IETM（精选七篇）
IETM 篇1
虚拟维修训练系统与交互式电子技术手册 (Interactive Electronic Technology Manual, IETM) 在装备知识与维修素材等数据方面基本一致。
本文主要研究如何借鉴IETM的S1000D标准, 设计虚拟维修数据模型 (Virtual Maintenance Data Model, VMDM) , 解决虚拟维修训练系统中数据重用和共享问题。
1 IETM简介
IETM的概念最先是由美军提出来的, 其定义是从事武器装备系统的故障诊断和维护保障工作所需要的一组信息包, 其中的信息内容和格式均以最优方式进行了组织和编排, 以便于最终用户通过数字屏幕以交互方式使用。当前应用最广泛的标准当属美军标准MIL-PRF-87269和欧洲标准ASD S1000D。
2 基于IETM的虚拟维修训练系统
S1000D作为IETM在装备全生命周期保障方面的重要标准, 在其标准下制作的交互式电子技术手册可以存储大量的装备保障数据, 不仅包括文本、图标、图片信息, 还包括视频、音频等多媒体信息, 以及和用户进行交互的信息。因此借鉴IETM相关标准S1000D设计VMDM层次结构如图1所示。训练数据包括了虚拟维修训练过程数据、虚拟样机数据和工具设备数据。
2.1 维修过程VMDM
过程VMDM设计如图2所示, 数据标记的具体含义以及其所包含内容的定义如下。
2.1.1 procedural元素
procedural元素是描述整个虚拟维修训练过程的根元素, 由若干个嵌套的子元素和相应的属性构成, 具有的属性包括维修过程起始步骤编号start Id、用来判断维修过程是否结束的步骤编号end Id、进行本次维修训练的维修操作人员姓名的operator Name以及维修人员编号operator Id, 同时描述人员所应该具有的维修水平、技能skill Level。
2.1.2 step元素
step是具体维修训练步骤元素, 是可以重复、并列的元素, 它有四个属性值:part State Type属性表示样机对象子单元的运动属性, 主要包括平移运动、旋转运动和复合运动三种;step Id表示维修过程中的当前维修步骤编号;name表示当前维修操作的名称;partname表示本次维修操作的样机对象单元名称, 该名称与虚拟维修样机模型中对该部件的命名一致。
2.2 工具/设备VMDM
工具/设备模型设计如3所示, 数据标记的具体含义以及其所包含内容的定义如下。
2.2.1 tool_Equipments tool_Equipments元素是工具/设备数据模型的根元素。
2.2.2 tool List tool List元素用来描述工具/设备, 是可以重复的、并列出现的非空元素, 具有三个属性值和一个元素:toolpackage Name描述专用工具包的名称;toolname属性值为工具设备的名称;tool Id属性值为工具/设备型号编码;pic元素描述设备工具的名称、型号、在工具栏中的布局以及二维图标文件的存储路径等。
2.3 虚拟样机VMDM
虚拟样机, 根据运动方式, 分为平移运动样机、旋转运动样机和复合运动 (旋转+平移) 样机。本文以复合运动样机为例, 进行介绍。
复合运动样机单元VMDM设计如图4所示。
trans Rotate元素是描述复合运动样机单元对象信息的根元素, 由若干嵌套的Parts子元素构成。Parts元素是可重复、并列出现的非空元素, 具有以下属性: (1) ID属性。 (2) Part ID属性。 (3) partname属性, 为相对应样机单元汉语名称。相关子元素有end Xposition元素、end Yposition元素、end Zposition元素、attribute To Object以及attach To Object描述的内容与平移样机信息单元模型中所提及元素的内容相同、类型相同。Axis Rotate元素、rotate Degree元素, 与旋转类平移样机信息单元模型中所提及的内容相同、类型相同。trans Scale元素描述虚拟维修样机单元在复合运动过程中平移段的步长。rotate Scale元素描述在复合运动过程中的旋转平移段的步长。length元素描述典型对象单元如螺钉的长度, proportion元素描述旋转圈数与位移的比例关系。
3 应用验证
某型复杂装备虚拟维修训练系统, 基于上述方法建立VMDM, 如图5所示, 编辑完成的系统能够进行发布, 使得系统的推广使用变得更为方便。
4 结束语
本文参考IETM的S1000D标准对于内容数据模型的组织方法, 设计了基于IETM的虚拟维修训练系统结构框架以及虚拟维修数据模型, 并利用XML Schema设计了虚拟维修训练系统的数据模型, 包括维修训练过程数据模型、工具/设备数据模型、以及样机对象单元数据模型, 并分析了模型中各个元素及属性的具体描述含义, 最后进行了应用验证。
摘要：为有效解决虚拟维修训练系统通用、共享和跨平台重用的问题, 借鉴IETM的S1000D标准以数据模块方式组织数据这一思想, 构建了基于IETM虚拟维修数据模型。经应用证明, 基于IETM的虚拟维修数据模型有利于系统的数据标准化和技术文档发布。
关键词：虚拟维修数据模型,交互式电子技术手册,维修过程
参考文献
[1]张宏亮.基于IETM的虚拟维修系统研究[D].南京:南京航空航天大学硕士学位论文, 2008.
[2]李星新.虚拟维修训练的模型研究与通用平台实现[D].石家庄:军械工程学院博士论文, 2010, 06.
[3]梁伟杰.装备IETM全寿命过程建模与实现[D].石家庄:军械工程学院博士论文, 2009, 06.
[4]周伟祝, 唐金国, 孙媛, 等.ASD S1000D规范中数据模块编码分析[J].世界标准化与质量管理, 2008, 6 (6) :54.
IETM 篇2
近10多年来, 计算机和网络等信息技术在工业领域广泛深入的应用, 使得武器装备产品开发、制造、使用、维护等各有关单位协同工作、实现数据共享成为可能。美国国防部早在20世纪90年代就决定把武器系统采办、研制、设计、制造、培训和维护等环节在内的全寿命周期的技术信息数据统一标准、统一格式, 进行计算机集成以方便交换和共享[1]。
武器装备的全寿命过程中应积极推广应用计算机、网络、CAD/CAM、数据库、多媒体、仿真等信息技术, 对工程图纸、设计文档和技术手册等技术数据进行电子化, 实现顺利交换, 并逐步通过网络进行数据集成, 实现在网络环境中的技术数据共享。在推进技术文档电子化的工作中, 各国国防部和工业界目前普遍推广的是交互式电子技术手册 (Interactive Electronic Technical Manual, IETM) , 即将技术文档和手册的内容存储在CD-ROM光盘上, 也可能存放在网络计算机的服务器上, 通过台式计算机或便携式计算机查询使用[2]。
IETM管理武器装备产品的全寿命周期产生的各种工程图纸、设计说明书、使用手册、培训手册和维修手册等技术文档和技术资料, 已经成为武器装备产品开发的重要组成部分。IETM充分利用了计算机多媒体、数据库和网络等技术的优势, 具有表现能力强、容易查询、更新版本、容易远距离传输、多用户能同时阅读或维护等多方面特点。在更改、增加或删除手册中的内容时, 与纸张书本型的手册相比, 工作量较少, 特别是随着电子技术的发展, 电子技术手册的成本比较低, 有利于降低产品和系统的全寿命费用。
1 IETM的主要功能与基本分类
IETM将内容复杂的操作手册、维修手册等技术信息, 按照有关的标准组织管理起来, 并以最优化的方式将文字、表格、图像、工程图形、声音、视频、动画等多种信息形式显示在电子屏幕上, 并以交互的方式进行查阅, 将维修技术人员或系统操作人员所需的信息精确地展现在使用者面前, 以加速装备使用和保障活动的实施。先进的IETM还综合了专家系统、人工智能、自动诊断、故障隔离以及培训等其他处理过程, 并可嵌入便携式维修辅助装置和自动测试设备中。
