衛生設備交互式電子技術手冊系統中維修保障信息的核心元數據研究

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信息社會及信息化戰爭條件下，裝備系統日益復雜，伴隨產生大量種類繁多的技術資料，裝備維修保障人員常常迷失于浩瀚的技術信息資源中。因此，裝備維修信息保障至關重要，對裝備維修保障信息資源進行組織與管理能大大提高裝備維修效率和質量、提高裝備保障能力和戰備能力。衛生設備種類多樣，結構復雜精密，使用場合常常是惡劣的戰場環境，因此更需要衛生設備維修保障及時、可靠和準確。為使衛生設備技術資料管理更加有序，技術資料檢索方便，展示多樣化，促進衛生設備保障活動有效開展，我們進行了維修保障信息的核心元數據研究。交互式電子技術手冊(IETM)技術是裝備維修保障信息數字化、知識化的研究熱點之一[1]。裝備IETM系統中集成了裝備全壽命周期過程中產生的所有技術信息，并以最優方式組織信息，減少冗余，最終在電子設備上顯示供維修人員交互閱讀與操作[2]。目前，IETM技術主要應用于飛機、船舶、導彈等大型復雜裝備中，在衛生設備中鮮有應用[3]。IETM系統中集成了海量、多樣的技術信息，如何對這些維修保障信息進行有效規范的組織、管理、檢索與利用，如何保證在異構系統間進行數據交換和共享，是研究衛生設備IETM系統的基礎問題。目前，國內外并沒有發現有關衛生設備IETM系統中維修保障信息的元數據研究。國外S1000D規范中的數據模塊(Data Module，DM)的元數據是一個通用的規范，元素復雜，存在諸多弊端。

信息描述是信息組織的前提和基礎，因此選擇一種有效的信息描述機制對裝備技術信息進行組織是非常重要的。合理規范的元數據體系能充分反映復雜數據信息的本質屬性，減少冗余，能反映數據對象之間的關聯，較好地解決技術信息資源描述、組織、發現、管理、利用、交換和共享等問題。本文在研究衛生設備維修保障及維修保障信息的特點、DC元數據和S1000D規范的基礎上，探討如何對衛生設備維修保障信息元數據進行描述，嘗試構建衛生設備IETM系統中維修保障信息的核心元數據。

1 衛生設備IETM系統中的維修保障信息

建立衛生設備IETM維修保障信息元數據體系，首先要明確衛生設備IETM系統中維修保障信息的分類和構成，了解維修保障及維修保障信息的特點，并將其轉化為數字信息，然后在此基礎上建立衛生設備IETM系統中維修保障信息核心元數據。

1.1 裝備維修保障信息的定義與分類

廣義的裝備維修保障信息定義是裝備全系統、全壽命過程中產生的并與裝備維修保障密切相關的各類事物狀態與特征的反映[4]。衛生設備IETM系統中維修保障信息主要包括衛生設備全壽命過程中從裝備分析、設計、制造到使用、維修保障、退役各階段所產生的所有技術信息，既包含了設備各系統、部件的結構、功能、工作原理、性能指標、原理圖、電路圖和零部件圖，也包含設備及各系統、部件的使用操作信息，以及裝備維護保養、修理、故障隔離、檢測等信息。

衛生設備維修保障信息數量巨大，種類繁多，按照不同劃分標準可有不同的分類方式。按照裝備維修保障信息來源可分為裝備論證階段信息、研制階段信息、生產階段信息、使用階段信息，按照裝備維修保障信息格式可分為文本信息、多媒體信息、圖形信息、混合信息，按照裝備維修保障信息結構化程度可分為結構化數據和半結構化數據，按照裝備維修保障信息所放映內容可分為裝備設計信息、裝備使用信息、裝備維修信息、裝備保養信息、裝備故障信息等信息。

1.2 衛生設備IETM系統中維修保障信息的特點

衛生設備維修保障信息與一般圖書、文獻信息不同，具有自身的獨特性。衛生設備維修保障信息所描述和反映的不同裝備物理實體結構存在著系統與系統、系統與部件、部件與零件等緊密的實體結構關系，因此依靠這種裝備物理實體結構關系組織維修保障信息，能夠揭示不同維修保障信息之間的關聯關系，提高信息的重用性、利用率和檢索粒度，幫助維修人員快速找到所需技術信息。

