交互式電子技術手冊(IETM)規范體系分析

吳國東 劉巍 黃牛 解洪成

（1.武漢第二船舶設計研究所，武漢；2.江蘇科技大學，江蘇 鎮江 212003）

1 引言

交互式電子技術手冊(Interactive Electronic Technical Manual，簡稱IETM)，是借助計算機技術、信息技術和網絡技術，為改善紙質印刷出版的技術手冊(Technical Manual，簡稱TM)的保存、傳送和管理，尤其是補充TM培訓功能不足而開發的信息化產品。

IETM 的概念和技術是在軍事裝備的使用和維修實踐中，在分析和跟蹤用戶需求的過程中產生和發展起來的。IETM 起源于美國海軍，1986年列入美國海軍數字化目標計劃，并且也是美國空軍的“綜合維修信息系統(IMIS)”中重要組成部分。美國海軍十分重視IETM在海軍中的應用調研，先后發布了IETM指南、過程計劃和使用調查報告[1-3]。

IETM 不僅在軍隊中使用，而且得到國際產業界的普遍重視。歐洲在民航飛機開發電子技術出版物的實踐基礎上，提出了交互式電子技術出版物(Interactive Electronic Technical Publication，簡稱IETP)要求。IETP是在紙質出版物電子化的過程中發展起來的，IETP要求既能出版紙質技術手冊(TM)，又能使用電子顯示。

在IETM的發展和應用中，技術規范是最為關鍵的問題。技術規范決定著IETM的技術結構、開發方法、開發效果以及產品的一致性。因此，本文重點對此進行討論。

2 國際上兩種IETM格式規范體系

2.1 IETM技術規范體系的三個層次

目前在國際上IETM已經有比較完整的規范體系，并且一直隨著用戶需要和技術進步在不斷發展。IETM技術規范體系包括三個層次(見圖1)。

⑴ 核心規范(規定裝備采辦與交付的數字化政策)；

⑵ IETM 格式規范(規定開發 IETM 的技術和管理要求)；

⑶數據格式規范(規定信息表示的數字化要求)。

圖1 IETM規范體系三層次

其中，IETM格式規范是為了統一 IETM的內容、功能、顯示和信息結構等開發要求，規范合同采購、質量保證、驗收、交付以及使用和維護管理活動。格式規范用于 IETM，可以確保IETM程序的一致性，以及眾多承包商 IETM數據庫開發的一致性。

2.2 IETM格式規范兩大體系

當前IETM格式規范在國際上分為兩大體系(參見圖 2)：⑴美國軍用標準(簡稱“美標”)的MIL-PRF-87268和 MIL-PRF-87269[5-6]；⑵歐洲航空航天與國防工業委員會(ASD)標準的(簡稱“歐標”)S1000D[4,7]。

兩種標準由于采用了完全不同的原理、信息結構和交互技術，各有其優點和缺點，有不同的適用范圍，是本質上完全不同的兩個體系[8]，目前仍在并行發展。國內也有文章[9]認為 “目前，國際上有關IETM的標準很多。其中，影響最大、應用最廣泛的主流標準是美國軍用系列標準和歐洲的S1000D。”“美國軍用的MIL-PRF-87269A等IETM標準與ASD S1000D標準之間有著本質區別。”“兩種途徑各有優缺點。”

圖2 IETM格式規范體系兩大體系

3 兩種IETM格式規范體系的技術方法比較

IETM 是將文本、圖形、表格、對話框、動畫、音頻和視頻等基本信息，以數字化形式按照特定的結構組織起來，通過設定的顯示方式向用戶發布，并具有不同程度的交互功能。目前，兩種IETM格式規范體系的本質區別在于它們關注的重點及其不同的實現機制：美標更加關注IETM產品的開發，歐標更加關注 IETM的內容管理。以下分別從基本單元、信息結構、發布方式、交互能力、適用級別以及開發方法等六個方面分析它們的區別，參見表1。

表1 兩種IETM格式規范體系的技術方法比較

3.1 基本單元不同

能夠作為IETM技術內容的組成部分、具有獨立完整意義并能單獨保存的最低層次信息對象，稱為 IETM 信息的基本單元。基本單元是IETM 的最小信息對象，信息結構則是使用基本單元構建IETM的架構，各種信息對象之間的邏輯關系由信息結構來定義。