IETM从产生到发展至今天的过程中, 共大致经历了五个阶段, 按照电子技术手册内容存储的体系结构、数据格式、显示方式、实现功能和所依据的标准, 通常将电子化技术文档和技术手册分为5个级别, 标志着IETM的从低级向高级发展的状况[3]。第1级是最基本、最简单的, 而第5级是最先进、最复杂的电子技术手册, 见表1[4,5]。
2 航电故障诊断系统IETM的开发过程
航空电子系统IETM完整的开发过程包括:制定业务规则、确定技术信息粒度、制定数据模块需求列表、编写数据模块、制作插图及其他对象、管理所有信息对象、发布技术信息、交换数据模块等过程, 如图1所示[6]。IETM的实施可以分为信息收集、数据处理、提供三个步骤[7]。其主要内容如下:
2.1 技术信息收集
收集建立IETM系统所需的各种原始材料, 信息主要来源于设计说明书、工程图纸、故障手册、使用手册等各种技术文档, 或取自CAD/CAM生成的工程数据、产品三维模型, 或通过图片扫描文字识别等计算机技术, 将手册和文档的信息数据数字化。收集的信息应该包括如下几个方面:操作程序, 包括各个测试对象的电缆连接、操作顺序、结果记录方式等;维护规程, 包括日常保养、定检、排故、保存规程等;电路图和机械图纸;元件表;部件分解图, 主要是设备的组成图;故障定位信息, 提供有关故障的经验信息, 用来实现基于经验的故障定位。
2.2 数据转换
依据数据模块标准, 将所收集到的技术信息转换成IETM系统可识别的信息格式, 并进行统一编码, 存储于数据库中, 形成通用资源数据库。即把文档或手册的文本信息划分成许多信息单元, 用SGML/XML将数据标注成中立格式, 并按特定DTD或Schema结构, 存储于数据模块之中;将非文本信息如历史资料、插图等以CGM, JPEG等插图格式存储于单独文件中。所有数据模块、插图等信息对象均被存储在通用数据库之中, 以便于信息的检索、重用等管理功能。中性存储器则仅存放本IETM所需要的信息数据, 其实现方式并没有特定的要求, 可以用文件存储系统、网络服务器、数据库或其他系统形式来担任。
2.3 信息发布
主要任务是根据对发布内容和形式的需求, 对通用资源数据库中的数据进行组合和裁剪, 定制各种出版物, 满足纸介质、台式机、PDA、PMA等不同终端的现实要求, 并发布给用户。
2.4 系统界面
系统界面的设计本着简单、快捷、易用、符合一般操作习惯的原则, 尽可能满足各级用户的操作要求。操作界面采用标准的Web浏览器窗口, 主要包括标题栏和显示区, 窗口的顶部是水平标题栏, 其上应显示应用程序名、密级、阅读的数据模块代码和标题。显示区至少应包含目录栏、导航栏和内容区。系统设计时, 有限的空间提供尽可能多的信息, 功能直观, 适合各级用户的操作习惯, 各主要界面及功能如图2所示。
3 以网络为中心的IETM航电故障诊断系统
本文设计的IETM通过查询被测系统 (System Under Test, SUT) 的故障诊断流来提供动态诊断, 如图3所示。故障诊断流包含有效检测和隔离故障的诊断逻辑, 这些诊断逻辑使用XML进行编码。故障检测和隔离任务能够预先定义和存储在一个XML结构中。故障诊断流支持与被测系统进行交互并能够处理内置测试 (Build In Test, BIT) 返回的数据, 从而能够综合来自单个部件的BIT结果数据。这样, 整个复杂的集成系统可以通过该IETM系统进行智能化分析。如果预先定义的故障诊断流不能够诊断出某个问题, IETM具有的远程辅助维护的功能允许远程故障诊断工程师与现场的维修技术人员直接进行交互, 并能够通过联网计算机与维修技术人员的便携式电子显示设备 (Portable Electronic Display Device, PEDD) 或者加固计算机进行通信, 操作被测系统执行故障诊断任务[8]。
IETM是一个基于网络连接的3层运行模式, 即服务器层、中间件层和客户层, 服务器层与中间件层、中间件层和客户层之间均为双向连接。服务器层包含系统级数据库和数据库管理软件, 能够完成数据的定义、维护、访问与更新, 实现数据的存储管理;中间层包括数据访问模型和Web服务器, 中间件层从服务器层中提取和保存数据, 处理交互式电子技术手册用户的请求, 并且把处理结果返回给客户层, 客户层是客户端浏览器[9]。
远程故障诊断工程师使用联网的电脑访问网址并请求预先定义的故障流任务。为了访问以XML编码的技术信息的数据库, 远程计算机向驻留在维修技术员的PEDD上的中间件层发出一个HTTP请求并且被中间件层的应用程序接收。处于中间件层数据库的应用程序通过传递HTTP请求的参数来获得对存储在网络服务器数据库的具体的故障流XML的访问[10]。
请求的内容通过TCP/IP通信首先到达中间件层。PEDD上的客户层应用程序从中间件层接收到所请求的XML编码故障流, 然后与被测系统通信初始化的所有请求诊断的进程。被测系统根据请求的信息响应客户层。所请求的被测系统流程通常是BIT流程, 并且XML编码的诊断流可能包含多个BIT流程。被测系统与PEDD通信可以使用标准的通信方式实现, 比如RS 232、以太网、1553B等等。中间件层等待来自客户层应用程序标志整个诊断处理应用程序的响应。这个结果最终到达远程诊断工程师计算机上。远程诊断工程师可能请求实现存储或者别的特殊的任务。如果故障诊断任务比较特殊, 预先定义的故障流无法诊断出该故障的问题, 那么不必访问网络服务器的数据库, 直接由远程故障诊断工程师通过与维修技术人员交流并能够通过联网计算机与维护技术人员的PEDD进行通信, 让被测系统执行故障诊断任务。
以网络为中心的IETM航电故障诊断系统在局域网环境下运行, 其硬件平台物理架构如图4所示。服务器存储航电产品电子技术手册数据库。在这个局域网中, 经过Web服务器授权的一线维护技术人员或者远程诊断工程师在部署局域网的任意地点、任意时间利用PEDD、加固计算机或者其他与服务器主机相连的终端客户机, 通过IETM浏览系统, 检索、浏览远程Web服务器上的航电产品技术数据。
4 结 语
IETM能够为维修保障人员提供实时、高效的技术指导和信息支持, 有利于提高武器装备的维修保障能力, 加强了武器装备的全寿命周期管理。本文在研究了国外IETM发展状况的基础之上, 针对航空电子系统维修与维护的技术特点, 阐述了开发IETM的主要方法, 提出了一种以网络为中心的IETM航电故障诊断系统, 有效解决了航电系统维修与维护耗时、费力、时效性差等问题, 大大提高了航空电子系统维修与维护的质量与效率, 对提高航空保障设备效率具有重要意义。
摘要：采用交互式电子数据手册 (IETM) , 可以实现数据的互操作性和共享性, 从而提高航空电子系统的综合保障水平。首先给出IETM的分类和设计思想。然后运用结构化、模块化、功能化的设计思想, 建立IETM开发流程模型, 并得到了技术信息收集、数据转换、信息发布的主要方法。最后完成了一种以网络为中心的航电IETM故障诊断系统的设计, 该系统能够辅助维修技术人员与故障诊断专家实时在线交互, 实现对被测系统的故障诊断与隔离。
关键词：交互式电子技术手册,故障诊断,维修保障,隔离
参考文献
[1]佚名.武器装备IETM产品开发的需求过程模型的研究与应用[D].重庆:重庆大学, 2002.
[2]张月雷.航空维修IETM关键技术研究和应用框架设计[D].南京:南京航空航天大学, 2007.
[3]王宏亮.基于IETM的虚拟维修系统研究[D].南京:南京航空航天大学, 2008.
[4]刁兆勇.交互式电子技术手册 (IETM) 及其应用研究[D].南京:南京理工大学, 2009.
[5]连景伟, 常智勇, 杨海成.基于标准化的航空发动机IETM制作研究[J].计算机应用, 2010 (3) :108-111.
[6]李宗亮.基于S1000D标准的IETM系统技术研究[D].广州:广东工业大学, 2006.
[7]黄国良.基于S1000D标准的IETM制作平台研究[D].广州:广东工业大学, 2011.
[8]吴永明, 叶海生.基于IETM的装备故障诊断系统技术研究[J].计算机测量与控制, 2011, 19 (10) :2377-2379.