S1000D國際規范是一個關于技術資料數字化的規范，是目前IETM領域影響力較大、使用較普遍的規范。S1000D國際規范起源于歐洲，經過不斷的發展，最終成為由歐洲和美國的相關航空航天協會團體共同制定發布的技術出版物標準規范，涵蓋了技術信息和出版物的生成、存儲、管理、交換和更新[5]。其最大特點和優勢就是采用數據模塊的方式組織維修保障信息，利用面向對象的IETM信息結構將裝備的所有維修保障信息分解為一個個的信息單元，鏈接到裝備的各個物理實體單元，最后通過數據模塊的多種組合來滿足不同用戶的信息需求，極大地降低了數據的冗余度，提高了數據的重用性，也通過裝備物理實體結構關系反映了保障信息的關聯關系。同時，DM使用中性格式存儲數據，可實現數據的交換和共享，實現基于單一數據源的維修保障信息的管理，降低技術手冊編制、出版、使用和維護的時間。裝備維修保障信息的這種非線性結構DM組織方法實現了美軍CALS戰略“一次生成，多次使用”的目標。

S1000D規范根據裝備保障信息功能的不同，分為描述類、程序類、故障類、維護計劃類和圖解零部件類等多種類型數據模塊，不同類型數據模塊具有不同的Schema結構。

2 元數據及其在衛生設備IETM系統中對信息資源組織的作用

2.1 元數據

簡單地說，元數據就是“關于數據的數據”，是對數字信息資源內容、狀態空間、時間等特征和屬性的結構化描述，在網絡化、數字化的信息組織和信息服務中發揮著數據管理、數據定位、數據檢索發現、數據使用、數據交換的作用。元數據按照功能可分為管理型、描述性、技術型、使用型和保存型元數據(AnneJ.Gilliland—swetland)。每種元數據的結構格式具體通過內容結構、句法結構和語義結構來完整定義，內容結構主要是對元數據的構成元素進行定義，句法結構定義其格式結構以及描述方式，語義結構是對元數據元素語義的描述方式進行定義[6]。

2.2 元數據在衛生設備IETM系統中進行信息資源組織的作用

衛生設備IETM系統中集合了裝備維修保障所需的信息集。與其他一般的數字信息集相比，裝備維修保障信息所描述和反映的不同裝備物理實體結構存在著系統與系統、系統與部件、部件與零件等緊密的實體結構關系。依賴這種裝備物理實體結構關系，元數據的應用能夠更好地對衛生設備IETM系統中維修保障信息進行組織與關系揭示。元數據在衛生設備IETM系統中對信息資源組織的作用包括資源描述、信息檢索、資源選擇與評估、數據交換與共享。

2.2.1 資源描述

信息資源描述是元數據最基本的功能，包括對信息資源內容、關聯關系、位置、載體、創作者、創作單位、權限、日期、范圍的描述。在衛生設備IETM系統中，元數據能夠對維修保障信息進行詳細、全面的描述。其中，維修保障信息元數據體系中的“數據模塊編碼”元素可反映出所描述信息資源存在的物理實體結構關系(系統與系統、系統與部件、部件與部件)，具有一定的語義性，從而為維修保障用戶展現所需資源的更多語義信息，更好地為用戶提供信息服務和保障。

2.2.2 信息檢索

元數據對信息資源的特征和屬性進行詳細、全面的描述，從而縮小檢索范圍，同時提供多維度、多層次的檢索途徑，提高檢索效率和查準率。衛生裝備IETM系統中的維修保障信息包括文本、圖像、音頻、視頻多媒體等格式不同的信息。目前IETM系統中的檢索方式主要是適合文本信息的全文檢索，而對于圖像、音視頻等多媒體格式的非文本信息不能有效檢索利用。通過維修保障信息元數據體系可以抽取非文本信息中的重要信息加以描述與組織，如對視頻、圖像的格式、標題、部件名、描述主題進行描述與組織，能夠實現對非文本信息的檢索利用[7]。

2.2.3 資源選擇與評估

維修保障信息數量巨大，種類繁多。如何從檢索結果中進一步篩選出能滿足用戶需求、有價值的信息，可以借助元數據所提供的對資源概括性的描述性信息對信息資源質量進行評估與選擇，不必逐一去瀏覽信息對象，可極大提高對資源的利用效率。

2.2.4 數據交換與共享

不同廠商研制的IETM系統缺乏統一的數據標準、數據接口、程序接口，導致數據形式不統一，形成信息孤島。元數據以及元數據互操作體系能夠解決信息流通不暢的狀況，促進不同部隊衛生設備IETM系統中維修保障信息的交換與共享。

