zé)約定，即將主承制商委托分承制商生產(chǎn)的數(shù)據(jù)模塊羅列其中。

建筑類(lèi)高校環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)課程理論和實(shí)踐性強(qiáng)，為了達(dá)到理想的課程效果，結(jié)合建筑類(lèi)高校環(huán)境影響評(píng)價(jià)課程的定位，完善課程內(nèi)容設(shè)置，強(qiáng)化實(shí)踐和理論教學(xué)，增加建筑類(lèi)和市政類(lèi)工程項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法的介紹。課程教學(xué)提倡啟發(fā)、討論和研究式教學(xué)，突出對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。同時(shí)，加強(qiáng)建筑類(lèi)高校環(huán)境工程專業(yè)的交流，提高教師的教學(xué)能力和水平。本文可為建筑類(lèi)高校環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)課程教學(xué)質(zhì)量提高和教學(xué)改革提供參考和依據(jù)。■

（4）技術(shù)出版物的模塊化拆分?；诩扔械木€性技術(shù)出版物資料和制定的DMRL清單，從業(yè)務(wù)上將技術(shù)出版物進(jìn)行模塊拆分，劃分適當(dāng)?shù)牧６取?/p>

（5）出版物文檔結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換。利用專業(yè)的XML編輯工具將飛機(jī)技術(shù)出版物按照數(shù)據(jù)模塊顆?；枨?、制定的業(yè)務(wù)規(guī)則及標(biāo)準(zhǔn)（經(jīng)裁剪）的Schema結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為高度結(jié)構(gòu)化的電子手冊(cè)。

2 結(jié)構(gòu)化方法

2.1 結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)的確定

S1000D規(guī)定了航空航天和國(guó)防業(yè)中技術(shù)出版物的創(chuàng)建、管理和維護(hù)。ATA Spec 2300是由ATA e-Business Program制定的民用航空行業(yè)規(guī)范，旨在為民用飛機(jī)飛行運(yùn)行類(lèi)技術(shù)內(nèi)容的管理、配置和交換提供一套簡(jiǎn)明的信息標(biāo)準(zhǔn)和指南。

S1000D規(guī)范針對(duì)的主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域是維修維護(hù)，ATA Spec 2300規(guī)范針對(duì)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域是飛行運(yùn)行。ATA Spec 2300規(guī)范采用了與S1000D規(guī)范一致的以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)管理理念，并在其信息模型中“借用”了一些適用的S1000D概念和機(jī)制?；贏TA Spec 2300規(guī)范與S1000D規(guī)范在頂層設(shè)計(jì)上的相似性，一種利用既有S1000D編制和管理系統(tǒng)生產(chǎn)符合ATA Spec 2300規(guī)范數(shù)據(jù)的方案呼之欲出，即改造ATA Spec 2300規(guī)范的信息模型，使其在結(jié)構(gòu)上與S1000D規(guī)范的信息模型完全一致，并以S1000D信息對(duì)象的標(biāo)識(shí)和狀態(tài)信息取代ATA Spec 2300信息對(duì)象的狀態(tài)信息，從而達(dá)到基于既有S1000D編制和管理系統(tǒng)的功能來(lái)編制、管理和發(fā)布ATA Spec 2300數(shù)據(jù)的目的。

因?yàn)樗鶎Ｗ⒌臉I(yè)務(wù)領(lǐng)域不同，所以兩者的數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊之狀態(tài)部分均包含各自特定的業(yè)務(wù)信息，建議MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物維修類(lèi)出版物內(nèi)容沿用S1000D規(guī)范信息模型，飛行運(yùn)行類(lèi)技術(shù)內(nèi)容采用改造后的ATA Spec 2300規(guī)范信息模型。

2.2 業(yè)務(wù)規(guī)則制定

2.2.1 業(yè)務(wù)決策點(diǎn)決策

S1000D 4.2版本在之前版本575個(gè)決策點(diǎn)的基礎(chǔ)上刪減了148個(gè)決策點(diǎn)，剩余427個(gè)決策點(diǎn)，涉及產(chǎn)品定義、維護(hù)理念和運(yùn)營(yíng)概念、安全、業(yè)務(wù)流程等10大類(lèi)。MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求對(duì)427個(gè)決策點(diǎn)進(jìn)行決策，確定MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物業(yè)務(wù)規(guī)則，用于指導(dǎo)后期出版物XML編寫(xiě)并更好地實(shí)現(xiàn)IETP，示例如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)決策點(diǎn)決策示例Fig.2 Examples of business rules decision points

2.2.2 Schema選擇和改造（1）Schema選擇

S1000D定義了常用數(shù)據(jù)模塊類(lèi)型的Schema模式，如圖3所示，模式包含通用層和信息層信息要求，通過(guò)Schema劃分出數(shù)據(jù)模塊類(lèi)型包括：描述類(lèi)（Descriptive）、程 序 類(lèi)（Procedural）、故 障 類(lèi)（Fault）、操 作類(lèi)（Crew/Operator）、維 修 計(jì) 劃 類(lèi)（Maintenance Planning）等［19-21］。

圖3 S1000D狀態(tài)段結(jié)構(gòu)Fig.3 Status section structure of S1000D

S1000D對(duì)于這些Schema的定義允許針對(duì)具體業(yè)務(wù)進(jìn)行選擇和修訂。Schema設(shè)計(jì)的首要工作是對(duì)各Schema進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行修訂，使其滿足MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物的業(yè)務(wù)需求，主要由兩種方式進(jìn)行修訂：一種是直接去掉Schema中不必要的標(biāo)簽；另一種是通過(guò)定義業(yè)務(wù)規(guī)則（Business Rules），限制標(biāo)簽的使用和屬性的取值。這是一個(gè)復(fù)雜而重要的工作，需要業(yè)務(wù)人員和IT人員共同參與。例如MA 700飛機(jī)項(xiàng)目規(guī)劃維修類(lèi)手冊(cè)23本，擬采用的xsd類(lèi)型包括proced.xsd，descript.xsd，wrngdata.xsd，ipd.xsd，schedul.xsd，fault.xsd等。

