基于S1000D標準的信息描述方法研究

劉艷紅，譚 斌

（中國民航大學航空工程學院，天津 300300）

基于S1000D標準的信息描述方法研究

劉艷紅，譚 斌

（中國民航大學航空工程學院，天津 300300）

技術的發展給傳統紙質技術文檔帶來了極大的挑戰，也給技術文檔的信息化發展帶來機遇。S1000D標準下的信息描述以數據模塊為核心，數據模塊采用樹型結構方式最為有效，且數據模塊本身在采用了S1000D標準下的數據模塊編碼后也可保證其唯一性。以S1000D標準內容結合數據結構類型對比、實例分析等研究技術文檔內容的信息化描述方法，為實現技術文檔內容的信息化描述提供參考。

S1000D標準；信息；數據模塊；編碼

1 S1000D與信息技術應用

隨著航空工業技術的不斷發展，航空技術文檔已越來越繁多復雜，如美國F-16戰機的一套紙質技術資料就多達75萬頁[1]，從而造成傳統紙質文檔使用與管理上的諸多問題，如信息交流困難、數據重用率低、技術信息維護費用高等[2]。美國國防部在1985年9月提出開展以實現無紙化為中心的CALS（computeraided logistic support，計算機輔助后勤保障）[3]，并將IETM（interactive electronic technical manual，交互式電子技術手冊）作為其關鍵技術發展。隨后美國在F-14、F-16和“愛國者”導彈等一系列裝備上試驗電子技術文檔與紙質技術文檔對比，結果顯示使用電子技術文檔可提高設備維護的成功率，如圖1所示，并降低設備整個壽命周期內的生產運營成本[4-5]。緊隨美國之后，歐洲在20世紀80年代提出了IETP（interactive electronic technical publication，交互式電子技術出版物）概念并在1986年發布AECMA S1000D IETP國際標準。S1000D標準的文檔工作組始終致力于使S1000D成為軍民兩用的標準。通過文檔工作組的努力，S1000D標準較其他標準具有以下明顯優勢[2]：基于國際認可的中間標準；可降低信息維護費用；允許生成信息的子集以滿足客戶的需要；能使信息在全異構系統中傳遞和電子輸出；可從相同數據源生成不同輸出形式，以保證數據安全；數據模塊概念可應用于遺傳數據；非盈利的，可以以中間格式傳遞和管理數據；包含了數據的計劃、管理、生成、交換和分配等方面，且可應用于不同形式輸出的電子格式。而且S1000D要求IETP應用軟件提供有編寫、審核的過程控制，對后期的內容更改和版本更新也都有相應的控制和策略，并且可以同時發布成IETM和PDF文檔形式[6]?？梢哉fS1000D的很多方面都優于美國軍方的IETM標準，因此AIA和ATA在2005年正式加盟歐洲的IETP國際標準，2005年后出版的IETP標準也由ASD S1000D更名為ASD/AIA/ATA S1000D。美國的F-117A飛機、全球鷹無人機、F-35戰斗機、B787客機等都采用了S1000D標準編寫技術文檔[3]。

圖1 使用IETM與紙質技術文檔隔離故障成功率的對比Fig.1 Success ratio comparison of fault isolating between IETM and paper-based documents

時至今日，S1000D已成為引領技術出版物信息技術發展的國際通用、軍民兩用的電子技術出版物標準。

2 S1000D標準下技術出版物內容描述

S1000D標準描述的是離散化的信息，這些離散化的信息被稱為數據模塊（DM）。數據模塊包含標識與狀態部分和內容部分，如圖2所示。標識部分所包含的元素是描述和控制數據模塊的元素，它們不是用于描述信息內容，而是用于識別和控制數據模塊并提供安全、質量和技術狀態保證。描述信息內容的元素都包含在數據模塊的內容部分，S1000D標準將出版物內容分為描述信息、圖解數據、工序信息、人員信息、故障信息、接線信息、維修計劃信息、過程數據信息、戰場搶修信息等具體內容，并在標識部分的支撐下在CSDB中管理。CSDB中包含多個數據模塊，出版物的發布則是在CSDB中選取要發布的具體出版物所需的信息按S1000D標準的業務規則進行發布，如圖3所示。CSDB中存儲的數據模塊可被多個出版物使用，這種信息描述方式使得數據的重用率大大提高。

圖2 數據模塊的結構Fig.2 Structure of data module

圖3 CSDB與出版物和數據模塊三者之間的關系Fig.3 Relationship between CSDB，publication and data module

3 S1000D標準下數據模塊及其編碼

3.1 數據模塊的數據結構

XML語言描述數據時通常采用集合類型、線型、樹形和圖狀結構4種結構類型如圖4所示。集合類型結構中的數據元素關系最為松散，為從屬關系；線型結構的數據元素之間為一對一關系；樹形結構中的元素之間則是一個對多個的關系；圖狀結構或網狀結構中的元素之間是多個對多個的關系[7]。

圖4 常用的4種數據結構類型Fig.4 Four kinds of data structure

S1000D標準下數據模塊邏輯上具有原子性，它是自我包含獨立不可分割的[2]。對于某一個數據模塊來講，其自我包含的性質決定其與其他數據模塊的相對分立性，同時S1000D標準了借助XML Schema來描述數據模塊元素的結構如圖5所示[2]，并在制作出版物前要求制作方必須與合同方達成關于出版物深度和廣度的協議。由此可見，樹型結構最適合S1000D的數據描述方式。為說明S1000D的樹型描述方式，下面以一段程序給出一段工卡的XML描述，其結構如圖6所示。