3 都柏林核心元數據與S1000D規范中數據模塊元數據

3.1 都柏林核心元數據

最初提出都柏林核心元數據(DC元數據)的主要目的是解決網絡信息資源檢索效率和查準率低的現實問題。隨著“都柏林核心元數據計劃”(DCMI)及其成員的研究和推動，目前DC元數據形成了以元數據術語詞表為核心，包括元素集、限定詞、編碼標準、DCMI類型詞表、控制詞、模型、工作文件等一系列、一整套的方法體系和標準規范，已經成為全球最有影響力的元數據格式之一。

由于DCMI堅持國際化、獨立性和開放性的理念不斷推進DC元數據的研究和發展，以及DC元數據自身的易用性、可擴展性、簡單性等原則，使DC元數據能夠成為很多國家的正式標準，被各領域廣泛采用。因此，在制定衛生設備IETM系統中維修保障信息元數據體系時可以借鑒DC元數據。

3.2 S1000D國際規范中數據模塊元數據

數據模塊(DM)是S1000D國際規范的核心概念之一。DM以SGML或XML格式組織和存儲技術信息，是技術出版物中最小的自包含并且完整表達裝備某部分完整信息的信息單元，不可分割，具有原子性[8]。數據模塊都包括“標識與狀態”和“內容”兩部分，數據模塊的結構如圖1所示。“標識與狀態部分”是數據模塊的元數據，其作用是方便在公共源數據數據庫(CSDB)中對DM進行管理、檢索、適用性控制管理和質量控制過程管理等。DM元數據中元素為根元素，其下又分為標識部分元素和狀態部分元素。標識部分和狀態部分各自又包含不同子元素和屬性，共有41個子元素及數量眾多的屬性。

圖1 數據模塊的結構

4 部隊衛生裝備IETM中維修保障信息元數據設計

通過以上對IETM國際規范S1000D的研究，發現S1000D國際規范對數據模塊元數據的定義非常詳細和全面，包括較多的元素、子元素以及屬性。這是因為S1000D國際規范作為一個通用規范，適用領域廣泛，涵蓋了軍民以及海陸空所有的裝備[9]。因此，如果把S1000D國際規范規定的DM元數據全部應用于衛生設備IETM系統DM中，將導致元數據元素繁雜、效率低下、事倍功半，存在諸多弊端。本文分析研究了我國衛生設備維修保障信息的特點，以及DC元數據和S1000D國際規范中數據模塊元數據。在此基礎上，創建了更符合我國國情和軍情的衛生設備IETM系統中的核心元數據體系。

4.1 衛生設備IETM中維修保障信息元數據描述

設定衛生設備IETM系統中數據模塊核心元數據共15個元素，包括必須元素7個，可選元素8個，其中“數據模塊編碼”“版本號”共同構成DM的唯一標識。通過核心元數據以及必選元素和可選元素的設定，可以降低用戶的進入門檻，用戶根據實際情況選擇合適的元素描述DM以及DM中的維修保障信息，不必再去實現復雜的數據模型。以下是對各元素及子元素的簡單定義和描述。

4.1.1 數據模塊編碼

衛生設備維修保障信息在IETM系統中以數據模塊的形式組織和存儲于公共源數據庫(CSDB)中，編碼的作用是建立數據模塊結構化、標準化的標識符，以實現在CSDB中對數據模塊的檢索和管理。同時，也可以通過數據模塊編碼建立衛生設備維修保障信息之間的關聯關系。由于衛生設備種類復雜多樣，本文采用柔性編碼方法滿足衛生裝備多樣性和發展的要求。數據模塊編碼可以分解為硬件/系統標識、信息類型兩大部分。

硬件/系統標識主要用來標識裝備系統，通過實體層級結構體現數據模塊(即維修保障信息)的隸屬、層次關系。該部分分為4個碼段，第一個碼段是型號識別碼，用來標識衛生裝備的型號，一般由2-14位字符組成；第二個碼段是系統差異碼，當某衛生裝備型號未變但其某個系統或者單元組件發生變化時，用SDC碼區分它們之間的差異，默認為“A”，有差異變化時使用“B”“C”…依次編碼；第三個碼段是系統劃分碼，主要用來標識裝備結構及其層次劃分關系的代碼，由系統碼、分系統/分分系統碼、單元或組件碼組成，6至9位字符組成；第四碼段是分解碼和分解差異碼，分解碼用于標識衛生裝備維修保障信息所應用的單元組件的分解狀態，默認值為“00”，說明該單元或組件不再進行細分，當需進一步細分時按照“01”“02”“03”等依次順序編碼。分解差異碼標識單元或組件的細微變化，“A”為默認值表示單元或組件沒有變化，當發生變化時使用“B”“C”…依次編碼。

