CALS( Computer-Aided Logistic Support )实施计划报告。1985年,美国国防部启动CALS项目, 以实现武器装备系统研制、生产制造、培训和维护等工作的技术信息数字化、信息交换标准化, 以便交换信息数据, 减少重复劳动,降低武器维护和培训费用。IETM作为CALS的关键应用技术和主要内容,作为装备保障信息化技术研究和应用的热点之一,一直受到美国防部和国防工业界的重视,美国三军和很多装备生产厂家均成立了IETM 研究单位。IETM相关开发技术和应用得到了全面深入的研究。
经过十多年的努力,美国国防部和海军制定了一系列通用标准和专用标准,用以指导 IETM的开发、应用与实施,对IETM 的内容、格式、用户交互要求、显示风格、图标图示以及支持数字化技术文档和技术手册的数据库、网络集成化等方面进行统一规范,以实现美三军之间的互操作。这些措施大大推动了IETM的研究与发展。由于现代商业信息技术和军民两用信息技术发展迅速, 改进和升级更新速度很快,因此在美军的多个标准和规范中均指出IETM 的开发和使用要大量使用最新的现代商业信息技术和军民两用信息技术,以实现IETM发展的持续性和使用的便利性。
随着现代信息技术的不断发展,IETM 的技术进步出现了两种新的特点: 一种特点是IETM与Internet技术结合日趋紧密。1998 年3 月美国海军航空兵根据当时Internet技术的发展,提出了基于Web 的交互式电子技术手册体系结构,作为美国国防部所属单位实现网络集成交互式电子技术手册的标准体系结构。基于Web 的交互式电子技术手册,可以通过Internet 或Int ranet 发布、更新和获取装备技术信息,具有广阔的应用前景;另外,随着XML( Extensible Mar kup Language,可扩展标记语言)技术的发展,IETM领域正在使用XML作为其数据格式标准。另一种特点是IETM与人工智能( AI) 技术相结合,今后的IETM 集成了人工智能、专家系统和故障隔离功能,能自动进行故障分析和定位,提供故障信息和故障修复信息。随着网络技术的快速发展和大量应用,以及美国三军网络硬件基础的成熟构建,实现IETM在陆海空三军之间的协同操作成为可能。
为了实现IETM 的通用性、制作标准的统一、各个IETM 内容数据的网络化共享集成,美国国防部与国防工业界联合制定了新的IETM 联合体系( JIA)。2000年,美国公布了MIL- HDBK 511( IETMs 技术手册) ,对JIA的浏览器组件、网络应用、数据库服务、IETM 对象封装、IETM 的功能及使用操作要求等进行了规范和建议, 作为IETM 新的技术指南。JIA的目标是实现多个IETM 的联合使用,真正实现装备信息数据的透明性。JIA 的各项标准以对军事需求的持续研究为基础,以当前商业软件状况和可获得的COTS 产品为参照,符合已公布的军用标准和实际Internet 标准,因此具有良好的可扩展性、灵活性,可以方便地应用最新的商业软件产品, 接受可预见的互联网技术、网页技术、在网页上可用的电子文档应用技术等各方面技术的快速改进。为了实现系统的改进升级和技术资料的补充维护,JIA还构建特殊的接口接收用户提交的有效方案并鼓励创新。JIA是转换所有国防部技术手册到统一形式和格式的一个主要参考,可以使IETM 符合在整个国防部信息体系中长期和综合应用的要求,方便装备技术信息数据的发布和应用JIA的主要特点为采用通用浏览器、对象封装、采用电子寻址和库函数、网络和数据库服器接口。
可见,美军IETM已经与装备的整体维修保障体系紧密联系在一起,并且在IETM的开发、使用、管理和维护上形成了相应的体系和制度,成为了一种事关全局的现代装备保障技术, 在现代战争与装备保障中占据了重要地位,通过美军IETM 的发展过程可以看出,美军IETM 的发展主要体现了以下几个特点:
1) 人员保证:各种组织和专门研究小组的成立为IETM 的研究和开发提供了时间和人员上的保证;
2) 技术支持:现代信息数据库、网络、编程、故障诊断、多媒体制作等技术的快速升级为IETM 的发展提供了技术支持;
3) 制定规范:系列军用标准和要求的制定和不断改进为IETM 的研究、制作和发布提供了技术实现的规范性;
4) 厂家贯彻:鼓励装备设计和制造厂家大力推行CALS 战略, 要求其提交数字化资料, 为IETM 的开发提供了方便直接的数据来源;
5) 持续发展:先进商业技术和军民两用技术的应用为IETM 的发展可持续性提供了技术上的可能;
6) 推广应用:大量IETM 系统的实际投入应用为IETM 各方面的改进升级提供了经验基础;
