某型武器裝備IETM 的設(shè)計與實現(xiàn)

孫春春，涂衛(wèi)軍，安衛(wèi)東，李新武

（1.航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024；2.空裝駐南昌地區(qū)軍事代表室，江西 南昌，330024；3.北京數(shù)之行科技有限公司，北京，100043）

0 引言

隨著世界信息化進程的加快，我國通信和計算機網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，國家信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有了一定規(guī)模，交互式電子技術(shù)手冊（IETM）的各種開發(fā)技術(shù)，如數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、保密技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)都已日趨成熟，為IETM的研究和開發(fā)提供了良好的環(huán)境和技術(shù)條件。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，采用新的技術(shù)手段取代傳統(tǒng)的工程圖紙和技術(shù)資料已經(jīng)逐步得到實現(xiàn)。

計算機技術(shù)特別是計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展，使得沒有相關(guān)軍事裝備技術(shù)背景的普通人可通過相關(guān)的技術(shù)手段了解、操作和維護復雜設(shè)備成為可能。

IETM 作為一種裝備維修保障信息化的重要技術(shù)手段，在歐美國家已經(jīng)形成了一系列的標準。最新的IETM 技術(shù)標準是歐洲提出的S1000D 4.2 國際標準，我國也發(fā)布了基于S1000D 的GJB6600 標準。而如何在GJB6600 標準的基礎(chǔ)上建立起IETM 的工業(yè)體系，并將之應用到企業(yè)乃至軍隊對產(chǎn)品或裝備的維護、維修和培訓上，使得一個沒有經(jīng)過系統(tǒng)培訓的新人能夠在最短的時間內(nèi)掌握產(chǎn)品或裝備的應用、維護和維修，還有很長一段路要走。

本項目的研究主旨是實現(xiàn)某型裝備紙質(zhì)技術(shù)手冊的數(shù)字化，開發(fā)一套具有一定拓展功能的IETM，有效提高使用人員的學習效率和使用訓練水平，提升使用人員對裝備的日常維護保障能力，從而提高裝備的保障能力和戰(zhàn)備能力。

1 總體設(shè)計

1.1 需求與功能分析

IETM 是一種按標準的數(shù)字格式編制，采用文字、圖形、表格、音頻和視頻等形式，以人機交互方式提供裝備基本原理、使用操作和維護維修等內(nèi)容的技術(shù)出版物。

本項目IETM 具備的基本功能：

1）提供基本原理：按照裝備類型、手冊類型進行導航或關(guān)鍵字實現(xiàn)資料檢索。

2）指導操作使用：采用文字、圖形、表格和視頻等多媒體展現(xiàn)形式，利用程序類數(shù)據(jù)模塊結(jié)合交互技術(shù)，能夠指導用戶進行裝備使用、維護保養(yǎng)等操作。

3）輔助維修：建立IETM 故障庫，利用故障類數(shù)據(jù)模塊結(jié)合交互技術(shù)，通過故障代碼或故障現(xiàn)象描述，為用戶提供故障隔離手段和故障原因分析，輔助用戶對裝備進行維修。

IETM 面向部隊基層級裝備培訓、學習及使用維護，為滿足用戶實際任務(wù)需求，減輕履歷信息管理人員的工作負擔，IETM 還需具備以下擴展功能：

1）創(chuàng)建及下發(fā)維護/維修任務(wù)：用戶可以通過服務(wù)器創(chuàng)建裝備維護/維修任務(wù)并下發(fā)給PAD 終端，PAD 終端會根據(jù)任務(wù)模板執(zhí)行任務(wù)，并記錄任務(wù)數(shù)據(jù)，任務(wù)執(zhí)行完畢后上傳至服務(wù)器電腦。

2）裝備履歷信息管理：服務(wù)器電腦中存儲裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠?qū)AD 終端任務(wù)數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計，形成全部裝備的履歷信息，提供篩選、查看、導出功能，方便制造商收集與分析，掌握裝備全壽命周期健康狀況。

