基于IETM的飞行器维修信息化研究

2013-10-11吴彦卓

教练机 2013年4期

叶玮，吴彦卓

（中国人民解放军92941部队，辽宁葫芦岛 125001）

0 引言

先进复杂的武器装备，在设计、生产、使用和保障过程中会产生、传递和使用大量的技术信息数据。目前，这些技术资料大多仍以纸为存储介质，或者虽然实现了数字化，但在数据格式上不能互相兼容。使用纸介质的技术手册，除本身重量重外，还有体积大、造价高、编制周期长及更新困难等问题，而不兼容的电子数据格式又会造成频繁的数据转换、低效的数据共享和利用。两者都会延长装备设计生产周期，增加装备的全寿命费用，降低装备的保障能力和战备完好性。IETM作为计算机辅助后勤支持 (Continuous Acquisition And Life-Cycle Support，简称CALS)的重要组成部分，在发达国家已从理论走向了实用阶段，特别是美军的大型武器装备中都已配备或正在研发IETM[1]。本文根据某飞行器维修保障实际需要，将飞行器IETM系统与故障诊断系统相结合，采用层次式数据库结构，以交互式查询、检索和更新方式，辅助维修保障人员完成维修保障工作和维修保障管理，从而实现技术资料和维修信息的智能化。

1 IETM内涵

按照美军标MIL-PRF-87269A中的定义，IETM是一种由专业工具创作、在电子屏幕上显示、以数字化形式存在的技术手册。它具有纸质技术手册所不具备的特征：

1）信息的格式和样式得到优化。信息更适于电子屏幕显示，易于用户操作和理解；

2）信息元素互相关联。用户可通过交互方式配置应用环境，尽最大可能访问到所请求的信息；

3）用户与技术信息的交互性强。用户能通过对话框与IETM互动，提供维修过程向导、技术数据导航、备件供应信息等与装备维修保障相关的帮助[2]。

特征2）反映了根据用户环境获取相关技术信息的功能要求；特征3）反映了IETM与维修部门环境等其他应用系统相集成的功能要求。正是这两种环境构成了IETM的应用环境，构建起了装备技术资料与保障指挥之间的桥梁，体现了IETM的真实内涵。

2 IETM系统结构

IETM研究的对象是飞行器的技术数据部分，包括飞行器保障数据和技术资料数据。在功能上，IETM在CALS基础上进行扩展，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。IETM系统由技术信息文档数据库、管理系统和阅读器三部分组成，如图1所示。

图1 IETM系统结构框图

系统从逻辑上分为数据层、中间层和表示层，与程序结构的对应关系如图2所示。表示层是用户与IETM的交互界面，中间层负责处理IETM的用户请求，并把结果返回给表示层，数据层是存储了与飞行器维修保障相关的所有数字化保障资源的数据库系统。

图2 IETM系统逻辑结构与程序结构对应关系

IETM数据可以直接取自装备的各类工程数据，也可通过扫描转换，按照CALS标准，将纸质手册和文档数字化。IETM数据不同于一般的计算机文件或多媒体数据库，而是把一套文档或手册的信息数据划分成许多信息对象，将其作为基本信息单元存储在数据库中，相互关联的信息数据按照一定的结构存储。存储时按照有关技术标准规定的中性格式，不依赖于某种特定的软件商品。使用查询时，信息数据可以以文字、表格、图像、图纸、声音、视频、动画等多种形式表现，维修人员可以与计算机交互，信息数据相互参引，具有多种查询和导航功能，显示样式遵循统一标准。

3 IETM集成化方案

IETM能包含装备维修保障信息的变化，如维修规程、零部件和设计图纸等，维修地点是在前沿地域或后方维修基地[3]。维修人员可以根据当时环境准确获取。若为简单的飞行器维修任务，维修任务在现场修理完毕，维修历史自动更新；若需要更复杂的修理时，装备带着故障诊断结果送至维修基地，该结果由IETM指导人员在特定应用环境下自动完成，结果包括飞行器型号、类型、配置、故障症状、任务阶段和使用环境。应用IETM除了能缩短装备的维修时间外，还能保证诊断结果（至少故障的症状）的准确性。因为在装备送至维修基地后，由于条件发生改变，有些故障症状不一定会再现。IETM集成化方案如图3所示。