[9]赵玉婷, 左洪福, 潘绍松.便携式维修设备终端PMA的研究[J].飞机设计, 2010, 30 (3) :72-74.
[10]高万春.基于Web的协同性IETM结构模型及其应用研究[D].武汉:华中科技大学, 2007.
IETM 篇3
关键词：IETM,GJB6600,数据格式,数据模块
0 引言
现代信息技术快速发展,高技术战争装备保障军事需求不断增加,现代军事斗争越来越朝着信息化方向发展。在未来的信息化战争中,传统的纸质信息技术维修手册,由于成本较高、存储空间较大、不方便携带、低下的查询效率、较为困难的维护和较差的时效性等缺点,已经越来越满足不了军队的要求。IETM通过数字化手段将技术信息显示在PC机、PDA等设备上,充分利用了多媒体和网络等高新技术优势,具有较快的查询速度、易于更新和便于携带等优点。但由于缺乏统一的标准,造成功能单一、兼容性差的缺陷,严重制约了IETM的发展。对此,我军制定了GJB6600(装备交互式电子技术手册)系列标准。
数据格式规范的数据模型是IETM技术的核心。本文分析了IETM数据模块的作用,与国外IETM数据格式标准进行了对比,深入研究了我军IETM数据模型。
1 IETM数据模型作用
IETM数据模型是规范和分类一些技术信息的数据模型,这些信息主要进行设备使用和维护,数据模型标准化不仅可使不同设备数据共享,还可与其它系统进行高效数据集成[1]。
IETM的创作过程:将文本、多媒体、表格等各类技术信息资料通过IETM数据模型的标准约束,进入IETM创作系统进行制作,制作完成的数据模块放入数据库中存储,由IETM显示系统进行技术信息的显示,如图1所示。
2 IETM数据模型标准比较
国际上IETM格式规范分为两大体系:①美国军用标准MIL-PRF-87268[2]和MIL-PRF-87269[3];②欧洲航空航天与国防工业委员会(ASD)标准S1000D[4],如图2所示。
IETM的本质是按照规范的数据格式以数字化形式将文本、多媒体、表格等技术信息资料组织起来,再通过一定的显示程序向用户展现。国外两大格式规范体系在关注的重点和实现形式方面存在区别,见表1。
3 基于GJB6600的IETM数据模型标准
我国的GJB6600系列军用标准是根据本国军情制定的,主要在欧洲S1000D标准基础上部分参考美国军用标准[5],在维护保障信息化和IETM技术的推广应用上具有重要的指导意义。其由总则、数据模块编码和信息控制编码、模式和数据字典4个部分组成,标准满足我军IETM创作的顶层要求,统一数据模块的数据结构和技术信息的编码定义等内容[6]。GJB6600标准的中心思想是数据模块,它用数据模块编号区分及管理,并将数据以XML的形式组织,用相应的模式来约束验证文件中的标记。
3.1 数据模块结构
为了实现装备技术信息交互和共享目标,结合结构决定功能的原则,采用二维结构设计数据模块。在设计使用数据模块中应符合以下功能需求:①可以方便检索技术信息;②能够使用数据库方便地维护及管理;③设备的排列与组合易于表现;④以给予变量的方式增强可用性。为满足这些要求,数据模块应该能够进行自我描述。因此,数据模块的头部分由独立单元的数据模块标识与状态部分组成。数据模块在S1000D2.2[7]中分为9种类型,截至S1000D4.0发布时,已增至17种数据类型。我国GJB6600系列标准将数据模块划分为描述类、程序类、故障类、维修计划类、操作类、接线类、图解零件类和过程类8种类型。
GJB6600标准的核心数据模块由两部分组成:①通用层,包含用于管理文档类型、适用性、检索、质量控制程序等方面的数据模块元数据信息,即数据模块的标识信息(如发表时间、型号、题目等)和状态信息(如更新原因、质量保证状态、密级等);②信息层,是文档内容的主体,主要为显示端输出维修保障信息内容。由此可知,数据模块的类型不同,其输出的内容不同,信息层的结构也随之不同,但其通用层的结构相同。信息的组织应该采用模块化的方法,这样技术信息可以保存为一个独立的数据模块,可以最大程度地进行信息重用。这样不仅可以保证数据的一致性,而且可以节省时间成本和经济成本,方便维护与管理,提高开发及使用效率。当设备维护要求更改时,只需更改某一数据模块,便可更改需要制作的电子技术手册文档,这遵循了创建一次、使用多次的思想。数据模块结构如图3所示。
3.2 数据模块编码结构
设备出现故障就是其功能损失,需要改变其物理结构来排除故障,恢复应有功能。由此可见,数据模块需要从功能到结构进行转换[8]。使用及保障人员要了解装备的功能和结构之间的关系。装备的结构信息和活动信息应该在数据模块中结合起来。为了达到这个要求,GJB6600编制数据模块时重点比较装备的硬件识别信息及设备维修活动的类型。通过选择数据模块编码组成特定种类的电子技术文档。数据模块的编码结构(DMC)如图4所示。
由图4可知,数据模块代码由系统硬件标识和信息类型两部分构成。其中系统硬件标识包括:型号识别码、系统差异码和系统划分码、分解码和分解差异码。其中型号识别码的管理需要一个统一的组织,使用前要通过该组织登记,并且此登记具有唯一性,用来确保在整个系统中不会存在两个相同的型号识别码。系统差异码及划分码反映的是装备结构,它的作用是区分一个设备中可能有实现同一功能的不同系统。分解码及分解差异码是对系统划分码中后一位的解释说明。信息类型包括:①按照装备保障活动的顺序来描述活动关键点、维护方法、检查方法、诊断程序及报告、故障位置、部件组装、维护部件存储、复杂主题;②反应数据模块叙述的硬件在物理上与父系统是否存在关联。
对GJB6600数据模块标准结构和编码结构进行分析,得出优点如下:①提供了数据重用功能,技术资料信息的重用可以减少大量成本;②方便配置管理和控制;③从同一个数据源可以得到不同的输出,确保输出数据的唯一性;④便于同一项目参与人员交换数据;⑤方便不同系统之间高效数据集成;⑥便于项目的重复利用和后续开发。
4 结语
本文分析了美国军用标准和欧洲航空航天与国防工业委员会(ASD)IETM标准的差异以及各自的优缺点,详细阐述了GJB6600数据模块构成与特点,研究了基于GJB6600创编IETM系统的流程、数据模块的标准和数据模块编制方法等关键技术。IETM在军事、航天、运输业等大型复杂装备的维修保障领域具有非常好的发展前景。我国在此方面的研究与实践起步较晚,与一些成熟的体系相比还有差距,此数据模块的格式标准还需在实践中不断加以完善。
参考文献
[1]常雷,杜晓明,薛芬.IETM数据模型标准研究[J].科学技术与工程,2006,6(6):701-705.
[2]User interaction requirements for interactive electronic technical manuals[S].MIL-PRF-87268A.
[3]Revisable database for support of interactive electronic technical manuals[S].MIL-PRF-87269A.
[4]International Specification for Technical Publications[S].S1000D.
[5]装备交互式电子技术手册[S].GJB6600.
[6]高万春,史凤隆,方平.基于GJB6600的协同性IETM结构模型[J].计算机与现代化,2014(1):222-225.
[7]李玉焕.基于S1000D的交互式电子技术手册研制[J].电脑与信息技术,2012(2):46-47.
