基于IETM技术的装备维修保障系统总体设计

徐飞 崔冰清

摘  要：介绍了IETM（Interactive Electronic Technical Manual）技术国内外发展状况，针对当前军队装备维修保障纸质技术资料的局限性，在分析开发基于IETM技术的装备维修保障系统的必要性的基础上，以用户为对象进行需求分析，设计了装备维修保障系统技术资料查询、故障诊断、电子履历、学习考核、管理五个功能模块，对提高装备维修使用的科学化水平具有重要指导价值。

关键词：IETM  装备维修  需求分析  总体设计

中图分类号：TP311                             文献标识码：A                   文章编号：1674-098X（2020）09（c）-0092-04

Abstract： Introduce the domestic and foreign development status of IETM （Interactive Electronic Technical Manual）. In order to solve the limitations of the paper-based technical information in the current process of military equipment maintenance and support， analyze the necessity of developing equipment maintenance and support system based on IETM technology and the requirement of system user， construct  five functions of the system： technical information query， fault diagnosis， electronic resume， learning and assessment， management. It has great value to improve the scientific level of equipment maintenance and surpport.

Key Words： IETM; Equipment maintenance; Requirement analysis; Overall design

隨着物联网技术、智能无人化技术、大数据与云计算技术的发展，现代战争形式趋于信息化、智能化，对装备维修保障也提出了更高的要求。新型装备结构复杂、集成化程度高、技术含量高、维修难度大，并且技术迭代速度不断加快，使新型装备维修保障面临的困难加大。

装备维修保障纸质技术资料存在使用不便、运输存储和维护工作量大、资料更新困难、技术信息不全、信息查询不便、容易遗失损坏等突出问题，已无法满足装备维修保障技术人员的使用需求。因此，各国都在积极探索新的装备维修保障技术与保障模式，以满足当前信息化战争对装备保障的要求。

交互式电子技术手册（IETM，Interactive Electronic Technical Manual）将原手册内容进行了数字化管理，通过便携式计算机、移动设备等终端，以无纸化、交互的方式呈现给使用与维护人员[1]。IETM技术在控制装备维修保障费用，提高工作效率以及提升装备可靠性、保障性和维修性等方面具有明显优势。本文针对当前装备维修保障技术资料保障存在的问题困难，系统研究IETM技术国内外发展现状，提出装备维修保障系统需求，并进行总体设计，对构建跨装备类别的、通行兼容的、基于IETM技术的装备维修保障系统具有重要价值。

1  IETM技术国内外研究现状

20世纪90年代，由美国和欧洲等国所推行的持续采办与全寿命保障（CALS，Continuous Acquisition & Life-cycle Support）战略中[2]，交互式电子技术手册（IETM）应运而生。IETM是一种按一定的技术标准，采用文字、表格、图形、多媒体等多种表现形式，以友好的人机交互形式提供装备基本原理、操作使用、维修等内容的技术出版物[3]。

目前，国外对于IETM技术的相关研究已较为完善成熟，逐步形成了标准化的技术规范，已经从研究阶段进入实用阶段。1989年欧洲航空工业协会（AECMA，Aerospace and Defence Industries Association of Europe）和英国国防部（MoD，Ministry of Defence）制定了S1000D标准，也是关于电子出版物的第一版国际标准， 2005 年美国航空运输协会正式加入S1000D并联合制定完善技术数据标准。S1000D标准采用XML语言和单一数据源，以数据模块为单元实现技术数据的结构化和数据模块的相互调用，通过公共源数据库进行统一管理。随着IETM技术的发展，2016年底 S1000D发布了4.2版本。[4]当前美军的很多装备都已经配套或同步开发了相关的IETM系统，并开发出了大量的IETM编制管理平台，取得了巨大的经济和军事效益。