3）定檢提醒：服務(wù)器電腦能夠為裝備創(chuàng)建定檢計劃，設(shè)置定檢周期，提醒用戶執(zhí)行定檢任務(wù)，避免裝備過期維護，影響作戰(zhàn)任務(wù)。

1.2 架構(gòu)設(shè)計

本項目IETM 軟件部分由數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)模塊可視化編輯子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)瀏覽子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，主要負責管理公共源數(shù)據(jù)庫（CSDB），在IETM 研制過程中用來控制數(shù)據(jù)版本、人員權(quán)限、數(shù)據(jù)關(guān)系、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；為提高工作效率，數(shù)據(jù)模塊可視化編輯子系統(tǒng)采用C/S 架構(gòu)，主要負責提供簡潔的可視化界面，方便用戶對數(shù)據(jù)模塊進行可視化編輯、數(shù)據(jù)模塊發(fā)布預覽、數(shù)據(jù)標準符合性可視化校驗等；數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)集成在數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中，供用戶組織出版物結(jié)構(gòu)、管理出版物版本、選擇出版類型并進行發(fā)布驗證；數(shù)據(jù)瀏覽子系統(tǒng)部署在Android 系統(tǒng)PAD 終端中，供用戶對發(fā)布的手冊進行可視化瀏覽。

1）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)采用MCV 架構(gòu)，主要分為界面層、控制層、數(shù)據(jù)層，另外還提供了插件模塊和公用模塊。

其中，界面層只處理界面控件的響應和顯示，盡量避免業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)處理。設(shè)計時盡量模塊化，不同功能的頁面要分開，減少不同空間之間的耦合性。

控制層提供各種處理的方法，接收來自顯示層的數(shù)據(jù)請求，調(diào)用數(shù)據(jù)層獲得數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果傳遞給界面層和數(shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)層只能由總體控制操作，界面層和界面層的分控制不對數(shù)據(jù)層進行直接操作，在數(shù)據(jù)層中可以調(diào)用解析模塊獲得本地數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)模塊可視化編輯子系統(tǒng)

軟件采用分層架構(gòu)，主要分為展示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層等多個不同的層次和模塊。除了三層模塊，它還提供了插件模塊和公用模塊。

其中，展示層只處理界面控件的響應和顯示，盡量避免業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)處理。設(shè)計時盡量模塊化，不同功能的頁面要分開，減少不同空間之間的耦合性。

業(yè)務(wù)邏輯層提供各種處理的方法，接收來自顯示層的數(shù)據(jù)請求，調(diào)用數(shù)據(jù)層獲得數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果傳遞給界面層和數(shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)層可以由業(yè)務(wù)邏輯層獲取。下層為上層提供服務(wù)，單向依賴，下層不依賴上層，這樣降低了各層之間的耦合度，保證系統(tǒng)靈活性和擴展性，降低了維護難度。對于下層對上層依賴的方式，可采用逆向依賴反轉(zhuǎn)。逆向反轉(zhuǎn)的兩種方式：在下層定義事件或消息，由上層來訂閱；在下層定義抽象類，上層來實現(xiàn)這個抽象類。

2 具體功能模塊設(shè)計[1]

2.1 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)分為管理員界面和普通用戶界面，管理員界面可以對系統(tǒng)的一些常用配置進行設(shè)置，如各種對象的類型、圖標等。普通用戶界面可以對文件夾、零部件、文件、供應商、部門、人員、材料、物質(zhì)、警示信息、特征、批、物料清單、物理零部件、維護計劃、工卡、維護任務(wù)等進行操作，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)功能模塊劃分如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)功能模塊

數(shù)據(jù)模塊可視化編輯子系統(tǒng)用于對裝備IETM數(shù)據(jù)模塊內(nèi)容進行可視化編輯、預覽、標準符合性校驗等。其功能模塊組成如圖3 所示。

圖3 數(shù)據(jù)模塊可視化編輯子系統(tǒng)功能模塊

2.2 數(shù)據(jù)瀏覽子系統(tǒng)模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)瀏覽子系統(tǒng)分為兩部分：Windows 瀏覽終端及Android 瀏覽終端。