IETM 篇4
数控机床技术含量高,结构复杂,对每一种新型数控机床的熟悉认识需要较长的过程。而数控装备的技术资料是数控机床的重要组成部分,是数控机床使用和维修保障的重要技术支撑。据美军统计[1],若技术资料保障及时,85%的任务可在第一时间内正确地完成;30%的维修费用是由不正确的维修所造成。因此,研究先进的数控装备技术资料应用技术与模式,对于提高维修能力、提高数控机床的可靠性、降低维修保障费用、快速培养数控技术人才具有现实意义。
交互式电子技术手册(IETM)就是将技术手册的内容以数字化的格式存储,并以交互方式进行查阅,通过计算机控制的电子显示系统,将维修技术人员或系统操作人员所需的特定信息(如文字、声音、影像、图片等),精确地展现在使用者面前,以促进装备使用和保障活动的实施[2]。这种手册的应用将会提高数控机床的维修效率及操作人员培训效率,减少停机时间,并提高数控机床的维修性和可靠性。
我国IETM研究工作起步较晚,特别是信息化条件下IETM系统建设需求分析的研究工作比较薄弱,而在软件生命周期中,需求分析是最重要的一个阶段。软件需求分析的质量对软件开发的影响是深远的、全局性的,高质量的需求分析对软件开发往往起到事半功倍的效果,在后续阶段改正需求分析阶段产生的错误将付出高昂的代价。
目前在IETM系统需求领域存在的问题主要表现在I-ETM系统的需求理论和模型不明确;系统设计的需求体系框架、流程和描述形式不规范;互动机制不合理,技术、方法和手段不配套;需求系统及相关的支撑环境平台的研究与建设还很欠缺等等[3]。
针对目前IETM系统需求领域面临的问题和存在的差距,本文将UML建模技术应用到数控机床IETM系统需求分析中,确定合理的需求分析流程,实现系统设计的合理性、创新性,以确保IETM系统需求分析的准确性。
2 数控机床IETM的特征
作为交互式电子显示系统,数控机床IETM系统与纸质手册相比应具备以下几个特征[4]。
1)技术信息的格式和样式优化显示,易于用户操作,能提高使用人员对技术手册的理解能力。
2)更高的查询效率和精度。由于IETM技术信息的元素之间相互关联,用户可通过多种途径访问到自己所请求的信息。在交互的基础上,IETM能提供维修过程向导、技术数据导航、备件供应信息等与装备保障相关的帮助。使用IETM,至少可以节省50%的查询时间,而且解决问题的准确率比使用纸质技术手册提高50%。
3)方便现场使用。随着数控装备的不断复杂化,在维修保障现场对技术资料的依赖程度也越来越高,维修保障人员需要在维修现场参考各种技术信息,要求进行实时信息交付。纸质技术资料由于体积、更新等因素的限制,难以在维修现场提供准确服务,这给维修保障带来了很大的不便。采用IETM技术可以圆满解决这些问题,通过便携式计算机在维修现场可以迅速检索出自己需要的各种资料,大大提高了效率。而且IETM通过采用统一的标准数据格式,实现了各种数据的统一存储。在统一的基础上,IETM还可以向不同的机床使用场地提供技术信息服务,满足不同使用场地对技术数据的要求。并且,不同的使用场地可通过IETM传递相关的技术信息,提高了技术数据的互操作。
4)重量轻、体积小,便于携带、更改和传输。在使用过程中,装备的技术状态在不同的寿命阶段是不尽相同的,因此需要对技术资料进行不断修正。使用IETM只需要修改公用数据库的数据,通过共享技术可以使所有相关的资料及时得到更新,以最新的技术资料作为维修保障的技术支持,而不必像纸质技术资料那样进行重新印刷,降低了修改的费用,减少了出现错误的可能。
IETM可存储于光碟或硬盘上,减少了技术资料的存放空间,提高了携带的便利性。IETM能够通过无线电、网络等通信媒介进行传递,使技术资料的更新、运输和分发更加容易和快捷,并可以实现数控机床维修的远程技术支持。
5)培训周期短。IETM的功能可以在不同意义上进行扩展,具备了培训的功能。因此,IETM可代替一些过去需要在课堂培训的有关数控机床使用、维修的内容。由于IETM技术提供的信息快捷、准确、针对性强,即使是缺乏专门经验和技能的人员也能在其引导下完成复杂机床的某些操作和维修任务,完成的效率远高于使用纸张型技术手册且经验丰富的技术人员,从而可缩短整个培训周期,缩减培训机构的数量和规模,并且可以在很大程度上消除地理区域上的培训约束,可以边工作边进行培训训练。
通过上述分析可见,IETM作为一种全新的技术和培训维修工具,是解决技术资料问题最行之有效的方法。数控机床IETM的这些特征也构成了它在数控机床数字化维修及培训中的发展空间。
3 数控机床IETM系统的需求
数控机床IETM系统对高效维修和培训具有重大意义,而开发数控机床IETM系统的关键在于满足用户的需求,要想达到此目的,分析设计人员必须能够获取用户的需求。获取需求是一个确定和理解不同用户类的需要和限制的过程,它描述了用户需要利用系统完成的任务。一旦充分理解用户对系统的要求、用户的工作方式等信息,分析者、开发者和客户就能探索出描述这些需求的多种解决方案。所以获取用户的需求在数控机床IETM系统的生命周期中是非常重要的环节。
根据数控机床IETM的特征,将系统的需求分为内容需求和功能需求两部分。
3.1 内容需求
由于不同用户具有不同的能力、技能和经验,而且由于所执行工作的不同,用户也有不同的信息需求,即使同一个用户也可能在不同时间段中需要不同的信息,用户需要以一种稳定和有效的方式获取精确的最新的信息。因此,数控机床IETM所包含的信息内容必须能够支持用户的不同行为,帮助不同种类的用户获取精确的信息。
根据上述原则,结合数控机床IETM系统的特点,数控机床IETM系统针对不同用户所需的具体信息内容如表1所示。这些信息存在于数控机床的工艺卡、技术说明书、维修说明书等电子文档中,CAD图纸、照片等可通过扫描的方式录入计算机,实现初步数字化。
3.2 功能需求
功能需求是系统必须能够实现的系统行为,而不需要在条件中加入物理约束,它指定了系统的输入和输出行为。功能需求将会反映一个IETM全面性的目的,例如,IETM开发的目的是通过支持维护人员执行预防性的维护任务并安全地改进维护方法来减少设备的非生产性时间。另外一个目的就是减少对缺乏经验的技术人员的培训时间。其它要考虑的因素是,尽可能保持IETM较低的开发、维护、更新和分发成本,并保证其易操作性。
数控机床IETM系统主要包括培训和支持维修两大部分功能。系统要求具有交互性,希望通过对话框的形式为用户提供有效的交互式维修和培训辅助,能够根据用户要求对特定内容提供特定帮助。
4 基于UML的数控机床IETM的需求分析
软件需求分析是软件生命周期中重要的一步,也是最关键的一步。只有通过软件需求分析,才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的需求规格说明,进而建立软件的开发基础。
需求分析的任务是确定系统必须完成哪些工作,也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。它所做的工作包括深入描述IETM系统的功能和性能,确定IETM系统设计的边界和系统同其他元素的接口,以及定义IETM的其他有效性要求。
针对数控机床IETM的特点制订需求分析的流程如图1所示。在IETM系统需求分析中采用UML技术对系统的需求进行分析建模。UML(U-nified Modeling Language)是一种通用的可视化建模语言,它支持从需求分析开始的软件系统开发的全过程[5,6]。UML作为一种强大的图形化建模语言,是理想的需求描述和建模分析工具,对大规模的、复杂的、不断变化的用户需求有着很强的控制力。
在使用UML进行需求建模时,通过用例图从用户目标和系统交互功能两方面来分析[7]。分析人员从用户那里获取需求,用UML方法可以把它们描述成用例和角色关系,并进一步从不同的角度来分析这些需求。
4.1 识别参与者
识别参与者(角色)的任务是找出所有可能与系统发生交互行为的外部实体、对象、系统。其行为不受系统控制,但是可以提供输入给系统。数控机床IETM系统涉及的角色有系统管理员、学生、教师、操作人员和维护人员,是用例模型中的参与者。
4.2 内容需求模型
用例是获取系统功能需求的一种技术,是从参与者的角度来描述系统行为。一个用例就是参与者与系统的一次交互,表达了系统的功能和所提供的服务。在识别出参与者的基础上,可确定数控机床IETM系统中不同用户操作的用例,如图2所示,据此建立了相应的信息内容需求模型。
4.3 功能需求模型
4.3.1 功能分析
在这个层面必须定义系统功能及用户界面,使用户知道系统的功能,开发人员知道系统的需求。其主要任务是寻找系统用例,建立系统需求模型。通过分析,数控机床IETM系统包括前台浏览子系统及后台数据管理子系统两部分。前台子系统具有浏览、导航、链接、查询、打印等功能;后台管理子系统具有用户管理、信息管理、帮助等功能。同时,所有系统用户在进入系统前都必须先注册,验证用户名及密码的正确性,以确保系统的安全。
4.3.2 用例模型
在识别出参与者的基础上,可确定数控机床IETM系统的功能用例如下。
1)与学生、教师、操作人员、维护人员相关的用例,包括注册、登录系统和信息操作,其中信息操作用例将细化为浏览、导航、链接、查询、打印等用例。
2)与系统管理员相关的用例,包括登录系统、信息管理和用户管理。
通过上述分析,建立数控机床IETM系统的用例模型(即功能模型)如图3所示,该模型包含了系统最基本的功能,是系统的高层抽象。
5 结论
采用UML技术进行规范化的需求建模对数控机床IETM系统的开发具有重要意义。本文将UML技术应用于数控机床IETM系统需求分析中,运用需求分析原理制订了规范化的系统需求分析流程。采用用例模型对系统功能模型进行了规范化的精确描述,针对不同用户建立了内容需求模型,使处于不同知识、技能水平的用户都有合适的信息切入点,满足不同用户的不同要求,达到提高维修、训练效果的目的,确保数控机床IETM系统需求的准确性。
摘要：系统需求分析是软件生命周期中最重要的一个阶段。通过对数控机床IETM系统特征的讨论,论述了需求分析阶段的具体分析流程。将数控机床IETM系统的需求分为内容需求和功能需求,并采用UML技术对这两种不同的需求进行了详细描述,为系统的实现提供理论基础。
关键词：数控机床,IETM,需求分析,UML
参考文献
[1]杜晓明,王丹,常雷.集成化的交互式电子技术手册技术研究[J].装备指挥技术学院学报,2006(6):77-80.