国内引入IETM技术是在20世纪90年代，2004年以后在国内部分院校和科研院所积极研究与推动下，国内IETM技术研究进入高潮。当前我国的IETM水平正由理论探索与研发逐步转为应用阶段。2008年10月—2009年12月，中国航空综合技术研究所研究并发布了GJB6600《装备交互式电子技术手册》系列标准，并陆续应用于装备保障领域。2009年10月，由装甲兵工程学院和中国标准化研究院等共同研究的GB/T 24463《交互式电子技术手册》颁布。国内针对某些特定的武器装备，已经研发出相应的IETM开发平台，比如飞机、轨道车辆、动车组、装甲装备、救生装备等。但国内的IETM平台开发过程较为独立、通用性不强，研究范围相对较窄，系统功能相对单一，难以实现装备维修保障信息的综合集成，并且国内对于装备的维修保障综合支持技术的研究处于起步阶段。

2 装备维修保障系统需求分析

2.1 开发装备维修保障系统的必要性

当前军队的装备研发、试验、配发、使用、维修等环节，主要还是立足于纸质资料，只在设计、仿真和虚拟维修中部分运用到电子资料。以某型军用气源车为例，采用东风EQ2102型二类越野底盘，集成了喷油螺杆空压机、气镐、凿岩机、车载电台、稳压电源、信息终端、天线装置等装置或功能模块，涉及生产厂家十几家，各厂家的技术资料在格式、规格、类别、详尽程度等方面各不相同，不具有统一性。如车载电台厂家提供有纸质资料，还有光盘版的电子技术手册。如稳压电源，仅有纸质的设备简介和技术参数，没有提供维修资料和电子资料。这对该型军用气源车的使用、维修和管理人员造成了较大的困难，因为各功能装置或模块的技术资料每车仅仅配有一份，仅能同时供一种人员使用，而现实情况可能存在使用、管理、维修人员同时需要某一种资料的情况，导致纸质资料具有一定的局限性。

IETM技术以传统纸质技术手册的内容为基础，根据用户需求与使用习惯，以及装备构造、用途、类型的不同，其系统的内容也会有所差别。作为面向用户的交互型系统，IETM具有良好的交互使用性、可复制性。IETM可以在台式电脑、手提笔记本电脑、智能终端等跨平台使用，实现随时随地的查阅。交互式电子技术手册对于用户界面有着较为统一的标准，主要表现形式一般有图像、声音、文字、动画等，与用户之间的交互一般通过对话框来完成[5]。IETM可以实现将某型装备的各功能模块的技术资料进行统一化、标准化，从而方便装备维修、使用和管理人员进行调取、查阅。

2.2 装备维修保障系统功能需求分析

目前基于IETM技术的装备维修保障系统主要面向的用户为装备保障、维修、管理人员，通过广泛的调研分析，装备维修保障系统应集成装备各类维修数据和信息，具有对操作人員进行相应的指导、协助、培训等功能，可以智能化辅助指导故障诊断，提供相应的维修保障决策支持，从而满足信息化战争条件下对装备维修保障的需求。在交付使用的IETM中，所提供的系统功能决定了该系统的实用性与可操作性，装备维修保障系统开发人员在开发IETM系统前，需要对用户需求进行分析，如图1所示。

2.2.1 对装备性能结构具有指导查询的功能

装备使用、维修和管理人员都需要对装备的性能、结构进行充分了解。基于IETM技术的装备维修保障系统，作为一种交互式系统，首要目的就是帮助系统使用者学习了解装备的性能结构。该功能部分主要提供装备技术参数、功能原理、结构组成等方面的资料信息，方便系统使用者学习与查询。

2.2.2 对装备操作使用具有指导学习功能

根据新型装备使用过程分析，由于操作或维护人员操作使用不当、违规使用、使用不熟练、故障处理不当等原因，导致装备故障的扩大甚至损坏的比例占比较大。为解决新型装备培训人员少，使用人员培训学习需求大的矛盾，装备维修保障系统应为用户提供装备操作使用方面的技术资料，从而指导用户进行装备安全驾驶、安全作业等操作，实现装备使用与维修人员进行及时、反复的学习。