⑴美標87268/87269

由文本、圖形、表格、對話框、動畫、音頻和視頻等6類信息對象作為基本單元。以它們作為基本單元，既可減少冗余信息，也便于構建具有交互機制的節點模板[5-6]，以便按非線性結構來構建不同類型的特定主題信息。基本單元之間無冗余信息，同樣的內容一次創作可多次重用。

⑵歐標S1000D

數據模塊(DM)是S1000D規定的基本單元，而文本、圖形、表格、對話框、動畫、音頻和視頻等信息則是DM的下一層次單元信息[4]。一個數據模塊指的是一個獨立的數據單元，用來描述裝備的一部分完整信息，是描述信息的最小單元。各個數據模塊之間使用數據模塊編碼(Data Module Code，DMC)相互區分，可以利用此編碼管理整個產品的所有數據模塊。DM之間可以做到無冗余，同樣內容的DM創作一次可多次重復使用，但它不能避免在DM內部下一層次單元信息的冗余性。

3.2 信息結構不同

⑴美標87268/87269

美標采用具有兩層結構的內容數據模型(Content Data Model，簡稱 CDM)作為IETM的信息結構(參見圖3)，它是美標體系中實現用戶交互功能的基礎[5-6]。CDM 是一種具有內容過濾機制的非線性結構，也稱為“面向對象的信息結構”。CDM的第1層為基本信息層，用六種基本單元作為技術內容的“基本元素”，由三種結構元素(內容過濾元素、鏈接元素和模板元素)構成具有不同內容過濾機制的五種節點模板(參見圖4和圖6)。第2層為特定內容層，采用基本信息層已經定義的節點模板，按照裝備基層級維修所需要的信息和交互性要求，構建了四類武器系統技術信息模型：描述信息、任務信息、故障信息以及零件信息。這些模型能滿足用戶在使用和維修中對IETM的需求。

⑵ 歐標S1000D

S1000D采用以數據模塊(DM)為基礎，在公共源數據庫(Common Source Data Base，簡稱CSDB)的信息集(Information Set，簡稱IS)中統一管理，發布時以出版模塊(Publication Module，簡稱PM)為輸出的線性結構。由于IETM要兼顧兩種發布方式—紙質出版物和電子顯示方式，它們在結構上必須采用符合紙質出版物的那種線性結構，也稱為“面向文件的結構”。它具有兩種線性關系：其一，組成DM的文本、圖形、表格等信息是按線性順序連接。其二，出版模塊(PM)由DM 按線性關系順序連接(參見圖 5)。所以說“手冊結構更類似于紙質手冊”。

圖3 內容數據模型(CDM)的兩層結構

3.3 發布方式不同

⑴美標87268/87269

在IETM的五個級別中，第1～2級的線性結構完全符合紙質出版物，但沒有交互性。第3級也是線性結構，但具有較弱的交互性。第4～5級采用非線性結構，具有較強的交互性，但不能按照紙質出版物的結構打印出版。由于美標是以規范第4～5級IETM為主，因此發布方式只能是電子顯示方式，不能提供紙質出版物的全文打印，但可以打印當前顯示的內容。

⑵ 歐標S1000D

S1000D要求IETM兼顧兩種發布方式—紙質出版物(TM)和電子顯示方式(IETP)，因此它能提供紙質出版物的全文打印(如PDF格式)，但其中的動態信息不能打印。它也提供交互性較弱的IETP這種電子顯示方式。

3.4 交互能力不同

⑴美標87268/87269

美標的內容數據模型(CDM)通過五種節點模板，通過不同的內容過濾來響應用戶需要。通用節點模板是一種通用型復合結構(參見圖6)，由它構建圖 4的其它 4種(備選/序列/條件/循環)節點模板。通過內容過濾元素(包括前置條件和后置條件)，提供訪問節點技術內容的進入和退出機制。在可選的節點信息中只有符合前置條件的被顯示，顯示后按照后置條件決定后續行為。這種借助過濾元素導向“分叉”節點信息的復合結構，是實現交互的基礎。