信息類型包括信息碼/信息差異碼和產品位置碼兩個碼段。信息碼表示DM內容的類型，標識衛生裝備維修保障活動的代碼，通過對衛生裝備維修保障信息的分類編碼有利于信息的交互、定位和智能診斷功能的開發。信息碼由3位字符組成，主要分為10類：000功能、設計數據和描述，100操作，200勤務，300檢查、測試和檢驗，400故障報告和隔離，500分離、拆卸和分解，600修理與本地加工程序，700裝配、安裝和連接，800包裝、裝卸、存儲和運輸，900其他，各大類可進一步細分。信息差異碼由1位字符組成，表示DM中內容的細微變化，無變化時默認值為“A”，有變化時依次使用“B”“C”…順序編碼。產品位置碼用于標識裝備維修所涉及對象的適用情形，“A”表示對象安裝在裝備上進行維修，“B”表示對象扔安裝在組件上，但已從裝備上拆卸下來，“C”表示對象在工作臺完成，“D”表示A、B、C 3種情形都適用，“Z”以上情形都不適用。

4.1.2 版本號

描述DM的版本信息，取值范圍“001-999”。

4.1.3 數據模塊標題

概述DM的內容和信息，包含子元素“技術名”和“信息名”。“技術名”對應SNS碼中系統、子系統或部件名，“信息名”對應IC碼中的維修保障活動。

4.1.4 安全級別

描述DM的保密等級，包括公開、內部、秘密、機密、絕密5個等級，依次用01、02、03、04、05標識。

4.1.5 創作者

描述創作DM的單位，包括屬性“企業編碼”和子元素“企業名稱”。

4.1.6 質量保證

描述DM的質量驗證狀態，包括3個子元素“未驗證”“第一次驗證”“第二次驗證”。

4.1.7 業務規則引用

業務規則定義了元素、屬性以及取值范圍，“業務規則引用”描述了該DM參考引用的業務規則DM。

4.1.8 發布日期

可選元素，描述DM的發布日期，格式為“YYYY-MM-DD”。

4.1.9 語言

可選元素，描述編寫DM所使用的語言，其屬性“語言”采用ISO 639格式進行編碼，其屬性“國家”采用ISO 3166格式進行編碼。

4.1.10 責任單位

可選元素，描述DM的出版發布單位，包括屬性“企業編碼”和子元素“企業名稱”。

4.1.11 數據限制

可選元素，描述DM在使用、存儲和傳輸過程中的約束限制，包括的子元素有“數據配發”“出口控制”“存儲處理”“銷毀權限”“公開權限”“數據替換”和“版權”等元素。

4.1.12 適用性

可選元素，描述DM中的信息所使用的情形。

4.1.13 技術等級

可選元素，描述操作該DM中所含維修保障活動時對技術人員的相關要求，“初級”用“1”標識，“中級”用“2”標志，“高級”用“3”標識，也可使用“4-99”進行等級自定義。

4.1.14 更新原因

可選元素，描述DM更新的原因。

4.1.15 備注

可選元素，描述DM的其他備注信息，如DM使用、發布等情況。

4.2 描述實例

以某型衛生設備維修保障信息為例，說明衛生設備維修保障信息的元數據描述方法。采用XML技術描述某型衛生設備中除顫監護儀的技術參數數據，其數據模塊元數據如下：

S1000D-A-04-10-0301-00A-022A-D

……

……

5 結語

本文建立了衛生設備IETM系統中維修保障信息的核心元數據體系，并通過某型衛生設備實例驗證了DM核心元數據的適用性。該元數據描述方法能夠規范衛生設備維修保障信息的描述，提高對IETM系統中維修保障信息的檢索、管理效率，促進數據共享。同時，由于衛生設備種類的多樣性和維修保障活動的復雜性，需進一步完善該DM核心元數據體系，從而更全面、更準確地描述衛生設備IETM系統中的維修保障信息。