工程機械數字化手冊結構化技術研究與應用

江蘇徐工工程機械研究院有限公司□丁新星 趙 峰

1 引言

當前， 由于客戶定制需求、 產品數據量日益增加以及競爭對手的產品功能不斷增強， 工程機械產品復雜度越來越高。 市場競爭激烈引發產品上市周期越來越短。 此外， 伴隨全球化進程要求， 多語言當地化的發布需求強烈。 由于數字化媒體的發展， 網頁、 移動端的查詢需求日增。 傳統技術文檔的構建方式， 無論是交付時間， 還是交付質量都難以滿足要求。

隨著數字化發布時代的到來， 發布方式從傳統的單終端、 單形態和單一傳播途徑逐步向多終端、 多形態和多渠道傳播轉型。 作為承載這一轉型要求的結構化文檔技術， 提供了統一、 完善和標準的數字化手冊發布的技術解決方案。

許多學者針對技術文檔的結構化給出了有價值的研究成果。 在航空領域針對技術出版物信息進行了有效的組織， 并制定了詳細的規定。 在軌道交通行業通過研究技術信息管理平臺， 實現技術信息發布和知識共享。 并對增強現實 （Augmented Reality） 技術輔助維修及其與交互式電子 技 術 手 冊 （ IETM -Interactive Electronic Technical Manual） 的結合進行了初步探索。 當前工程機械產品更新迭代速度快、 定制化程度高， 變品種、 小批量的特點明顯， 提供精準的售后維修技術信息對售后服務具有重要意義， 對提高企業的利潤有直接的影響。 因此， 提供一種面向工程機械產品的技術文檔結構化設計方法并進行應用是解決上述問題的有效手段。

2 數字化手冊結構化分析

（1） 元素

工程機械產品數字化手冊中包含的信息元素主要為技術插圖、 三維模型及動畫、 參數、 文本包括段落與表格。 其中， 技術插圖作為重要的售后技術指導信息， 在手冊中出現頻率高。 隨著數字化技術的發展， 三維模型作為一種特殊的信息，與用戶的交互效果好， 指導性高。 因此在數字化手冊結構化制作時， 必須考慮模型組合展示方法。

（2） 模塊

數字化手冊中的詳細內容描述通常以業務場景進行模塊區分， 具體包括以下模塊：

圖解零部件——提供組成產品的零部件列表及三維圖解；

操作——對產品進行操作使用的必要信息；

拆裝——對產品進行拆卸或安裝的程序；

保養計劃——描述產品的維修計劃信息， 如保養周期表；

故障排除——描述產品的故障現象、 分析及解決方法；

原理——對產品的控制或系統運行以圖形的方式進行說明；

參數表——對產品的性能相關參數合集以表格的方式說明；

描述——描述產品的構造、 功能和用途。

每一種模塊的內容都具有嚴格的描述規則，如拆裝模塊包括拆裝前準備、 拆裝步驟、 收尾工作。 故障排除模塊包括故障現象、 原因分析、 調試運行。 這些模塊同產品的各系統、 零部件有直接的對應關系， 如起重臂→副臂→安裝、 總成→操縱室→座椅操作等。

3 結構化模型建立

（1） 服務物料清單（Service Bill Of Material）

SBOM 在機械產品全生命周期管理中有著廣泛應用， SBOM 是企業精準服務的重要基礎技術數據。 SBOM 主要由結構、 時間兩個維度子集構成。

其中結構信息主要包括SBOM 中產品的結構組成， 結構相關內容包括：

a1——零部件的上下級關系；

a2——面向服務的屬性， 如維修周期；

a3——幾何要素， 如模型圖解。

SBOM 同產品全生命周期對應， 按設計、生產、 交付三個階段分為：

St1——型號SBOM；

St2——訂單SBOM；

St3——實例SBOM。

SBOM 按結構節點在不同的產品生命周期階段表達為：

（2） 模塊化設計

為便于在數據庫中更好地管理模塊， 需要為模塊設置相關屬性， 主要包括：

（1）探區優選。目標區選擇遵循三條原則，即對區域層序地層、沉積體系和儲層分布規律認識清楚；油藏基本達到含油疊合連片；具有一定的儲量規模能夠取得較好的經濟效益。為準確選區，需要開展精細層序地層及沉積體系研究、砂體分布規律研究、油氣成藏條件評價、有利含油區塊對比與選擇4方面的研究工作，在此基礎上最終確定精細勘探有利區塊。