图3 IETM集成化方案

4 IETM系统实现关键技术

4.1 数据库设计

飞行器结构复杂、配置多样，资料数据量庞大，所以需要根据飞行器的结构、功能特点对IETM数据进行分层管理，并由此建立基于知识结构的数据库模型，如图4所示。

图4 某型飞行器IETM数据库结构

数据库管理是在Delphi环境下通过编程来实现对Access数据库的操作。采用ADO(ActiveXDateObject)控件作为数据库引擎，ADO是微软公司的数据访问规范，是ActiveX技术在数据库领域的应用，具有良好的通用性与可移植性。

4.2 信息录入与分析

本文将某飞行器的IETM信息划分为三大类信息：维修指南信息、零部件安装信息和故障隔离信息。维修指南以飞行器现有技术资料为中心，将飞行器技术说明书、使用维护说明书等信息集成到一起；零部件信息以外场可更换单元的安装拆卸为中心，将零部件图解目录集成到一起；故障隔离以飞行器研制定型及后期使用维护为基础进行集成。ITEM系统中所有技术信息均以数据模块的形式存放，所以首先必须将传统纸质文档中以“系统、分系统、子系统”或以“章、节”结构组织的数据分解为单个操作、单个技术信息组成的独立数据模块，同时还需对分解后得到的各个数据模块内容进行进一步详细分析，分析其中引用的其他数据模块信息并建立相应的超链接。技术信息模块化处理完成后，可添加XML标记，将IETM系统中所有信息编写为XML格式的技术数据，同时结合XSLT样式表，将XML数据实时转化为HTML显示在浏览器中。

故障定位和排除信息一般应该包括以下几个方面的内容：故障症状；故障定位过程：测试、维修、拆除、维修和服务计划；位置图和电路图；部件和测试设备信息；设备故障记录；操作原理[4]。故障定位和排除信息主要来源于排故经验积累和理论分析得出的静态故障树。常见故障的排除方法包括：系统和设备、所需设备、故障现象、故障原因、处理措施、故障时间、发生次数和排故人员。常见故障是一种动态模型，应允许维修人员添加故障现象和处理措施，并能根据故障的出现次数改变故障的显示次序。在有充分的理论分析和故障数据积累的基础上，可以建立故障树。故障树是一种典型的故障隔离程序，具有明确的逻辑判断思路。故障树一般是以故障隔离程序框图的形式存在。

4.3 特殊格式图像的矢量化处理

飞行器技术资料中包含大量复杂电路原理图、机械原理图及装配图等。由于扫描所得的图像清晰度低且带有很多图像杂点，所以一般应重绘清晰度高的图像，一般电路图的绘制使用Protel软件，机械图使用AutoCAD软件，框图使用Viso软件等等。通常做法是使各类软件绘制的矢量图（以矢量图形Shape格式存储）生成*.jpg格式的位图（以点阵像素格式存储），用以供IETM系统调用。各类绘图软件生成的矢量文件格式并不统一，Protel软件生成*.sch文件，AutoCAD软件生成*.dwg文件，Viso软件生成*.vsd等。而在Delphi平台中对特殊格式图像的浏览，需要调用与绘图软件相对应的dll（动态链接库）或后台调用绘图软件的相关程序，使得图像在打开和关闭等待时间较长。针对这一问题，可以通过AdobeFlash平台将不同类型的矢量文件统一转换为*.swf格式，通过应用ocx控件，使图像可以鼠标所在位置为中心缩放，并保持源文件的清晰度，因此可以实现对各类大型复杂图形图像的轻松浏览。

4.4 三维建模与模型交互

飞行器的三维建模与模型交互是实现维修数字化、电子化处理的关键工作。应用3DMax软件对飞行器上各分系统进行标准三维建模，采用Cult3D技术实现模型交互。Cult3D是全新的Web3D实现技术，担任着虚拟现实的重要角色，同时也是一种跨平台网络应用程序，在交互性能、文件体积、面积和画面质量等方面都有着相当的优势。

从3DMax软件输出*.3ds文件，通过Cult3D技术完成对模型的交互动作，并输出*.co文件，Delphi开发平台通过调用这种带有交互动作的模型文件*.co，开发三维模型人机交互界面，实现用户对三维模型的全方位旋转、随意缩放、平移以及对重要部件的拆装操作。

三维模型交互制作流程如图5所示。