7) 体系建设:美国军队网络的全面建设为IETM 联合体系( JIA)的发展提供了硬件基础。 日本是亚洲最早最积极研究、试验和推广IETM技术的国家,也是最富有成果的亚洲国家,早在1991 年就完成了对IETM 的调研。IETM在日本得到了较好的发展,尤其是商业领域得到了成功的应用, 如富士通公司、松下公司等在生产中都积极采用IETM 技术,并取得了很好的效果。
韩国于1994年4月成立了CALS 委员会,并多次组织人员赴美国参加CALS展览会和IETM研讨会,并开始引进美国的IETM 开发技术,并形成了适合本国需要的IETM 技术,已开发出Tmp@pyruxv2.0 IETM 制作工具。
受美国国防部的影响, 北大西洋公约组织( NAT O) 自1998 年以来,积极采取各项步骤,努力推动实施CALS 战略,强调以数据格式标准为先导,将IETM 作为一种重要的CALS 应用技术加以研究。
由欧洲航空工业协会( AECMA )发起和TPSMG( T echnical Publicat io ns Specif icat ionGr oup)集团负责开发和维护的S1000D是一个采用通用资源数据库( CommonSour ce Data Base)来创建技术文档的国际标准,正逐渐取代MIL-PRF- 87269A成为创建技术文档的通用标准。此标准及时跟踪信息技术的发展,采用了多项ISO国际标准、CALS和W3C标准,支持标准广义标记语言( SGML)和计算机图元文件( CGM),并逐步采用了XML、Schema等新技术。美国国防部CALS办公室、英国的IETM工作组、北约CALS管理委员会和CALS工业指导小组的标准制定部门,已经着手协调美国国防部的IETM 数据库规范和欧洲的AECMA 1000D数据模块规范,以便联合应用于军用装备系统电子技术手册上。
民用航空领域也十分重视IETM的应用。20世纪80年代,美国航空运输协会在ATA Spec 100规范中增加了数字化资料的内容。20世纪90年代初,增加了附录——数字化资料规范(包括(SGML)。1994年6月,ATA Spec 100规范中数字化资料的内容被剥离出来,形成了新的ATA Spec 2100《飞机保障数字化资料标准》。2000年3月,ATA又将最新版本的ATA Spec 2100和ATA Spec 100组合成一个新的规范——ATA Spec 2200《航空维修资料标准》。ATA规范虽然不是强制性的,但已被国际主流航空公司和飞机制造商所普遍采用,成为事实上的民用航空器技术出版物制作的国际通用规范。两大国际飞机制造公司——波音和空客均为其制造的飞机研发了IETM系统。IETM在民航领域的应用已经相当成熟。
目前,IETM已由军用装备和民用航空领域向工业制造、运输、教育、电信等领域推广、得到广泛应用。
2.2 国内IETM发展现状
国内20 世纪80 年代开始由军方率先引入综合后勤保障(ILS) 和CALS 概念, 翻译了大量ILS资料, 对CALS 和IETM 的基本概念、内容形式和应用前景已经有了一定了解。
随着世界信息化进程的加快, 我国通信和计算机网络飞速发展, 国家信息化基础设施建设有了一定规模, IETM 的各种开发技术, 如数据库技术、数据挖掘技术、保密技术、多媒体技术、网络编程技术、虚拟现实技术, 都已经日趋成熟完善。这些都为IETM 的研究和开发提供了良好的环境和技术条件。
针对当前国内IETM 的研究和开发开发现状,对国内IETM 的发展方向给出以下建议: 1) 进一步开展IETM 相关技术的研究, 如虚拟现实演示技术的研究、智能化IETM、嵌入式IETM、远程网络支持技术等;
2) IETM 相关开发标准和接口标准的研究,统一相关技术标准, 方便多IETM 系统的整合;
3) IETM 标准制作工具的研究开发; 4) 装备资料提交的编排形式合理化、介质形式电子化, 开发相应的电子化提交软件, 在装备资料提交后, 方便IETM 系统的直接生成;
5) IETM 及应用平台自身的性能。如可靠性、可维护性、可用性、可升级、可扩展性等。 2.3 IETM发展趋势
IETM作为一种装备维修保障信息化的重要技术手段,是在信息技术发展推动和军事需求的牵引下产生和发展起来的。因此,信息技术的不断发展和军事需求的不断深化,是的IETM技术也在不断地发展。当前,IETM的发展趋势,可以概括如下:
(1)建立通用国际IETM标准体系。
欧洲S1000D国际规范综合了现有各种IETM标准的优点,全面关注了元数据的标准化、用户交互机制、运行格式和用户信息反馈,其范围已经涵盖了军用海陆空装备和民用装备。目前,该规范还在按照IETM的发展需求不断进行修订完善,以适应不同行业、不同组织、不同类型产品的需要。随着IETM技术的发展,以S1000D为基础的IETM技术规范将有可能成为国际通用标准。
