基于全寿命保障的舰船交互式电子技术手册应用技术研究

林广宏 李 赫

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

引 言

当前在舰船装备的研制、设计、生产、使用和保障工作中产生大量的技术信息数据，包括工程图纸、设计说明书、使用手册、培训手册和维修保障手册等。传统方法是将这些技术手册装订成册，这些技术文档和技术手册的编制、运输、分布、存储和维护需要大量的人力、物力和财力；同时，这些资料手册种类繁多，管理和使用不便，很大程度上降低了舰船装备的维修保养能力，同时也难彻底达到安全保密要求。舰船装备除需要具备良好的功能特性外，还需要具备良好的可靠性、维修性、测试性和保障性。为了提高舰船装备的战备完好性，减少维修人员的工作负担，降低全寿命周期费用，需要建立舰船装备交互式电子技术手册（IETM），以替代传统的纸质技术文档和技术手册，为设备保障维修提供标准化、交互式、实时的技术信息。［1］

交互式电子技术手册主要经历了5个阶段：电子索引页面阶段、电子滚动页面阶段、线性结构阶段、分层结构化阶段和综合电子信息系统阶段，［2］其中第5阶段是现今电子交互式技术研究的重点，具有广阔的应用前景。

1 国内外技术现状

1.1 国外技术现状

1.1.1 美军IETM发展现状

概念发展阶段：20世纪80年代后期，美军启动资料数据化的可行性研究，并最终获得实现办法——IETM；但之后很快认识到，要确保IETM健康发展，关键是制定相应的军用标准和规范。

规范化开发阶段：20世纪90年代后期，美国国防部成立由军方、工业部门和政府机构三方组成的IETM技术工作组，成员包括陆军、海军和空军，并制定和颁布了3个军用标准。在此阶段，各军种广泛开展IETM研发工作并均有建树；不过，很快也暴露出一些问题，主要是各军种独立开发的IETM只能独立运用，相互之间并不协同。

集成发展阶段：该阶段，美国建立了一个统一的构架，使不同来源的武器系统的IETM能在一个通用的用户界面操作。

目前，美军的IETM早已从理论研究走向了实用阶段。

1.1.2 欧洲IETM发展现状

美军IETM的成功应用，引起了当时“北约”的高度重视，其纷纷效仿美军，在军事装备中使用IETM技术。

欧洲航空工业IETM发展迅速，其主要的推动力量是工业领域。欧洲航空工业协会与英国国防部合作，进行国际规范的编制，至2002年，该规范即我们所用的S1000D［3］进行了9次较大规模的修改。之后，S1000D评估吸取了美军规范的相关内容，并与美国航空工业协会联合发展。至此，S1000D成为国际上最通用的标准。目前，欧洲的IETM早已处于实用阶段［4］。

1.2 国内技术现状

1.2.1 航空领域发展现状

几乎所有的航空主机科研院所都已经建设IETM，在大致经历了3个阶段后，即将进入成熟期。2009年前，军方没有要求时，各单位先自筹经费或通过技改提前进行能力建设，向军方展示应用效果；2009至 2010年军方对总体单位的型号提出IETM研制要求；2011年后，军方开始要求最新型号的总体单位及所有配套单位都提交IETM。

1.2.2 舰船领域发展现状

国内战斗舰艇总体设计单位自2010年起开始IETM项目研制工作，目前已在国内某驱逐舰与某护卫舰上完成试点工作。辅助战斗舰艇由于型号多且差异较大，在IETM制作方面稍显滞后。据了解，某型号辅助战斗舰艇于2017年完成了典型系统与样例的制作，并通过具体设备完成全表现形式展示，但目前尚无实际上舰的完整产品。

2 基于全寿命保障的IETM总体开发思路

IETM项目开发是一个复杂的系统工程，需要主管机关、总体科研院所、设备承制单位、使用部队，以及相关技术协作单位共同努力、协作完成。从系统操作角度考虑，应满足全寿命过程中各类人员的操作使用需求［5］。其开发总体思路如下页图1所示。

图1 IETM总体开发思路

鉴于我国舰船类型多样且周期跨度较大，为确保整个全寿命保障周期的适用、适装性，有必要在IETM编制与集成阶段即制定统一的标准，尤其是在资料制作与编码选取上约定一个通用性要求。

3 技术资料编制要求

制作交互式电子技术手册时，通常将技术资料通常分为两大类：文字素材和多媒体素材。本部分内容重点针对文字素材提出具体编制要求。

依据文件规定，文字素材分为《技术说明书》、《使用说明书》和《维修说明书》。按此要求进行相关资料编写存在3个问题，一是文字素材存在重复；二是重点不够突出；三是要求过于繁多。这就导致编写内容难以实现标准化，从而增加了电子手册编制与使用的难度。根据深入研究“三书”编制内容，选取适用于电子技术手册内容，重新组成文字素材编写规范，内容明确为以下6部分：

（1）安全警告；

（2）概述；

（3）工作原理及接口；

（4）使用操作指导；

（5）定期检查与维护；

（6）故障分析与排除。

图2 某船某型设备技术资料编制目录

以某船某型设备为例，其最终编制成果见图2。

从该编制目录可看出：技术资料已涵盖了设备的主要技术以及使用和维修说明，且内容清晰、突出，既方便IETM的资料审核录入，也可增强IETM的实用性和便利性。

4 数据模块代码定义规则

数据模块代码（DMC）是数据模块的标准化和结构化的标识，由硬件/系统标识、信息类型和学习类型（可选）3个部分组成。结合船舶全寿命保障过程管理与船舶特性，建议将数据模块代码分成6个代码段：型号识别码、型号差异码、系统划分码、信息码、产品位置码和学习码，如图3所示。其中：型号识别码由11位字母和数字混排，分别包含6位型号代码、3位舷号代码和2位阶段代码；型号差异码由4位字母组成。