2.2.3 对装备维护保养具有指导实施的功能

部分新型装备，由于使用、管理人员对该型装备知识的缺乏，存在一定程度上的重使用轻保养问题，从而导致装备配发后非正常耗损和寿命消减，恶化了装备的使用性能，增加了装备维护成本甚至造成不可逆的损伤。装备维修保障系统设计维护保养功能，可以有效弥补装备维修、管理人员技术水平参差不齐，部分人员对维护保养相关常识、规范、步骤不明确的问题。通过对维护保养的基础知识、保养规程以及实施内容等进行细致明确说明，指导装备维护保养的时机、内容与方法，从而确保维护工作顺利开展。

2.2.4 对装备故障具有辅助诊断的功能

当前装备的故障诊断、维修工作主要依赖维修人员的经验，对故障的快速排除形成局限性，对装备维修人员也提出了较高要求。随着信息化程度不断提高，战场快速反应尤为重要，当装备在训练或战时遭遇突发故障，需要维修人员以最快速度诊断并排除故障。但是随着装备信息化、智能化、集成化程度提高，维修人员整体素质的提高需要一定时间积累等问题，快速诊断和排除故障面临着挑战。通过装备维修保障系统，对维修人员在装备故障诊断方面提供智能化指导，提高检修效率，降低其劳动强度，可以有效缩短装备故障排除时间。装备故障辅助诊断功能主要提供装备各部件的拆卸、分解和装配以及故障现象问题描述等技术信息的快捷查询。

2.2.5 对装备履历具有快速记录查询、统计分析的功能

目前军队装备履历信息多为纸质资料，数据资料杂乱，数字化、信息化程度较低，很难系统科学地对装备全寿命过程中各种阶段、各项数据进行统计与分析，管理人员多凭经验管理装备，缺乏数据支持，为装备维修与管理带来极大挑战。装备维修保障系统电子履历功能，能够对装备运行时间、各类维修保养、装备交接等信息进行记录统计，为装备建立电子信息档案，从而实现单装履历全寿命管理，为今后开展维修保养提供科学依据，指导装备维护保障工作快速有效进行。

2.2.6 提供学习培训与考核的功能

装备使用维护人员顺利开展工作的前提是对自身业务的熟练学习与掌握，由于目前装备使用维护人员学习培训方式单一、学习效率低，在装备配发初期，使用维护人员很难快速掌握装备操作维护方法，经常会出现因对装备缺乏了解而造成操作事故的现象，增加了装备不必要的损耗。装备维修保障系统学习与培训功能通过对装备技术资料、结构原理图、演示课件等有机结合，可以考察操作人员对该型装备相关知识的学习情况，提高学习效率。

2.2.7 对系统数据进行维护管理的功能

随着基于IETM技术的装备维修保障系统的不断使用，存在新旧信息的交替，新的数据、经验、规范、方法等需要写入系统，而过时的数据信息需要及时剔除。通过数据维护管理功能，实现对数据信息进行添加、删除、修改操作，从而不断完善系统信息，逐步提高装备维修保障系统的科学性、完整性及实用性。

2.2.8 具有用户管理的功能

装备维修保障系统具有可复制型，可以不定人数使用，用户管理功能可以实现对用户相关信息进行添加、删除和修改。此外，不同用户应具有不同的操作权限，从而更为科学有效地管理运用装备维修保障系统。

2.2.9 对用户操作提供帮助的功能

操作帮助功能可以实现帮助用户解决在使用中出现的问题，并提供相应操作使用的说明。

3  装备维修保障系统总体设计

基于系统需求分析，装备维修保障系统基于IETM技术，以C#作为开发语言，Visual Studio作为开发平台，综合运用数据库技术、故障树分析法以及专家系统等。基于IETM技术的装备维修保障系统，实现人機交互的同时，与所适用装备的技术资料具有无关性的特点，从而便于其他装备技术资料信息的编辑、管理、浏览等一体化生成。技术信息的编辑以GJB6600《装备交互式电子技术手册》系列标准为依据，从而实现信息跨平台、跨系统交换，方便与其他系统的有效融合。