圖4 CDM基本信息層的結構

圖5 數據模塊DM、信息集IS和出版模塊PM

圖6 IETM的通用節點模板

⑵ 歐標S1000D

圖7 S1000D的過程數據模塊(PDM)設想

與美標的內容數據模型(CDM)提供的交互能力相比，S1000D的交互能力較弱。為了解決IETP的交互性，S1000D編制者提出了過程數據模塊(PDM)的設想(參見圖7)。該設想基于以下兩點：①S1000D 數據模塊(DM)和公共源數據庫(CSDB)；②MIL-PRF-87269A的交互性方案。也就是說，它要以DM為基本構件來實現美標的交互機制。但是由于 DM 相互不能嵌套(oppose to nesting) ，用DM構成類似MIL-PRF-87269A的交互性方案尚未實現，目前是在DM內部借助外部邏輯引擎實現交互式故障診斷。

3.5 開發過程不同

⑴美標87268/87269

按美標87268和87269開發IETM，首先應根據需求確定結構要求，然后創作編制各個基本單元，是自頂向下的開發過程。比如選擇特定內容層的主題信息類型，按照各類型的信息結構，分別進行信息單元的創作和結構元素的設置。雖然可以在開發 IETM 之前先準備信息單元的素材，IETM內容的準備是不能脫離待開發的IETM信息結構要求的，信息單元的識別碼可以有也可以沒有。

⑵ 歐標S1000D

S1000D關注的是裝備技術手冊的內容管理，DM是內容管理的基礎。按照S1000D開發IETP的順序是：首先根據產品需要創作 DM，即按照信息集(IS)的分類要求來準備 DM(參見圖 5)；然后按出版模塊(PM)要求來使用已創作好并附加了識別碼的DM(參見圖 5)。S1000D要求在全壽命周期中通過公共源數據庫(CSDB)管理DM，必須為DM編制識別碼(DM Code，簡稱DMC)。確定所需的信息集、編制DMC和依據各類DM的Schema創建技術內容是 S1000D中最重要的工作。一個產品所有的DM和PM都被存儲在CSDB中，可通過數據模塊編號、信息種類以及其他的元數據信息以目錄或搜索的方式將信息對象從CSDB中檢出，以滿足用戶開發IETP的需要。

4 結論

IETM在發展過程中逐步形成為一個在概念、技術、管理和應用上十分完整的體系，主要體現在：⑴具有增值的使用特性；⑵需要依據統一的規范；⑶需要借助專門的開發平臺。在這三點中，核心問題是技術規范的適用性與成熟性。

美標87268/87269的技術方法來自長期實踐，有堅實基礎，成熟可靠，微調式的維護更新方式也有利于IETM開發平臺的成熟性。歐標S1000D在技術方法上仍然有待發展和完善，尤其是交互機制方面，其開發平臺也尚未成熟。因此目前兩個體系有各自的應用空間，應當繼續并行使用。而能否將兩者優點相結合形成更適合我國國情的規范，對我國IETM行業來說也是一項艱巨的任務。

[1] Interactive Electronic Training Manual (IETM) Guide(First Edition)[M]. [美] Published by the Defense Systems Management College, 1999.

[2] Interactive Electronic Technical Manual (IETM)Process Plan. [美]Naval Sea Systems Command(NAVSEA) / Space & Naval Warfare Systems Command(SPAWAR).

[3] Survey of Interactive Electronic Technical Manuals Used for Training and Education. [美] ADA307006. A 1996.

[4] ASD S1000D, International Specification For Technical Publications Utilizing A Common Source Data Base [S] Issue 4.0, 2008.

[5] MIL-PRF-87268A. MANUALS, Interactive Electronic Technical -General Content, STYLE,FORMAT, AND USER-INTERACTION REQUIREMENTS[S]. 1995.

[6] MIL-PRF-87269A. Data Base, REVISABLEInteractive Electronic Technical Manuals [S]. 1995.

[7] Ryan Augsburger & Thomas Malloy, S1000D Intermediate [R]. 2009 S1000D User Forum. 2009. 10.12- 2009.

[8] Don Reynolds. ManTech Advanced Systems International, Inc. Interactive Electronic Technical Manual (IETM) Standards and Classes.2000.

[9] S1000d中國網. IETM標準化研究. 2008.