[2]陈信钦.交互式电子技术手册(IETM)的技术研究[D].武汉:海军工程大学,2003.
[3]杨秀月,郭齐胜,李涛.基于AD和TRIZ的武器装备体系需求分析方法[J].装备指挥技术学院学报,2008(4):18-22.
[4]郭建胜,刘雪峰.推进我军交互式电子技术手册研究和信息化建设[J].装备指挥技术学院学报,2003(4):20-22.
[5]Ken Lunn.UML软件开发[M].北京:电子工业出版社,2005.
[6]熊丽婷,罗爱群,张永红.基于UML的企业物流管理信息系统[J].商场现代化,2008(4):128.
IETM 篇5
关键词：凿岩台车,维修保障,信息化,电子技术手册,S1000D
0 引言
对于凿岩台车这种大型工程装备而言, 在其研制、生产、使用和保障过程中, 必然会产生、传递大量的技术信息数据, 如设计图纸、使用说明书、维修保养手册等。目前它们的存在形式大多以纸质材料为主, 纸质技术手册不仅体积庞大、更新困难, 而且查阅起来效率低下, 严重制约了装备维修保障水平的提高。因此, 开发高效的、标准的、可共享的凿岩台车数字化技术手册具有重要的现实意义。本文主要介绍IETM (Interactive Electric Technical Manual) 在凿岩台车维修保障系统中的应用。
1 IETM概述
1.1 IETM的概念
IETM即交互式电子技术手册, 它是美国国防部提出的计算机辅助后勤保障CALS (Computer Aided Logistic Support) 战略性计划的主要内容。IETM是指综合利用计算机多媒体、数据库和网络等技术, 将技术手册以数字化的形式进行存储, 并通过电子屏幕将维修或操作人员所需信息以文字、表格、图像、工程图形、声音、视频、动画等多种形式呈现给用户, 同时提供交互方式查阅的电子技术手册[1]。制作完成的IETM可以存储在光盘上, 通过台式或便携式计算机查询使用, 也可以存放在网络计算机的服务器上, 通过远程共享方式进行使用。
1.2 IETM的等级划分
依据美国国防部的IETM相关标准, 按照IETM的结构形式、显示风格、数据格式和主要功能, 可以将IETM由低到高分为5级, 如表1所示[2,3]。这5级IETM中, 最基本的是第1级IETM, 最先进的是第5级IETM。目前, 第5级IETM尚处于研究阶段, 真正在各种大型装备中得到实际应用的是第4级IETM。
2 IETM的标准及选择
IETM的核心问题是信息共享及数据的互操作, 而标准是实现信息共享的前提和基本保障, 因此, 建立相关的标准是IETM能够推广应用的关键[4]。目前, 国外已经对IETM的标准化问题展开了深入研究, 并建立了相应标准。现有标准可以分为两大体系:一是美国军用标准体系, 另一个是欧洲S1000D标准体系。
2.1 美国军用标准体系
IETM技术最早由美国军方提出, 所以早期的IETM大多使用美国的军用标准如, MIL―PRF―87268A、MIL―PRF―87269A。
MIL-PRF-87268A是美国国防部于1995年10月颁布的一份性能规范, 由MIL-PRF-87268修正而来。该规范提出了军用交互式电子技术手册的标准化要求, 并规定了交互式电子技术手册的通用内容、样式和用户交互特性的共同要求。
MIL-PRF-87269A也是美国国防部于1995年颁布的一份性能规范, 由MIL-PRF-87269修正而来。该规范定义了IETM的交互式电子技术手册数据库的要求, 使文字或图形存储于数据库时能跨平台进行数据交换。
此外, 为更好发展IETM, 美国军方相继颁布了MIL-HDBK-511、MIL-STD-2361B等标准。
2.2 S1000D标准
S1000D国际标准起源于欧洲, 1984年欧洲航空工业协会与英国国防部成立了文档工作组, 启动了研究技术出版物国际标准的计划, 并于1989年出版了S1000D标准的第一版。之后, 该组织邀请各个国家派出军方以及工业代表参加到这个组织中, 共同发展该标准。S1000D是一个采用通用资源数据库来创建技术文档的国际标准, 中性存储是该标准的最大特色, 因此, 按照这个标准创建的IETM能够进行跨平台、跨系统数据交换。目前, 使用该标准创建的IETM已非常多, 如欧洲战机“台风” (Eurofighter Typhoon) 的IETM制作。
我国的IETM研究起步于20世纪90年代初期, 在IETM标准的制定上几乎还是一片空白, 所以必须结合我国国情, 选择合适的标准。本文介绍的凿岩台车IETM的制作标准也采用S1000D标准, 一方面是S1000D标准受到国际国内学者普遍欢迎, 另一方面, 美国军方和工业部门也在一些重要的工作中执行了该标准。
3 基于IETM的凿岩台车维修保障系统的开发
3.1 系统开发步骤
基于S1000D标准制作凿岩台车IETM的完整开发流程包括制定业务规则、确定技术信息粒度 (精细程度) 、制定数据模块需求列表、编写数据模块、制作插图及其它对象、管理所有信息对象、发布技术信息、交换数据模块等。从整体上可分为信息收集、信息处理、信息提供3个阶段[5], 如图1所示。
信息收集阶段主要是将凿岩台车使用手册、维修保养说明书、工程图纸等纸质文档进行扫描和识别为数字化文档, 将故障信息、相关文献等计算机文本和台车故障诊断相关的音频、视频、动画等进行收集和归类。
信息处理阶段主要完成数据格式的转换、数据验证与压缩, 并将这些数据信息以中立格式存储在通用资源数据库CSDB (Common Source Data Base) 中。IETM处理的不是普通的计算机文件和多媒体数据库, 而是需要依据S1000D标准, 将文本信息用可扩展标记语言XML或标准通用标记语言SGML描述为中立格式, 按特定的结构存储在CSDB中;将非文本信息以CGM/JPEG等规定格式存储于单独文件中。
信息提供阶段主要完成数据信息的输出。XML/SGML描述的中立格式内容与形式是分离的, 根据可扩展样式语言XSL规定的不同形式, CSDB中的数据被XSL格式化后显示给用户的也会呈现不同的表现形式, 如以翻页的方式显示网页、纸质文档或交互式电子技术出版物。
3.2 系统组成
基于IETM的凿岩台车维修保障系统主要由台车技术手册、台车图形库和专家系统故障库3个部分组成, 如图2所示。
台车技术手册是台车配套的各种使用手册和说明书等, 当操作人员遇到使用和维修上的问题时可以查阅, 同时系统也提供搜索功能, 方便使用人员能快速查到所需内容;台车图形库包含台车各组成部分的原理图和实物图, 原理图主要由设计单位提供, 也可以是纸质资料通过扫描而得, 实物图库由厂家提供或是自己拍摄的凿岩台车整体和局部照片或是零件图片, 可以帮助维修人员快速定位于故障部位;专家系统故障库是领域专家对台车机、电、液、气系统的故障分析, 该部分主要用于台车出现故障时进行故障排除指导, 包含故障现象、故障原因、排除措施等。同时, IETM系统的3个组成部分之间并不是孤立的, 而是存在链接, 可以随时进行交互式查阅。
3.3 系统实现
基于IETM的凿岩台车维修保障系统采用3步来实现:资料数字化、信息格式中立化存储、IETM的显示。
资料数字化阶段:对与台车相关的各种技术资料进行扫描识别, 然后按照系统组成进行分类存储。