Windows 瀏覽終端部署在終端計算機中，供相關(guān)人員在資料室計算機上查看裝備電子技術(shù)手冊內(nèi)容；Android 瀏覽終端部署在加固PAD 終端中，供新兵訓練學習、瀏覽裝備電子技術(shù)手冊、任務(wù)執(zhí)行人員記錄任務(wù)結(jié)果及記錄裝備故障信息等。主要功能包括：訪問控制模塊、手冊管理模塊、書架模塊、手冊內(nèi)容瀏覽模塊、全文檢索模塊、狀態(tài)表模塊、任務(wù)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、打印控制模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、幫助模塊及評注反饋模塊。其功能模塊組成見圖4 和表1。

表1 功能模塊設(shè)計

圖4 數(shù)據(jù)瀏覽子系統(tǒng)功能模塊

3 關(guān)鍵技術(shù)特點

1）目錄導航與內(nèi)容檢索

IETM 頁面通常由標題欄、目錄區(qū)、導航區(qū)、內(nèi)容瀏覽區(qū)四部分組成[2]。目錄按章節(jié)和主題顯示電子手冊的內(nèi)容，用戶可通過點擊各個章節(jié)和內(nèi)容主題快速定位需要瀏覽的內(nèi)容。目錄導航界面見圖5。

圖5 目錄導航界面

用戶也可在搜索界面通過搜索關(guān)鍵詞來瀏覽主題內(nèi)容[3]，會出現(xiàn)搜索列表，如圖6 所示。點擊搜索列表中主題則會跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)模塊具體內(nèi)容，如圖7 所示。

圖6 搜索列表界面

圖7 數(shù)據(jù)模塊內(nèi)容

2）標準符合性實時校驗

成功開發(fā)了IETM 可視化編輯器，并依據(jù)相關(guān)標準生成符合標準規(guī)范的XML 文檔，在IETM 可視化編輯工具中嵌入Schema 可視化校驗模塊，實現(xiàn)了IETM 可視化編輯，標準Schema 文件可實時對生成的IETM 文檔進行符合性實時校驗。當出現(xiàn)不合規(guī)項時，編輯工具內(nèi)置的解析器會自動快速將異常項拋出并定位，清晰明確地提示異常位置及原因。XML 視圖見圖8。

圖8 XML 視圖

3）三維輕量化模型跨平臺顯示

將JT 三維輕量化技術(shù)應用于IETM 開發(fā)，解決了工業(yè)三維模型占據(jù)硬盤空間較大、消耗系統(tǒng)內(nèi)存/CPU/顯存等資源嚴重、終端瀏覽工具多樣化、跨平臺限制嚴格的問題。通過JT 輕量化技術(shù)與HTML 技術(shù)結(jié)合，在有限的資源消耗下實現(xiàn)了工業(yè)三維模型跨平臺部署、可視化操作以及流暢瀏覽。三維模型顯示界面見圖9。

圖9 三維模型顯示界面

4）可視化數(shù)學公式編輯與顯示技術(shù)

在IETM 中引入了latex 數(shù)學公式語法，方便用戶更直觀地使用及查看數(shù)學公式，代替了以往使用圖片或符號展示數(shù)學公式的形式，豐富了公式的展現(xiàn)形式，解決了圖形公式放大失真、展現(xiàn)形式單一的問題。數(shù)學公式數(shù)據(jù)模塊瀏覽界面如圖10 所示。

圖10 數(shù)學公式數(shù)據(jù)模塊瀏覽界面

4 結(jié)語

IETM 在降低裝備保障費用，提高工作效率，提高裝備可靠性及維修保障等方面具有顯著優(yōu)勢。經(jīng)過幾個月的試用，用戶評價該型武器裝備IETM 使用流程清晰，易于接受，操作簡潔，人機交互良好，延展性強且能兼顧其他武器裝備的數(shù)據(jù)管理，能夠滿足部隊使用維護需求。