編碼——包含規則的惟一標識；

名稱——關鍵詞描述；

狀態——模塊所處的狀況， 如正在工作， 已發布等；

創建者——創建賬號；

關聯物料——對應的系統或零部件；

引用情況——與其他模塊關聯的情況。

模塊的屬性信息表達為：

模型的技術內容信息由相關元素按特定規則組合形成， 并進行樣式定義。 基于規則的內容組合表達為：

數字化手冊各模塊由文本、 圖片、 模型等一種或多種元素組合形成。 而所描述的對象可分為總成、 系統、 分系統、 部件、 零件。 以SBOM 為架構， 通過模塊的關聯物料屬性將模塊鏈接到SBOM 中的相關節點， 形成交叉鏈接的立體模型。

定義模塊的對應物料屬性為S2， 則某型號產品設計階段的手冊結構化定義為：

某臺產品交付階段的手冊結構化定義為：

數字化手冊結構化立體模型關聯關系如圖1所示：

圖1 文檔結構化內部關系圖

（4） 關鍵技術特征解析

1） 文檔與格式分離

傳統的文檔制作很大的工作量是排版， 大大影響了工作效率。 通過技術文檔結構化將元素、模塊進行格式封裝， 形成統一規范的標準化模板。 在調用元素進行模塊制作時， 形成標準化排版布局。 對Word 進行二次開發， 建立工具按鈕， 封裝格式， 并建立與數據庫的聯系。 將樣式制作與內容分離， 工程師可以專注于技術術語建設和內容創作。

2） 信息關聯

數字化手冊包含大量的技術內容， 其中面向不同業務場景如使用、 維修時需要生成單獨的文檔如使用手冊或維修手冊。 而排除故障時又需要拆裝信息。 因此模塊與模塊、模塊與系統之間需要信息交互。 實現此種交叉鏈接的主要方式是通過模塊的編碼屬性。編碼通常分為兩部分內容： 歸屬系統信息（如液壓系統為01、 電氣系統為02） 和模塊類型信息 （如原理類為01、 拆裝類為02）。通過此編號可提供面向某一系統的全部技術信息或面向某一業務的所有物料的技術信息。模塊與模塊之間的關聯通過模塊的引用情況屬性實現。 建立引用時需要注明目標模塊編碼。 模塊中元素與元素的關聯通過元素的標簽鏈接實現。

3） 多語言輸出

通過梳理產品手冊中出現的詞匯， 總結為專業技術術語、 常用詞匯和編寫規則。 根據術語在翻譯系統形成對應多語言詞庫。 在進行模塊內容設計時， 編寫規則形成標準進行干預。 在模塊完成時， 輸出中性文件， 導入翻譯系統， 實現自動翻譯。 翻譯完成后人工介入進行校對， 最終實現多語言發布。 通過基于結構化制作的多語言設計， 提高翻譯效率及內容可讀性， 使篇幅大量減少， 顯著降低翻譯成本。

4） 快速變更

設計改進引發的手冊信息內容更新在影響范圍中有嚴格的要求， 更新的內容需要與產品實物更新關聯。 由于數字化手冊已經與SBOM 關聯，而SBOM 又具備實例化的特點， 通過型號→訂單→臺車實例的邏輯關系得到變更模塊影響到的相關產品。 因此按結構化設計方法可以快速實現模塊的變更數據傳遞， 支持文檔內容的快速更新和發布。

4 應用

數字化手冊結構化業務流程包含以下內容：

1） 產品設計完成， 開始手冊結構化設計任務；

2） 調用元素庫， 進行模型、 BOM、 文本、圖片等元素設計；

3） 調用模塊庫， 進行模塊設計及元素實例化；

4） 通過樣式庫， 選擇發布形式， 組合形成完整文檔；

5） 通過審簽流程發放。

發布后， 用戶可以基于網頁從產品結構樹查詢相關物料技術信息， 同時可以根據信息類型查詢所有物料的技術信息。 如圖2 所示。

圖2 數字化手冊展示示意圖

5 結論

本文提出一種面向工程機械服務的技術文檔結構化制作方法， 用于快速精準構建數字化手冊。 與傳統的產品服務技術文檔構建相比， 建立了手冊中各種信息的鏈接與交互， 建立了統一的公共源數據庫， 提高了數據的準確性。 同時以服務的角度組合信息形成指定業務手冊， 提高了服務工程師的工作效率及客戶滿意度， 為企業利潤提供增長點。 未來將進一步擴展與增強現實及遠程故障診斷結合， 增強人機信息交互能力， 支撐輔助維修信息數據庫建設， 促進企業形成智能服務的運維體系。