胡梁勇

（裝甲兵工程學(xué)院，北京 100072）

信息化條件下，傳統(tǒng)的紙型技術(shù)手冊(cè)已不能滿足大型復(fù)雜武器裝備對(duì)信息的需求，隨之產(chǎn)生的交互式電子技術(shù)手冊(cè)（Interactive Electronic Technical Manual，簡(jiǎn)稱IETM）代替了紙型手冊(cè)，成為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下武器裝備的新一代維修輔助工具，是一種數(shù)字化信息系統(tǒng)，它在編制、修改、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用和管理等方面有紙質(zhì)技術(shù)手冊(cè)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，降低了裝備保障費(fèi)用，提高了維修效率[1]。

IETM產(chǎn)品的制作離不開標(biāo)準(zhǔn)，IETM創(chuàng)作平臺(tái)也需要依據(jù)成熟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)自身的開發(fā)。實(shí)踐證明，IETM至少要在兩個(gè)方面制定規(guī)范：一是，有關(guān)IETM顯示系統(tǒng)方面的規(guī)范；二是，創(chuàng)建IETM數(shù)據(jù)庫(kù)方面的規(guī)范。本文研究的重點(diǎn)就是與IETM顯示系統(tǒng)方面的有關(guān)的通用性要求。

本文以IETM創(chuàng)作平臺(tái)研究為背景，建議采用歐洲的S1000D作為開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，在開發(fā)出的基于S1000D標(biāo)準(zhǔn)的IETM創(chuàng)作平臺(tái)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)探討了基于S1000D的IETM數(shù)據(jù)要求分析。引入S1000D標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)和開發(fā)IETM創(chuàng)作平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)信息模塊化的組織與管理。

1 IETM可修改數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范

MIL–D–87269A《可修改數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范》是美國(guó)防部在MIL–D–87269的基礎(chǔ)上修訂而成的，于1995年10月頒布。它是創(chuàng)建IETM數(shù)據(jù)庫(kù)以及使用SGML進(jìn)行標(biāo)記信息的標(biāo)準(zhǔn)。它定義了IETM數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和元素命名規(guī)則，以及政府和承包商信息的交換格式。它的目在于提供標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)信息組織方式，并建議使用SGML語(yǔ)言描述數(shù)據(jù)模型，以便更好地將IETM所要顯示的技術(shù)信息遵循一定的規(guī)律存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

MIL–D–87269A將IETM數(shù)據(jù)模型劃分為兩個(gè)層次（見圖1）：通用信息層和特定內(nèi)容層。通用信息層有文本、表格、圖形、音頻、視頻等通用元素組成，這些通用元素都有其標(biāo)準(zhǔn)的組成方式；特定內(nèi)容層由描述信息、任務(wù)信息、故障信息、零件信息等信息模型組成，特定內(nèi)容層中的信息模型由通用層中的通用元素以特定方式組合而成，并根據(jù)武器裝備的組成結(jié)構(gòu)來(lái)組織技術(shù)信息。

MIL–D–87269A中的數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)是層次分明、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于組織技術(shù)信息、提高了數(shù)據(jù)的共享性；其缺點(diǎn)是沒有對(duì)技術(shù)信息進(jìn)行專業(yè)性的劃分，如可將技術(shù)信息劃分為操作信息、故障診斷信息、維修信息等信息?？梢娦畔⒎诸惾狈︶槍?duì)性將導(dǎo)致技術(shù)信息分類的不規(guī)范，影響數(shù)據(jù)的共享和互操作。

圖1 MIL-D-87269A數(shù)據(jù)模型兩層結(jié)構(gòu)

2 S1000D下IETM公共源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建分析

目前比較流行的是S1000D標(biāo)準(zhǔn)，它是由歐洲航空航天和國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)（ASD）和美國(guó)航空航天工業(yè)協(xié)會(huì)（AIA）共同制訂的一個(gè)采用公共源數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)采辦和編著技術(shù)出版物的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[3]，可用于飛機(jī)、輪船、陸地車輛等民品和軍事裝備，規(guī)范采用ISO、CALS和W3C標(biāo)準(zhǔn)，信息以中立格式組織，使用模型概念，其通用性很強(qiáng)，被歐美工業(yè)界諸多項(xiàng)目采用。