信息格式中立化存储阶段分2步完成:对于文本数据信息, 以XML格式存储, XML已经成为IETM制作的首选格式, 因为它包含了SGML所有常用功能, 结构却更简单, 又便于网络传输, 被称为是下一代的网络语言;对于非文本数据信息, 则以S1000D标准支持的CGM/JPG格式单独存储。
IETM的显示主要有3种方法: (1) 利用级联样式表CSS定义XML文档显示; (2) 利用XSL转换和显示XML文档; (3) 利用Web服务器端编程处理XML到HTML文档的转换。本系统采用第二种方法实现, XSL是专门为XML设计的样式表语言, 与CSS相比功能更强大, 优势在于它不仅可以用于转换, 而且同一个样式表可以用于多个具有相似源树结构的文档。
4 结语
根据凿岩台车维修保障信息化需求, 引进了IETM相关技术, 探讨了基于IETM的凿岩台车维修保障系统的开发和实现。实际应用表明, 将IETM应用在凿岩台车维修保障系统中不仅可以节约设备出现故障时查阅资料的时间, 而且可以促进使用单位间的资源交流, 对提高凿岩台车的维修保障水平具有现实和长远意义。
参考文献
[1] 李宗亮, 顾宗磊, 姜莉莉.IETM技术在设备维修信息化中的应用研究[J].机床与液压, 2008, 36 (2) :151-153.
[2] PAUL T M.Interactive Electronic Training Manual (IETM) Guide[M].Boston:Defense Systems Management College, 1999.
[3] 丁凡, 石教华.IETM等级划分研究[J].航空标准化与质量, 2010 (1) :32-36.
[4] 顾秀君, 解洪成.制作交互式电子技术手册标准化要求[J].江苏船舶, 2004, 21 (5) :38-41.
IETM 篇6
1 交换式电子技术手册(IETM)的产生与定义
1985年9月,美国国防部提出计算机辅助后勤保障(Computer Aided Logistic Support,CALS)战略性计划。CALS的主要含义是指:在产品的全寿命周期过程中,各环节和有关单位综合利用网络、数据库、多媒体等先进信息技术,各种业务和技术信息数字化,并采用统一的交换和共享标准,通过网络和其他计算机信息介质,对需要传递共享的技术数据,实现业务和技术数据一次生成,多次传递使用,以此减少重复工作,提高效率。其核心就是要建立贯穿产品设计、生产、采购、使用、维护等一系列活动的技术数据信息共享系统平台。其重要意义在于利用计算机技术来提高技术信息管理的效率,在厂商与用户之间建立技术信息纽带,从而提高行业后勤保障的时效,降低运作成本。CALS模式的最大优点是用一套严格的标准来规范各种数字数据的生成、储存、交换、联机服务及管理,以达到信息的高度共享。
实现CALS理念的最基本最核心的技术就是IETM。IETM是指综合应用了计算机多媒体、数据库和网络等技术的优势,将内容繁杂的操作手册、维修手册等信息,按照有关的标准有机地组织管理起来,以最优化的方式将文字、表格、图像、工程图形、声音、视频、动画等多种信息形式显示在电子屏幕上,并以交互的方式进行查阅,将维修技术人员或系统操作人员所需的信息,精确地展现在使用者面前,以加速装备使用和保障活动的实施。制作完成的IETM可以存储在CD-ROM光盘上,也可以存放在网络计算机的服务器上,通过台式计算机或便携式计算机查询使用。先进的IETM还综合了专家系统、人工智能、自动诊断、故障隔离以及培训等其他处理过程,并可嵌入便携式维修辅助装置和自动测试设备中[1]。
2 IETM的技术特点
IETM处理的对象是CALS中所定义的产品技术数据部分,包括产品保障数据和产品定义数据。IETM数据可以直接取自产品的各类CAX(计算机辅助设计、制造、工程…)工程数据,也可通过扫描转换,按一定标准,将纸质手册和文档数字化,其制作过程,见图1。
IETM是把一套产品技术资料的信息数据划分成许多信息对象,将其作为基本信息单元按规定的格式存储于数据库中,信息数据按一定的存储结构相互关联,不依赖于某种特定的软件商品。目前,IETM已由国际通用的ASD S1000D标准做了具体规范[2]。ASD S1000D(下称S1000D)是欧洲航天和国防工业协会(ASD)发布的一个关于技术资料数字化的规范,包括技术资料数据的组织生成、格式要求、管理更新、发布程序等方面的内容。其最新版本适用于所有的军用和民用装备。
以上可以看出,IETM不同于一般的计算机文件或多媒体数据库。它不是简单地实现技术资料数字化,其数据之间不是孤立的,而是按一定规范相互关联。如IETM库中设备零配件的编码与厂商零配件库的数据是相关联的。在功能上,IETM不仅强调数据的互操作与共享,更强调数据与用户间的交互。以往普通的知识库或者信息管理软件系统缺乏统一的标准,数据相对孤立,数据交互功能差,其数据不能从产品设计、制造、采购、使用、维护、报废处理的全周期过程中被充分利用,因此其也难以在厂商与用户之间成为技术信息纽带。IETM的目标就是最大限度的提高工程技术数据的利用率,并使其更容易被用户使用。它的特点就是将传统的工程技术语言与数据库、网络、多媒体等计算机技术有机地结合起来。由于它在技术上采用了标准化的方案,使得它具有很强的开放性、可互操作性和部署能力,因此它的应用形式多种多样。IETM既可以单独在台式电脑、笔记本式电脑、穿戴式计算机、嵌入式计算机甚至掌上电脑上使用,又可以在Internet上以Web形式实现。就目前应用来看,IETM最适用于维修手册,它可以将装备所需的有关故障查找与维修方面的全部技术信息集合到数据库中,为用户智能化地提供故障诊断和查找程序,使维修人员在任何需要的时间、场所和地点获得充分的信息支持。
3 IETM应用于医疗设备维修领域
3.1 必要性分析
由于医疗单位的医疗设备不断更新,性能不断提高,种类、型号、数量不断增加,传统的维修技术与模式不能满足设备维修保障的需要。IETM的目标就是为维修保障工作在技术信息上提供支持,降低维修难度,提高维修工作效力。
3.2 可行性分析
当今的医疗活动大量依赖各种各样的医疗设备,随着医院数字化的不断建设,医疗设备维修保障技术信息数字化必将成为今后发展趋势,前面提到的CALS理念完全满足现代化医院对医疗设备后勤保障的需求,而实现CALS理念的IETM技术将是医疗设备维修数字化的核心技术。经过多年发展,IETM技术日趋成熟。基于S1000D标准规范,IETM系统主要采用基于Web数据库的B/S(Browser/Server)结构模式,数据描述通常使用XML可扩展标记语言[3,4,5]。除军事装备领域以外,IETM已在船舶维修、航空维修,汽车维修,数控机床维修等多个民用领域得到了广泛的应用。可以预见不久的将来,IETM将会被引入医疗设备维修领域。
3.3 应用的现实意义
IETM与传统的医疗设备维修技术的结合,可以大大改善医院目前临床医疗设备维修保障工作中的诸多问题。
3.3.1 缩短医疗设备维修怠机时间
大量医疗活动依赖医疗设备,临床要求设备维修尽可能减少对医疗活动的影响。在医疗设备全寿命使用周期中,缩短维修怠机时间意味着提高医院的社会效益和经济效益。如全自动生化分析仪、医用直线加速器等都是需要经常检修的医疗设备,由于它们结构复杂,检修的步骤繁琐给检修工作带了不少麻烦。如果有IETM的支持,维修人员可以通过其提供的实物照片、三维图形、动画等多媒体手段以及智能导航等功能,获得比传统技术资料更多更丰富的技术信息,在人手尽可能少的情况下,可以较轻松地完成检修更换作业。有学者报道[6],较之传统设备维修,应用IETM技术可使故障诊断效能提高35%[6],维修时间缩短了25%~45%[6]。