（2）Schema改造

改造ATA Spec 2300一方面是基于既有S1000D編制和管理平臺(tái)的功能來(lái)編制、管理和發(fā)布飛行運(yùn)行類(lèi)數(shù)據(jù)的目的，另一方面，在改造的同時(shí)，選擇適用的ATA Spec 2300的schema類(lèi)型，并根據(jù)需求進(jìn)行裁剪，以符合MA 700業(yè)務(wù)需求。例如，MA 700飛機(jī)針對(duì)飛行運(yùn)行手冊(cè)部分內(nèi)容具有局方批準(zhǔn)需求，在保留S1000D schema關(guān)于數(shù)據(jù)模塊和狀態(tài)段結(jié)構(gòu)的同時(shí)，保留ATA Spec 2300 DM狀態(tài)內(nèi)容中的approval信息。改造后的運(yùn)行類(lèi)數(shù)據(jù)狀態(tài)段結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 改造后的運(yùn)行類(lèi)數(shù)據(jù)狀態(tài)段結(jié)構(gòu)Fig.4 Modified status section structure of flight operations data

根據(jù)手冊(cè)類(lèi)型和內(nèi)容需求，選擇正確的Sche‐ma，并在既定的業(yè)務(wù)規(guī)則上使用其中的元素、屬性，將出版物經(jīng)過(guò)基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的編制和管理系統(tǒng)發(fā)布成冊(cè)，如圖5~圖7所示。

圖5 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模塊PDF發(fā)布示例1Fig.5 PDF publishing examples of structuring data module 1

圖6 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模塊PDF發(fā)布示例2Fig.6 PDF publishing examples of structuring data module 2

圖7 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模塊PDF發(fā)布示例3Fig.7 PDF publishing examples of structuring data module 3

2.3 DMRL制定

S1000D標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DMRL制定原則：

（1）DMRL只能包含數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊，不得包含圖形/多媒體對(duì)象、意見(jiàn)單、DML等其他CSDB信息對(duì)象。

（2）DMRL不應(yīng)包含其所含數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊的版本信息。

（3）在多方協(xié)作的項(xiàng)目中，DMRL應(yīng)包含所列數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊的責(zé)任方信息。

（4）DMRL中所列的數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊只能出現(xiàn)一次，即一個(gè)數(shù)據(jù)模塊/出版物模塊編碼不得在DMRL中重復(fù)出現(xiàn)。

2.4 技術(shù)出版物的模塊化拆分

整篇的線性技術(shù)出版物無(wú)法直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，故技術(shù)出版物需要進(jìn)一步模塊化拆分，通常模塊化拆分需要業(yè)務(wù)人員和IT人員共同完成。文檔的模塊化拆分應(yīng)遵循如下原則：

（1）專業(yè)分工原則。即文檔數(shù)據(jù)模塊劃分既要符合出版物劃分和文檔使用者專業(yè)分工的要求，還要兼顧文檔內(nèi)容的重用。

（2）完整性原則。文檔模塊是自包含的，一個(gè)文檔模塊可以描述一個(gè)完整的技術(shù)信息或狀態(tài)。

（3）可重用原則。文檔模塊應(yīng)盡可能是一個(gè)可重用的技術(shù)出版物單元。在保證信息完整性的前提下，文檔模塊應(yīng)盡可能獨(dú)立和粒度適中，不應(yīng)包括多個(gè)相關(guān)性小的技術(shù)描述。

2.5 技術(shù)出版物的結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換

結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換是將按照模塊化劃分的文檔內(nèi)容通過(guò)專業(yè)的XML編輯工具，按照定義好的Sche‐ma，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的XML文件。推薦使用專業(yè)的XML編輯工具，如PTC Arbortext Editor，功能強(qiáng)大、操作方便，更適合于實(shí)際應(yīng)用，其支持創(chuàng)作格式化和經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的有效性驗(yàn)證的XML文檔，提供“所見(jiàn)即所得”預(yù)覽功能，高度優(yōu)化了基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)文檔的編輯過(guò)程，可內(nèi)置Schema以支持XML驗(yàn)證和業(yè)務(wù)規(guī)則檢查［21］，支持別名映射和編寫(xiě)樣式設(shè)計(jì)等諸多功能?？傊?，選擇XML編輯工具要兼顧專業(yè)化和易用性，提高結(jié)構(gòu)化的XML文件編寫(xiě)效率。

MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物體系非常龐大，每一類(lèi)的結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換都需遵循結(jié)構(gòu)化方法的基本步驟，進(jìn)行詳細(xì)地模塊化拆分及結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換，未來(lái)仍有很多工作需要開(kāi)展。

3 結(jié) 論

本文提出的基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，明確了具體結(jié)構(gòu)化流程、方法、示例和轉(zhuǎn)換方式，并給出了飛行運(yùn)行信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化方法，為MA 700飛機(jī)IETP業(yè)務(wù)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)制定和系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施提供了業(yè)務(wù)支持，將有力推動(dòng)MA 700飛機(jī)技術(shù)出版物實(shí)現(xiàn)“一次生成，多次使用”，使MA 700型號(hào)技術(shù)出版物編制、管理和交付達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。