(2)广泛引入新技术,提高IETM的使用质量和效益。
近年来,IETM在不断地引入一些新的技术,如引入三维立体图像的动态显示,可与高度清晰电视进行交互;采用新的输入/输出机制、支持虚拟现实等新技术,不仅能够在信息组织结构上实现优化,而且能够增强IETM的表现力,为保障人员提供面向任务、生动形象、交互性更强的IETM,以提高IETM的使用质量和效益。
(3)融合SCORM标准,强化IETM的训练功能。
近年来,提高IETM的辅助训练功能,已经越来越受到IETM研究、开发与使用人员的关注。可共享内容对象参考模型(Sharable Content Object Reference Model ,SCORM)标准以其在数字化教学方面所展现的独特优势已引起人们的高度重视,如何充分考虑SCORM的需求,将SCORM标准融入到IETM中去,成为IETM解决实时实地训练,增强训练功能的一项重要措施。在教学系统中直接引用IETM的技术信息,而在IETM中又引用学习系统中的多媒体素材,建立一种具有双重目的的共享机制,可以减少数据的冗余,提高数据的利用率和共享性,将成为解决该问题的一个重要突破口。
(4)紧密结合保障需求,创建IETM信息源集成化解决方案。
准确的数据源是实现IETM向用户提供指导装备保障活动的技术信息目标的基础。但是现有的IETM数据源往往分布于分布式导购的系统中,如产品数据管理,技术状态管理,维修管理等系统,因此,如何创建集成化的数据源解决方案,有效地集成这些系统并及时地与IETM系统之间进行数据交换,实现自动化编辑、网络化传输、实时内容管理和动态发布,以适应多层次、高度交互的应用要求,已成为IETM研究与制作的重要发展方向。
(5)充分融合应用系统,实现IETM的一体化信息保障。
第5级IETM强调通过整合集成外部应用系统或应用软件来实现IETM的应用增值和功能扩展,以提高IETM的智能化水平。因此,充分融合专家系统、综合诊断系统(Integrated Diagnostic System,IDS)、基于状态的维修(Condition Based Maintenance,CBM)、自动测试系统(Automatic Test System,ATS)、虚拟训练环境(Virtual Training Environment ,VTE)等应用系统或应用软件,实现与IETM的交互操作和协同工作,交换共享技术信息,将成为最终实现
一体化信息保障的发展趋势。
3. IETM标准
IETM是一个数字化的技术手册,它将技术手册的内容以数字化的格式进行存储,因此存在着平台与系统的互异性问题。为了实现信息共享和数据互操作,必须使用被广泛接受的IETM标准来开发IETM。制定标准的目的有两个:一是提供互用性,以允许IETM系统能够跨平台、跨系统进行信息交换,避免出现“信息化孤岛”;二是提供兼容性,使IETM系统的基础框架具有较长的寿命,不论技术如何发展,都要确保信息长期可用。
自1992年开始,美国国防部陆续颁布了一系列IETM标准和规范。在此基础上,英、德、法等国军用标准化机构相继颁布了适应本国应用要求的技术规范。北约组织、国际标准化组织(ISO)也制定了一些相关标准。目前,指导IETM的标准规范很多,其中比较有代表性的是美国国防部制定的三个规范:MIL-PRF-87268A、MIL-PRF-87269A和MIL-HDBK-511,美国航空运输协会制定的ATA iSpec2200以及目前较为流行的国际标准ASD/AIA/ATA S1000D。 3.1 美国IETM标准
美国是最早提出武器装备技术资料采用IETM技术的国家。美国国防部在提出CALS计划后,自1992年开始,结合当时信息技术的发展水平,陆续制定和颁布了一系列有关IETM的标准和规范,包括MIL-PRF-8728A、MIL-PRF-87269A、MIL-STD-2361A、MIL-HDBK-511等,对数字化技术手册的内容、格式、用户交互要求、显示风格、图标图示、数据库,以及体系结构等方面进行了要求,这些措施有力地推动了IETM的研究和发展。到21世纪初,逐步形成了以美军标为主的IETM规范体系。美国国防部颁布的IETM相关标准和规范如表3-1所列。 