圖5 S1000D標準下XML Schema舉例Fig.5 XML schema instance in S1000D

圖6 程序樹型結構Fig.6 Tree structure of program

3.2 數據模塊編碼

3.2.1 數據模塊編碼結構特點

數據模塊是對出版社所需某一完整信息的唯一描述，因此，數據模塊本身也需要被唯一標識，S1000D下的數據模塊被數據模塊編碼（DMC）17到37位字符唯一標識[2]，如圖7所示。

為確保數據模塊的唯一性，數據模塊的編碼需滿足以下條件：

圖7 某機型的數據模塊示例Fig.7 DM example of one aircraft

1）層次分明。數據模塊描述的對象指向某具體型號裝備的具體某系統下的某單元組件。這個層次特點反映在型號標識碼、系統區分碼、系統層次碼3個頂層信息和分解碼/分解差異碼上。其中型號標識碼用2～14個字符指向具體設備型號，系統區分碼用1～4個字符指向同設備下不同系統/子系統，系統層次碼由3組6～9位代碼構成，其中，DMC為17位字符時系統區分碼為6位，DMC為37位字符時系統區分碼為9位，3組分別為系統代碼、子系統/子子系統代碼、裝配位置代碼；分解碼/分解差異碼中分解碼由2位字符標識，默認為不再分解，若需分解按拆下零件的順序編碼，分解差異碼用1～3位字符描述系統設計上的細微差異。

2）分類明確。針對設備的不同維護行為，需要能標識其不同的信息類型。信息碼/信息差異碼用3位字符信息碼描述，針對設備的不同維護行為，用1位字符信息差異碼代碼定義動作的差異。

3）位置到位。對于不同場合，相同設備的維護活動也有可能不同，為標識任務對象的位置和適用場合，需用1位位置碼來描述。

3.2.2 數據模塊編碼構建過程

在紙質數據轉化為電子數據模塊的編碼過程中，型號識別碼由裝備部門指定，也可由項目相關部門指定，經注冊后方可使用，圖7中“1B”為北約保障供應局提供。系統區分碼用于區分同一型號裝備安裝的不同的系統/子系統，例如，圖7中“A”代表一種型號的液壓系統，那么可用“B”標識第2種液壓系統。系統層次碼可由項目自己提供，也可參照S1000D等標準提供的SNS實例。系統層次碼由3組構成：第1組為系統編碼“29”，標識數據建模所針對的系統；第2組為子系統/子子系統碼“10”，一般由2位字符表示，前一位為子系統碼，后一位為子子系統碼，如果子系統不再拆分，則子子系統碼為“0”；第3組為裝配位置碼“05”，需要根據項目要求和產品的結構特點來進行分配。在系統層次碼后，即圖中“01”處為分解碼，“00”表示不分解，“01”表示第1個拆下來的零件，以此類推。分解差異碼的作用是標識系統的細微差異，這些差異必須不足以改變系統層次碼。信息碼由3位數字組成，S1000D規定了詳細的定義，圖7中“253”中“2”代表維護，“53”代表超聲波清洗。信息差異碼僅由1位字符構成，它由于定義完成信息碼所代表的行為的不同流程，一般來說，“A”代表第1種流程，“B”代表第2種流程，以此類推。最后是位置碼，其定義在圖7中已明確給出，如果實際情況不在圖7中所解釋的范圍類，則用字母“Z”表示。

概括地說，數據模塊編碼為數據模塊提供了存儲和訪問的唯一標識，同時描述了數據模塊所包含的信息類型和信息的位置，數據模塊編碼是在公共源數據庫中標識和管理數據模塊的前提條件。

4 結語

隨著信息化技術的不斷發展，技術文檔的出版必將由傳統紙質方式向信息化方式過渡。本文以S1000D標準為基礎，研究了采用數據模塊進行信息描述的方式，為實現技術文檔的信息化出版提供參考。如果能結合數據的信息化管理，深入研究技術文檔信息化出版技術，必可縮短中國與歐美發達國家之間技術文檔出版技術方面的差距。

[1]杜曉明，甘茂治.裝備保障信息化中的交互式電子技術手冊（IETM）研究[J].裝備維修保障動態，2003（23）：1-7.

[2]ASD/AIA/ATA.Issue 4.0.1，International Specification for Technical Publications Utilizing a Common Source Database[S].2009.

[3]徐宗昌，雷育生.裝備IETM研制工程總論[M].北京：國防工業出版社，2012.

[4]徐宗昌.裝備IETM技術標準實施指南[M].北京：國防工業出版社，2012.

[5]LITMAN E F.CALS-A strategy for business engineering[J].Logistics Information Management，1996，9（1）：18-23.

[6]王 崇.國內外IETM研究與應用現狀分析[J].航空標準化與質量，2009（5）：20-23.

[7]寇建華.面向過程的虛擬維修培訓系統研究[D].南京：南京航空航天大學，2010.

（責任編輯：黃 月）

Information describing method based on S1000D

LIU Yan-hong，TAN Bin
（College of Aeronautical Engineering，CAUC，Tianjin 300300，China）

The development of technology has brought great opportunities for the informatization development of technical documentations while bring challenges for traditional paper-based technical documentations.The information description based on S1000D standard uses data module as the core，and the tree structure of data module is the most effective form.Moreover，data module that coded under S1000D standard can ensure its uniqueness. S1000D combining with comparison of date structures and example analysis is used to research the informatization method of the contents description of technical documentations，and to provide reference for realizing information description of technical documentations.

S1000D；information；data module；code

V328.1；T-651

：A

：1674-5590（2014）05-0040-05

2013-09-02；

：2013-10-13

：航空科學基金項目（20120267002）

劉艷紅（1970—），女，河南駐馬店人，副教授，博士，研究方向為飛機結構力學，結構修理理論與技術.