2.1 IETM數(shù)據(jù)模塊與CSDB

S1000D的一個(gè)重要特征是為IETM的制作提供了一個(gè)開放系統(tǒng)表述方法，以數(shù)據(jù)模塊（Data Module，DM）組織技術(shù)信息，以公共源數(shù)據(jù)庫(kù)（Common Source Data Base，CSDB）管理信息對(duì)象。

數(shù)據(jù)模塊作為S1000D標(biāo)準(zhǔn)的另一核心概念，邏輯上，一個(gè)數(shù)據(jù)模塊是一個(gè)自我包含、包含裝備一部分完整信息的數(shù)據(jù)單元，不可分割，具有原子性；物理上，它是一個(gè)ASCII碼文件，它以SGML或XML格式組織數(shù)據(jù)，并有相應(yīng)的文檔類型定義（DTD）來(lái)約束和驗(yàn)證數(shù)據(jù)文件中的標(biāo)記。各個(gè)數(shù)據(jù)模塊之間使用數(shù)據(jù)模塊編號(hào)（DMC）相互區(qū)分，可以利用此編號(hào)管理整個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模塊。

數(shù)據(jù)模塊是S1000D標(biāo)準(zhǔn)中核心的信息對(duì)象，標(biāo)準(zhǔn)中推薦用中性格式（SGML或XML）描述數(shù)據(jù)模塊。IETM中以數(shù)據(jù)模塊來(lái)組織信息，以CSDB來(lái)管理信息對(duì)象。所以，公共源數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的確定要以數(shù)據(jù)模塊的存儲(chǔ)、管理的便利性決定。

2.2 基于CSDB的IETM描述方案

裝備保障IETM與其它電子出版物一樣，在數(shù)據(jù)格式上也需要實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足裝備保障領(lǐng)域技術(shù)信息的互用性和長(zhǎng)期有效性，這就需要采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言即所說(shuō)的標(biāo)記語(yǔ)言。伴隨著信息化社會(huì)的飛速發(fā)展，SGML、HTML、XML3種標(biāo)記語(yǔ)言技術(shù)先后應(yīng)運(yùn)而生，各具特點(diǎn)，對(duì)于IETM的信息數(shù)據(jù)組織、管理有極大的應(yīng)用前景，由于XML語(yǔ)言的突出特點(diǎn)，下面主要對(duì)該語(yǔ)言進(jìn)行分析。

XML（Extensible Markup Language）是W3C在1996年底提出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它也源自SGML，它保留了SGML80%的功能，使復(fù)雜程度降低了20%。XML可以看作是SGML的一個(gè)子集，它不但保留了SGML的強(qiáng)大功能、降低了SGML的復(fù)雜程度，也使XML具有強(qiáng)大伸縮性與靈活性。它作為一種元標(biāo)記語(yǔ)言，允許用戶在DTD文檔中根據(jù)需要定義特定的標(biāo)記及屬性，從而使XML文件的結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜到任意程度。目前的XML已經(jīng)被設(shè)計(jì)得非常易于使用，并且與SGML和HTML保持了很強(qiáng)的可互操作性。與SGML相比，XML具有更強(qiáng)的靈活性；而與HTML相比，XML能夠支持更多的數(shù)據(jù)類型。XML有下面幾大要素：Schema（模式）或DTD，XSL（Extensible Stylesheet Language，可擴(kuò)展樣式語(yǔ)言）和XLL（Extensible Link Language，可擴(kuò)展鏈接語(yǔ)言）等。所以XML具有良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、可擴(kuò)展性、高度結(jié)構(gòu)化、便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。其具體優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下。