3.3.2 降低技术信息管理成本
按照惯例,医院要求厂商提供设备技术资料,并对所有资料存档管理。如MRI这样的大型设备系统各种说明、手册往往有十多本纸质资料。通常厂商最多只提供两套技术资料,实际借阅很不方便。尤其是在三级甲等教学医院,除了设备操作人员和维修人员以外,还有采购人员、研究生、进修生需要借阅。因此,需要一个计算机数据库系统来管理技术资料。
IETM系统具备技术知识库管理功能。其库内容包含来自产品的技术资料,如技术数据、检测流程与维修工艺等,可保存第三方检测、计量的记录,还提供维修日志记录与经验库自我维护功能。IETM对技术信息编辑、集合、发布、更新,查询、权限管理省时省力,可使技术信息管理成本费用降低40%~60%[6]。使用者根据权限可以通过计算机网络浏览,不必关心资料是否可以被带入医院半污染区或污染区里查阅。
3.3.3 具有提供技术培训的功能
长期以来,临床医学工程技术人员的技术培训一直是有待加强的问题。由于培训的成本、时间、资料等原因,传统培训的效果难以保证。没有良好的技术信息传递纽带,临床医学工程技术人员往往就处于技术信息“孤岛”之上。而IETM可以被设计为带有培训演示软件包和练习库,利用其多媒体与交互式的优势反复地向工程技术人员提供培训。文献显示相比传统培训,培训时间可减少43%[6]。
3.3.4 节省设备维修经费
充分利用IETM提供的数据以及检修方法,将故障隔离在最小范围,并将更换的部件控制在较小的单元。如,手术床手控盒失灵,可以根据IETM提供的故障代码及相应的检查方法和参考数据,诊断出故障为晶振坏了,只需更换个同型号的晶振即可,不必换掉整块电路板或者整个手控盒。由于最大限度地发挥了临床医学工程技术人员在医疗设备检修中的作用,相对减少了对外界技术服务的依赖,提高了维修保障的时效性,减少了不必要的人力物力,节约了维修经费。
3.3.5 实现远程维修
IETM技术集数字化技术、因特网技术和人工智能技术于一体,是新时期实现装备保障信息化的关键技术之一。在数字化医院里,IETM不是孤立于厂商的技术信息系统,其能够实现远程维修。厂商可以利用IETM这个平台来进行远端测试、诊断,提取数据进行分析,可以直接对设备软件设置或更新,也可以通过IETM指导现场工作人员设置软件,更换硬件。
4 小结
针对医疗设备日趋复杂,降低其维修难度,IETM是行之有效的途径。以IETM推动维修保障工作数字化和信息化,所带来的经济效益和对工作效率产生的影响将是巨大的。因此,将IETM技术引入医疗设备维修领域值得医疗设备制造商、软件研发公司、维修技术服务商、卫生行政部门、医院共同深入探讨研究。
摘要：针对医疗设备日趋复杂,降低其维修难度,交互式电子技术手册(interactive electronic technical manual,IETM)是行之有效的途径。本文介绍了IETM的定义及其技术特点,对IETM在医疗设备维修领域应用的必要性与可行性进行了探讨,阐述了IETM技术实现医疗设备维修数字化的现实意义。
关键词：IETM,交互式电子技术手册,医疗设备维修
参考文献
[1]陆洪武,陈建国,王荣颖.IETM技术发展综述及其特点分析[J].舰船电子工程,2009,29(7):25-28,44.
[2]顾宗磊.设备维修信息化中交互式电子技术手册研究[J].机械制造与自动化,2007,36(5):125-127.
[3]胡耀光,孟小华,李展.S1000D规范下IETM中数据模块的设计与实现[J].计算机工程与设计,2009,30(13):3222-3224,3250.
[4]付崇国.WEB框架下基于S1000D的IETM研究[J].计算机应用与软件,2010,27(3):201-202,218.
[5]黄金波,杜晓明,吕剑锋,等.XML数据库技术在IETM中的应用研究[J].科学技术与工程,2006,6(23):4795-4797.
[6]朱宁,杜晓明,梁波.IETM的研究与发展[J].兵工自动化,2008,27(11):20-22.
IETM 篇7
随着航空产品竞争日益激烈, 降低保障与维护费用成为用户关心的问题, 特别是对随机技术手册提出了更高要求, 技术手册必须具有快速查阅、信息检索定位、故障定位、方便携带等功能, 以使装备维修、维护、保障及时有力。而传统的基于纸张的技术手册发布格式已经越来越难以满足最终用户的使用维护要求。纸质的技术资料手册重量与体积大、造价高, 而且其执行更改不及时, 由此看来, 传统的维修手段已不不适应现代航空发动机的发展。展望未来航空维修业的发展, 随着技术数据数字化, 计算机微型化以及网络通讯技术日益发展成熟。早在20世纪70年代末期, 外军即开始意识到将交互式电子信息技术应用于武器装备维修保障的重要意义[2]。美国国防部在进行大量调研分析的基础上, 选择典型装备组织开展了一系列技术论证、应用研究以及验证评估活动。结果表明, IETM能使用户在众多的技术资料中快速、准确地找到所需的最新的技术信息, 保证维修工作的及时进行, 提高航空发动机的维修效能和战备完好性。据统计, 使用IETM使生产率提高70%、失误率减少50%、查询时间节省50%、复制费用减少70%、重量是原来的1/148、体积是原来的1/53[1]。
研究基于IETM的多媒体技术就是用图形、图像、视频/动画等多种形式显示技术手册内容, 为使用者提供详细、生动、易于理解的“电子化”技术资料。因此, 多媒体制作的好坏直接关系到IETM的功能实现, 而多媒体技术研究是IETM制作过程中的一个关键技术, 本文主要对IETM中图像、视频/动画的制作过程进行分析, 给出了解决办法, 并实现多媒体和技术手册的统一。
1 IETM简介
IETM (Interactive Electronic Technical Manual) 即交互式电子技术手册, 它是指综合应用了计算机多媒体、数据库和网络等技术的优势, 将内容繁杂的操作手册、维修手册等信息, 按照有关的标准有机地组织管理起来, 并以最优化的方式将文字、表格、图像、工程图形、声音、视频/动画等多种信息形式显示在电子屏幕上, 并以交互的方式进行查阅, 将维修技术人员或系统操作人员所需的信息, 精确地展现在使用者面前。
IETM技术不断得以完善和发展, 经历了以下五个基本阶段:电子影像式分页索引文档、电子式滚动文档、线性结构化IETM、阶层性结构化IETM以及整合数据库IETM。目前, 第四代阶层性结构化的IETM技术发展已较为成熟, 并在军事领域中获得了广泛应用。第五代整合数据库IETM技术由于引入了专家系统和人工智能机制, 可有选择地实时、智能处理多种类别信息, 具备单一系统从多信息源分析获取各种不同信息的功能, 是目前技术结构较为先进且应用前景良好的交互式电子技术信息系统, 也是美国、日本以及西欧各国争相研究和重点发展的方向。其中第四级IETM就融入了多媒体技术。通过将多媒体技术整合在交互式电子技术手册中, 以图文并茂、生动活泼的动态形式表现出来, 给人以很强的视觉冲击力, 留下深刻印象。
2 多媒体制作
航空发动机的技术资料的功能主要是供拥有指定型号的地勤维护和空勤的维护人员使用。这些资料应能使不熟悉该发动机的技术人员能够完成在航线上或在维修机库内维修飞机的任务。航空发动机维护人员在工作前都要查阅维修手册。因此, 每项维修工作的实施都可单独作为指导维修人员工作的依据。这就要求该手册完整的包括航空发动机的结构原理、使用维护、拆卸安装和性能调整排故方面的内容, 便于维护人员快速查找, 又能准确按照手册完成维护任务。