图3 数据模块代码组成

产品位置码由1位字母组成，示意为：“A”该产品安装在型号上；“B”该产品部分组件已拆除，但主体仍在型号上；“C”该产品从型号上完全拆除。

学习码由4位字母组成，前3位指学习码，第4位指事件差异码。示例：TNNA，该数据模块含培训数据，且仅包含学习计划。

4.1 系统划分码（SNS）

舰船类型繁多且系统划分差别较大，为确保系统编码规则统一，需借助成熟的舰船规范进行适用性改进。本文参照GJB 2258-1994《舰船工作分解结构》［6］的指导思想，结合S1000D标准编码系统中“系统-子系统/子子系统-单元组件”的3级编码形式进行舰船系统进行划分。

2个标准的管理思想基本相同，故在结合GJB 2258向S1000D标准进行转换过程中，采用其前2位编码作为S1000D的系统编码，第3位作为子系统编码，第4位子子系统补“0”，单元组件编码统一为“00”。转换结果如表1所示。

表1 GJB 2258转换S1000D结果

针对GJB 2258中的定义，子子系统根据相关依据进行划分，以综合电力系统中进排气系统为例。

进排气系统是指推进柴油机、推进燃气轮机以及推进发电机组用以吸入空气和排出废气的系统和设备，包括：推进燃气轮机的燃烧空气系统、抽气系统、防冰系统；推进柴油机和推进发电机组柴油机的进气、排气系统；轴系的空气系统，以及这些系统中的鼓风机及其驱动装置、围井、柴油机通气管的进、排气管路、舌阀、指示和操纵传动装置、消声器、红外线抑制设施、绝热层、吊架和附件等。［6］

至此，完成“系统-子系统/子子系统”的划分，总体所可将此代码分配给相关系统/设备单位，据此进行组件拆分。拆分过程中应注意以下原则：

（1）划分过程中要注意划分的粒度不易过细，应以划分到需要最终用户了解的单元组件为宜，不需要拆卸维护的通常不进行划分；

（2）当划分过程中发现子子系统只有一个节点时，采用子系统加括号的方式进行描述；

（3）根据下一级划分设备的大小，将大的需要再拆分的放入子子系统，小的无需再进行拆分的直接放入单元组件；

（4）针对复杂系统可划分到组件拆分码。

表2 子子系统划分示例

4.2 信息码

GJB 6600的信息码中定义了000～999外加00A-00Z（除去I和O）共1 024个信息码，并根据百位上的数字对其划分为10大类。在信息码选择过程中，应遵照分类原则从对应的组中进行信息码选择，再通过十位上的数字进行细分，最终定位到个位上的数字。信息码选定以后，尽量使用标准定义的名称，对于意思相同但名称不同的，可以根据行业标准进行适当调整。

信息码的10个大类如下：000 功能，计划和描述数据，100 操作，200 维护（保养），300 检验、测试和检查，400 故障报告和隔离程序，500 断开、移除和分解程序，600 修理和本地加工程序及数据，700 装配、安装和连接程序，800 包装、装卸、存储和运输，900 其他。

本文建议根据设备是否为研制设备，将最少包含信息码定义为表3、表4所示。

在确定上述6个代码段的编写原则后，即可最终确定舰船通用数据模块信息需求清单（DMRL）。

表3 研制设备至少包含信息码种类

表4 选型设备至少包含信息码种类

5 IETM与培训内容集成

目前，装备的更新换代加快，舰员人员变动快、自训能力滞后，各设备单位承训能力有限，培新供需矛盾较突出，因此有必要将培训系统与现有设备进行有效集成。可共享内容对象模型（SCORM）是当前数字化学习的国际标准，目的是建立一套教材重复使用与共享，使学习者无论在何时何地，都能及时获取所需的高品质资源。S1000D与SCORM的整合是大势所趋，自2008年发布的S1000D4.0版本中，就新增了SCO（可共享内容对象）和SCORM内容包模块，这为交互式电子手册与培训内容集成提供了有力支撑。

5.1 系统技术构架

该系统可分为手册制作、培训内容管理以及手册与培训内容集成这3大部分，参见图4。

图4 交互式电子技术手册与培训系统集成构架

其中，手册制作系统和培训内容管理系统为研制单位内部使用，手册制作系统中的数据模块可用于制作培训课件；手册与培训内容集成系统交付最终用户使用，集手册浏览与培训考试于一体。

5.2 系统使用流程

系统使用流程如下页图5所示，手册素材和培训素材由研制单位制作，通过培训内容管理系统和交互式电子手册制作系统（CSDB）分别制作培训课件包和手册数据包。部队用户使用交互式电子手册与培训内容集成系统管理培训课件包和手册数据包，依照研制单位提供的试题制作试卷，根据培训需求制定培训大纲及培训计划，以便学员按计划学习和考试，考试成绩可进行统计并反馈给相关人员。

图5 交互式电子技术手册与培训系统集成使用流程

6 结 语

交互式电子技术手册是全寿命保障的一个重要切入点，可有效指导装备使用、维护、保养等内容。目前，通用型交互式电子手册使用尚处于起步阶段，与具体装备的IETM相比，在标准化与表现力等方面尚存在一定差距。然而不可否认的是，基于全寿命保障的电子手册应用，对确保舰船装备安全性和可靠性，进而保障舰船装备的生命力和战斗力具有重要意义。