2.2.1 良好的可擴(kuò)展性

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，不同的行業(yè)會(huì)有不同的標(biāo)準(zhǔn)、不同的特殊要求，要想定義一套各行各業(yè)能夠普遍應(yīng)用的標(biāo)記是不現(xiàn)實(shí)的。而XML允許各種不同的專業(yè)（如化學(xué)、音樂(lè)、數(shù)學(xué)等）開發(fā)與自己的特定領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)記語(yǔ)言。這就使得該領(lǐng)域中的人們可以交換數(shù)據(jù)和信息，不用考慮接受端的人是否有特定軟件來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)。

2.2.2 可以輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在Web上發(fā)布

由于XML是一個(gè)開放的基于文本的格式，它可以不做任何修改和HTML一樣使用HTTP協(xié)議進(jìn)行傳送，不需要對(duì)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)做任何改變。

2.2.3 有利于信息的集成

由于不同的數(shù)據(jù)庫(kù)間的兼容性問(wèn)題，要在多種不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索信息，就必須了解各種數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)格式，這無(wú)疑是非常困難的。使用XML可以將不同來(lái)源的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)很容易地組織到一起。應(yīng)用軟件可以在中間層服務(wù)器上對(duì)來(lái)自于后端數(shù)據(jù)庫(kù)和其他應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。最后，數(shù)據(jù)以XML格式發(fā)送到客戶端或是在其他服務(wù)器做進(jìn)一步的處理。

2.2.4 內(nèi)容與形式分離

XML中信息的顯示方式已經(jīng)從信息本身中抽取出來(lái)，放在了樣式表（StyleSheet）中。這樣做便于信息表現(xiàn)方式的修改，便于數(shù)據(jù)的搜索，也使得XML具有良好的自描述性，能夠描述信息本身的含義甚至它們之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)描述格式及標(biāo)記語(yǔ)言的闡述和比較，根據(jù)IETM數(shù)據(jù)模型要求具有層次性、關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)，采用SGML和XML格式描述技術(shù)信息能更好的反映技術(shù)數(shù)據(jù)的樹型層次結(jié)構(gòu)，是比較可行的方案。但XML優(yōu)點(diǎn)更顯著，它能更容易實(shí)現(xiàn)IETM的可互操作性，同時(shí)降低開發(fā)難度等，可見IETM數(shù)據(jù)最佳描述語(yǔ)言應(yīng)為XML。資料表明當(dāng)前的IETM開發(fā)已經(jīng)開始著手使用XML，在今后發(fā)展中XML必將成為IETM中的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記語(yǔ)言。這同樣說(shuō)明S1000D的先進(jìn)性和對(duì)新技術(shù)的支持以及我們選擇S1000D標(biāo)準(zhǔn)的正確性。

IETM創(chuàng)作平臺(tái)包含創(chuàng)作、管理、發(fā)布3個(gè)子系統(tǒng)，IETM技術(shù)信息包括裝備定義數(shù)據(jù)和裝備保障數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在CSDB中，以“數(shù)據(jù)模塊”形式組織技術(shù)信息，用公共源數(shù)據(jù)庫(kù)管理所有信息對(duì)象。以S1000D標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)開發(fā)IETM，建議用XML語(yǔ)言來(lái)描述IETM數(shù)據(jù)。

2.3 基于CSDB的IETM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

XML是IETM的最佳數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言，它將成為IETM發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記語(yǔ)言。對(duì)XML數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)與管理，構(gòu)建其存儲(chǔ)傳遞的技術(shù)方案。按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的不同，XML數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大致可分為3種方案：直接以XML文本文件方式存儲(chǔ)；開發(fā)XML原生數(shù)據(jù)庫(kù)；XML在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

XML文本文件格式存儲(chǔ)XML是最簡(jiǎn)單的，但對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力非常有限。在文本文件中要進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、更新等操作，效率極為低下。所以要實(shí)現(xiàn)對(duì)XML的數(shù)據(jù)查詢、更新等數(shù)據(jù)管理功能，一般不考慮直接以文本文件的方式存儲(chǔ)。