本文研究的IETM采用的标准是S1000D, S1000D是目前影响最大、应用最广泛的主流标准, S10OOD标准一个显著的特点就是数据模块重用。S1OOOD强调的重点是独立的部件与零件, 它能在零部件级的数据模块上进行重用, 这样数据模块可以从一个项目复制到另一个项目中去, 即在数据模块全部制作完成之前, 已经有大量的可用数据模块存在。与产品的设计与开发相比, 技术手册的开发工作第一次完全实现了“并行工程”。多媒体数据是和文本独立的数据模块, 显示的IETM手册是需要在文本中引用多媒体数据, 组合展示给用户。所以在制作第四级IETM时需要对多媒体进行数据分析。
多媒体数据是在技术手册内容基础上新增加的技术信息, 它们需要重新制作, 并要与技术手册的内容密切结合, 真正实现信息的增值。
多媒体数据来源于已有技术手册或设计分析结果, 进行多媒体数据分析时, 应根据技术手册的内容要求, 分析和确定多媒体数据的内容、格式、制作方法、数据压缩要求以及使用它们的工具要求。应指出的是, 必须首先分析技术手册的内容, 在文本部分难以使用户确切理解时或者应用户的需求, 才需要用多媒体文件辅助说明, 而且制作多媒体文件还需要综合考虑制作成本, 如果过分追求多媒体效果, 可能将喧宾夺主或本末倒置。
本文主要介绍制作第四级IETM时常见的几种多媒体:
(1) 三维模型的动态显示;
(2) 维修技术资料和视频/动画演示过程的同步配合显示。
上述几种多媒体制作按照以下步骤:
2.1 三维模型的建立和转换
用于三维模型制作的工具很多, 有UG、CATIA、PROE、SOLIDWORK等。目前, 将三维技术应用于IETM是可行的。随着信息化技术的推广, 航空发动机的设计逐渐用三维设计代替原来的二维设计, IETM的制作可直接使用现有三维模型。其次, 对于使用不同三维设计软件的单位可以将三维图形的格式转换成需要的三维格式, 所以用于IETM制作的三维数据来源有了切实可行的保证。
2.2 三维模型的加工
许多交互式3D创作工具可以使用。如CORTONA 3D、3DVIA等, 这些工具可以将原始的3D模型经过加工, 转化和编辑后成为交互式3D文件, 并在单机或网络发布。目前, 大多数航空发动机的技术插图是将设计的结构模型进行加工, 而设计的模型图具有精确的尺寸和坐标, 这在发动机技术手册的介绍中是不需要的, 因为技术手册向用户展示的是发动机的结构和原理。因此, IETM制作的数据模型可以有选择的进行删减和加工, 只要按照技术手册的介绍展示给用户具体的结构就可以了。
2.3 技术插图制作
对于技术手册中的零部件结构要使用3D技术将零部件展现出来, 将交互式3D技术应用于交互式电子技术手册可以使手册的使用者更快、更准确地接受航空发动机的技术信息并且减少培训时间和培训费用。
制作技术插图时首先要保证具有直观、形象, 一目了然的特点, 能够强调与澄清文字说明, 避免冗长的文字解释、过程描述等。在S1000D中文字和插图是具有不同特性的模块, 要保证插图和文字能够关联起来, 帮助用户理解内容, 并且将关联的数据同时显示给用户。插图格式可以是CGM、BMP、JPEG、TIFF、PNG、PDF等, 但是为了保证图形的质量, 推荐使用CGM图, 它较其他格式具有特殊的优越性。CGM是一种智能的矢量图形格式, 通过专用软件如ISODRAW制作而成, 利用专用的CGM浏览器将CGM格式的图片读出, 即可在系统中显示带有热点的矢量图。
在IETM中开发的三维模型图可以实现模型的旋转、放大、缩小。操作者可以点击模型实现图文互动。图1就是用ISODRAW软件制作成的图文互动的三维模型, 手册发布成IETP后, 操作者通过点击可以快速知道模型结构的名称。
IETM发布出来有两种形式, 一种是PDF版的, 一种是网络版的也就是IETP形式的。对于网络版的可以使用三维模型和CGM的插图展示零部件结构, 这两种形式的技术插图都可以实现放大、缩小, 使用者可以清楚的根据需要了解零部件结构信息, 而PDF版的IETM也可以采用CGM图, 它较一般的图形要清楚, 打印出来的纸质技术手册能够清楚的反映局部信息, 不会出现模糊。
2.4 视频/动画
为了更有效的指导维修人员进行拆装训练, 在视频/动画的制作中, 零部件进行拆装时, 同步地显示相应的维修手册内容, 使维修人员能直观方便的了解拆装该零部件的信息、操作步骤以及拆装该零部件时需要注意的问题。在拆装过程中, 每一步拆装所对应的零部件的零件号以及拆装层次都是唯一确定的, 因此可以在拆装过程中读取零件号以及拆装层次的时候一起读取IETM相关信息, 达到系统的理想要求[7]。
准备工作:
在拆装过程中对于维护人员首先需要确定的是该操作该项目需要准备哪些项目, 这在视频/动画制作中也需要相应显示:在IETM模块中也要有相应的说明, 写清楚准备工作内容 (如图3) :
其次是备品清单:
比如编号、机型、下一级装配件、DBS层次代码、图样编号、名称、单装数量、零件类型、参考毛料尺寸、重量 (kg) 、材料、材料规范等, 一般常用的按下表说明。
工具清单:
最后从发动机技术手册中获取具体操作顺序, 从建模环境中读取零部件的零件号, 按照指定的维修步骤拆装三维UG模型, 进行动画/视频制作。
通过以上分析研究就能将IETM信息和视频/动画制作统一起来了, 可以实现IETM信息和维护操作视频/动画同步显示, 其次为了将视频/动画制作更加完美需要将对视频/动画进行渲染, 接近真实环境, 加上配音。
目前Cortona3D、3DMAX、NGRAIN等都是制作视频/动画的工具, 使用比较广泛, 同时制作出的视频格式能满足S1000D标准的格式要求, 通过制作导入到IETM系统中, 文本部分链接引用, 实现视频与文字的统一。
3 结束语
通过对航空发动机技术手册分析, 研究了多媒体技术中三维模型和视频/动画的制作技术, 随着信息技术的发展相信多媒体技术将会有更多更好的解决方案出现。同时只有积极与用户沟通, 努力贴近用户需求, 才是促进IETM发展的重要途径, 也才是推进装备信息化建设, 提高装备使用和综合维修保障能力的必由之路。
摘要：IETM (交互式电子技术手册) 作为航空发动机新型的技术数据载体, 对于提高航空发动机的维修效能和战备完好性有重要意义。本文在研究IETM的基础上, 对多媒体技术进行了分析, 介绍了三维模型、视频/动画等多媒体设计的制作过程, 保证实现多媒体和交互式电子技术手册的统一。
关键词：IETM,多媒体,航空发动机
参考文献
[1]陈信钦, 王卫国.交互式电子技术手册应用与发展展望[J].现代防御技术, 2003.2.31 (1) .
[2]宋建社, 等.装备维修信息化工程[M].国防工业出版社, 2005.
[3]王宏亮.基于IETM的虚拟维修系统研究[M].北京:国防工业出版社, 2006, 5.
[4]徐宗昌.保障性工程[M].北京:兵器工业出版社, 2002.
[5]王辉华, 王航宇, 卢发兴, 等.基于面向对象的交互式电子技术手册数据库建模[J].计算机工程, 2003, 29 (10) :187-195.
[6]马乃苍, 贾向军, 祝华远.航空装备维修思想的发展探讨[J].航空科学与技术, 2003, 6:27-29.