标准代号 MIL-HDBK-59B MIL-STD-974 MIL-STD-1840C 颁布日期 1994.6.10 1993.8.20 1997.6.26 标准内容 CALS(持续采办与全寿命周期保障)实施指南(已取消,以供参考) 承包商技术信息集成服务(CITIS) 技术信息自动交换 产品数据通信的二进制表示:IGES应用子集和IGES应用协议 使用标准通用标记语言(SGML)的MIL-PRF-28001应用 文本的电子印刷输出和交换的标识要求和通用样式 光栅图像二进制表示 图像数据通信的数字表示法:计算机图形元文件(CGM)应用概貌 技术手册——多输出显示的数字技术信息的编制 交互式电子技术手册通用内容、样式、格式和用户交互要求 可修改的交互式电子技术手册数国际商用标准 ISO 10303 产品数据交换标准 ANSI Y14.26M 初始图形交换规范(IGES) ISO 8879 标准通用标记语言(SGML) ISO 8632 计算机图形元文件(CGM) MIL-PRF-28000B 1999.9.30 MIL-HDBK-28001 MIL-PRF-28001C MIL-PRF-28002C MIL-PRF-28001 MIL-PRF-28001 MIL-PRF-28001 MIL-PRF-28001 1995.6.30 1997.5.2 1997.9.30 2000.4.30 2001.2.15 1995.10.1 1995.10.1 据库 MIL-PRF-28001 MIL-PRF-28001 1992.11.20 2000.5.15 IETM和相关技术信息的质量保证程序(已取消,仍供参考) IETM互用性手册 表3-1 美国国防部IETM相关标准和规范 MIL-PRF-87268A、MIL-PRF-87269和MIL-HDBK-511构成了美国军用IETM的主要标准体系,对IETM的交互风格、数据结构和体系结构进行了规范。
MIL-PRF-87268A定义了IETM内容、样式和用户交互性的通用要求,提供了通用的、标准化的IETM数据显示方式,以确保用户使用各种IETM系统时操作方法的一致性。
MIL-PRF-87269A规定了武器系统承包商为创建IETM而构建的IETM数据库(IETMDB)的有关要求。IETMDB由复合节点构成,如图1所示。基本信息单元(文本、图表、图形、对话)被定义为带有链接、属性、提示操作的网络节点。允许一对一的元素链接或多路的关联,以实现数据的冗余(避免内容的重复)。内部和外部引用采用HyTime(超文本链接标准ISO/IEC 10744)定位。内容的过滤则依靠关系元素。
内容数据模块将技术信息定义为两层:顶层为通用层(类),用来定义数据特征的语法规则,它定义了跨应用的通用属性;底层为内容层,通过通用层定义技术信息元素,包括内容的文档类型定义(DTD)。
通用层是SGML的DTD,提供了用于定义内容元素的模板,包括每个模板的定义和属性表。另外,还定义了基本数据元素、链接元素和内容过滤元素。通用层一共定义了五种模板:节点(Node)、选择节点(NodeAlts)、顺序节点(NodeSeq),条件节点(IfNode)和循环节点(LoopNode)。
内容层中的技术信息被分解成一个基于系统/分系统的分级结构。技术信息有四种类型:程序信息、描述信息、零部件信息和故障信息。
MIL-HDBK-511推荐了一种为IETM提供互操作性(协同性)的技术框架和体系结构,这种结构称为联合IETM体系结构(JIA)。为达到协同性目标,JIA采用的途径是使用现有的商业Internet和WWW技术,构建IETM并在保密的内部网上使用。JIA作为一种体系结构没有定义明确的数据格式或操作功能,但描述了在异构软件环境下为终端用户提供协同性的设计特征。同时,作为一种体系结构,JIA与其他IETM标准没有冲突,事实上还鼓励和推荐使用现有标准开发IETM产品。JIA对终端用户的协同性定义为两种能力:一是查看不同数据源和不同数据格式的技术信息,并使之相结合的能力;二是自动访问和查看技术数据的能力。 3.2 欧洲S1000D标准
S1000D是由欧洲航空航天和国防工业协会(ASD)和美国航空航天工业协会(AIA)共同制定的一个有关技术出版物采办和编著的国际规范。从第2 版开始,其适用范围扩展到了陆、海、空装备,可适用于各种类型的军用和民用装备。它与美国IETM的概念不同,主要规范的是使用公共源数据库(CSDB)的技术出版物。公共源数据库不同于一般数据库的概念,它可以通过数据库管理系统(DBMS)实现,也可以是各种类型的文件管理系统。通常情况下,CSDB采用的是某些类型的文件管理工具。在CSDB中存储的信息对象有三种主要类型:数据模块、图形对象和出版物模块。
技术出版物所需的技术信息:如:文本、矢量图形、光栅图形、音视频等信息被分解成数据模块(DM),并在CSDB中汇集和管理。
数据模块定义为 “包含文字和图形的最小自包容数据单元”。用户可以通过数据代码访问数据模块。数据模块包含数据和元数据两部分,元数据包含识别和管理给定数据模块的全部配置信息。