原生XML數(shù)據(jù)庫(kù)是專門為存儲(chǔ)和處理XML文檔而設(shè)計(jì)的，它內(nèi)部是以XML文檔的格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，即對(duì)整個(gè)XML文件一起進(jìn)行物理存儲(chǔ)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)以XML文檔為存儲(chǔ)單元，維持原有XML文檔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的元數(shù)據(jù)，只能通過(guò)XML特有的相關(guān)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

從嚴(yán)格的意義上來(lái)說(shuō)，XML本身不是數(shù)據(jù)庫(kù)，XML僅僅意味著XML文檔。因?yàn)楸M管一個(gè)XML文檔包含數(shù)據(jù)，但是如果不通過(guò)其他的軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的話，它本身只不過(guò)是一個(gè)文本文件。所以XML本身不能和數(shù)據(jù)庫(kù)掛上鉤，但是加上一些其他的輔助工具，我們可以把整個(gè)XML看成是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，XML文本本身可以看成是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，DTD或者Schemas可以看成是數(shù)據(jù)庫(kù)模式，XQuery可以看成是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言，因此在原生XML數(shù)據(jù)庫(kù)中存取整個(gè)XML文檔，只需做物理指針的連接而不是邏輯連接，效率比較高。SAX或DOM可以看成是數(shù)據(jù)庫(kù)處理工具等。但它需要完善數(shù)據(jù)庫(kù)所必須的一些功能，比如有效的存儲(chǔ)組織、索引結(jié)構(gòu)、安全性、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)完整性、觸發(fā)器、多用戶處理機(jī)制等。同時(shí)大多數(shù)原生XML數(shù)據(jù)庫(kù)只能以XML文檔的形式返回?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)某些應(yīng)用需要其它格式數(shù)據(jù)時(shí)，必須先對(duì)XML文檔進(jìn)行解析，增加了很大的開銷。

XML存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，基本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位是XML文檔中的數(shù)據(jù)，主要是通過(guò)增加一個(gè)映射層來(lái)管理XML數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，它是XML與數(shù)據(jù)庫(kù)之間轉(zhuǎn)換的橋梁。數(shù)據(jù)首先要與一個(gè)明確的格式相匹配，符合要求的才能根據(jù)預(yù)先定義好的規(guī)則映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中，但可能會(huì)損失一部分元數(shù)據(jù)和最初的文檔結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中動(dòng)態(tài)生成XML頁(yè)面，但不能保證與當(dāng)初存入的原始頁(yè)面完全符合。但這種策略可以同時(shí)發(fā)揮關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和XML文檔的優(yōu)越性。

綜上所述，XML文本文件格式存儲(chǔ)雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力非常有限。原生XML數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方法保留了文檔的原始結(jié)構(gòu)和XML原有的優(yōu)點(diǎn)，存儲(chǔ)簡(jiǎn)單，但信息的格式、內(nèi)容相對(duì)繁雜，建立索引龐大復(fù)雜，同時(shí)缺乏對(duì)數(shù)據(jù)有效的存儲(chǔ)組織、索引結(jié)構(gòu)、安全性、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)完整性、觸發(fā)器、多用戶處理機(jī)制等。而把XML存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)方法將XML文檔的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，存儲(chǔ)相對(duì)規(guī)范，有利于信息在電子商務(wù)等方面的應(yīng)用，這樣我們可以通過(guò)指定的DTD規(guī)范化XML文檔，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中成熟的統(tǒng)計(jì)、并發(fā)事務(wù)處理等技術(shù)，克服了XML文檔直接存儲(chǔ)和原生XML數(shù)據(jù)庫(kù)的缺點(diǎn)。所以建議采用第3種方案，將XML數(shù)據(jù)存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，充分利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)越性，同時(shí)也發(fā)揮XML的優(yōu)越性。

2.4 基于CSDB的IETM數(shù)據(jù)模塊編碼

對(duì)于裝備的維修而言，故障是裝備功能喪失的外在表現(xiàn)。要排除故障就需要我們通過(guò)更正物理結(jié)構(gòu)來(lái)保證功能的恢復(fù)。從功能到結(jié)構(gòu)是需要一個(gè)轉(zhuǎn)換。IETM作為技術(shù)信息的載體，它要反映這兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是裝備的結(jié)構(gòu)信息；二是恢復(fù)裝備的功能而采取的活動(dòng)描述。并且二者有相關(guān)關(guān)系的相互對(duì)應(yīng)。讓裝備的使用人員或者是保障人員能夠利用技術(shù)手冊(cè)來(lái)知曉裝備的功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

數(shù)據(jù)模塊的結(jié)構(gòu)是基于內(nèi)容組織和劃分的。所以，技術(shù)手冊(cè)要以某種裝備保障活動(dòng)的主題進(jìn)行構(gòu)建。數(shù)據(jù)模塊作為IETM中能自我包含的最小信息單元，就要將裝備的結(jié)構(gòu)信息和活動(dòng)信息一起表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)這種要求，S1000D對(duì)數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行編碼時(shí)，考慮了裝備的硬件標(biāo)識(shí)及裝備保障活動(dòng)的信息類型。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)模塊編碼的選擇，就可以組成某一類型的技術(shù)手冊(cè)。數(shù)據(jù)模塊的編碼結(jié)構(gòu)如圖2所示。

硬件部件的編碼包括3部分：第一部分是裝備的名稱。它需要一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理，使用前要經(jīng)過(guò)該機(jī)構(gòu)的惟一性注冊(cè)，以保證在整個(gè)行業(yè)中不發(fā)生沖突。第二部分是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)編碼。它反映的是裝備的結(jié)構(gòu)。一個(gè)裝備中可能有多種實(shí)現(xiàn)某一功能的系統(tǒng)。比如在某型飛機(jī)上可以有多種類型的導(dǎo)航雷達(dá)。為區(qū)分這些有相同功能的系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)編碼前面增加一個(gè)系統(tǒng)區(qū)分碼，這個(gè)編碼存在時(shí)要與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)編碼一起使用。第三部分零件分解編碼及其變量是對(duì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)碼中后一位的說(shuō)明，也就是零件的裝備保障活動(dòng)解釋。

編碼的信息類型部分包括兩部分：第一部分是信息類型編碼及其變量，按照裝備保障活動(dòng)的順序進(jìn)行排列標(biāo)記：功能描述、操作要點(diǎn)、保養(yǎng)方法、檢測(cè)手段、故障報(bào)告、診斷程序、故障定位、部件組裝、修復(fù)件存儲(chǔ)、混合主題。這個(gè)順序內(nèi)容是建立在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)編碼有效分解的基礎(chǔ)上的，對(duì)于不必要的分解，不應(yīng)該標(biāo)記信息碼。第二部分是條目定位編碼，說(shuō)明的是該數(shù)據(jù)模塊描述的硬件是否與父系統(tǒng)有無(wú)物理上的聯(lián)接。

圖2 數(shù)據(jù)模塊的編碼結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)論及啟示

通過(guò)比較MIL–D–87269A和S1000D兩個(gè)規(guī)范的數(shù)據(jù)要求，分析出S1000D更適合指導(dǎo)現(xiàn)階段開發(fā)IETM的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)還沒有自己的IETM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，應(yīng)該在借鑒國(guó)際上通用成熟的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，立足本國(guó)國(guó)情，盡力開發(fā)出適合國(guó)情和能與國(guó)際接軌的IETM數(shù)據(jù)要求標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)于我國(guó)的IETM發(fā)展和武器裝備信息化建設(shè)。

由于復(fù)雜裝備技術(shù)保障難度增大和信息技術(shù)的快速發(fā)展，S1000D標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求還要在實(shí)踐中結(jié)合實(shí)際情況，不斷加以調(diào)整和完善。

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