3.1 技术资料查询模块

技术资料查询某块主要构建装备性能结构、操作使用、维护保养三种功能。通过对相关技术资料进行分类整理并经规范化和标准化处理后，编制成对应的数据模块（DM）并储存在公共源数据库（CSDB）中，然后建立与数据模块对应的树形结构目录节点。从而实现在装备维修保障系统中只需通过查找目录节点即可查找出所需的技术资料。

3.2 故障诊断模块

在故障诊断模块构建中，基于专家知识系统，设计推理机制，在分析装备各项维修信息的基础上，智能化提示和引导维修人员进行故障诊断并提供维修方案，从而降低对保障人员专业技能的要求，降低错误拆卸率，提高故障诊断效率，缩短维修时间，改进维修流程。维修人员利用专家知识库通过对故障问题进行外部状态描述并利用关键字检索，从知识库中选择与故障状态相匹配的故障问题，通过分析推理最终找出真正故障原因。

3.3 电子履历模块

电子履历模块构建装备电子履历信息记录、查询、统计、分析功能，主要是实现装备使用维修过程过程中的各种信息的数字化录入，为装备全寿命周期管理提供数据支持。该模块主要包括装备的运转时间记录、保养记录、修理记录等履历信息，科学系统地对装备履历信息进行统计、分析，对掌握装备质量状况，预测装备变化趋势，开展装备维修和管理工作提供辅助决策和数据参考[6]。

3.4 学习考核模块

学习考核模块构建学习与考核两个功能。学习部分通过丰富的演示动画、讲解视频、零件图册、电气原理图以及安全警示信息等学习资源，使装备维修保障的学习培训更加深刻直观，达到降低培训费用、缩短培训周期、提高培训效率、增强培训效果的目的;考核模块则通过编制具有针对性的试题库，为装备维护保养人员提供必要的测试，使其快速掌握相关知识。

3.5 管理模块

管理模块构建数据管理和用户管理功能，实现添加、删除和修改三项基本功能。数据管理功能使得装备维修保障系统在后续使用中可以不断补充、剔除以及修改装备技术资料、履历信息、学习资料等信息，不断完善系统的各项内容。用户管理功能主要通过区分系统管理人员和维护人员给予其相应的权限，从而达到管理者管理维护系统，维护人员学习使用系统的功能。

4  结语

大力发展高技术含量、环境适应能力强、功能丰富的新型装备，是当前国内外军事装备研究的重要方向，新型装备在各项军事行动中发挥着无可替代的重要作用。现代化的装备维修保障技术明显落后于装备发展，研究装备维修保障系统对于装备的使用和维护具有重要的战略意义。IETM作为数字化的装备技术手册必然掀起由纸质技术手册过渡为电子技术手册的革命，构建基于IETM技术的、科学合理的装备维修保障系统有助于提高装备维修使用效率，改善维护保障方式方法，为操作维护人员提供更为科学有效的技术数据支持。装备维修保障系统研发与使用，将对装备维修保障人员产生积极有效的指导作用，为装备发展及维修保障工作提供技术支持和数据依据，具有重要价值。

参考文献

[1] 熊茜.基于S1000D标准的交互式电子技术手册应用趋势研究[J].机电信息，2020（5）：95-97.

[2] 朱兴动等.武器装备电子技术手册-IETM[M].北京：国防工业出版社，2009.

[3] 胡梁勇，徐宗昌.基于S1000D的通用装备IETM创作新模式研究[J].船舶，2011，22（6）：23-28.

[4] S1000D：International specification for technical publications（V4.2），2012.

[5] 刘颖.交互式电子技术手册（IETM）数据构建浅析[J].锻压装备与制造技术，2018，53（6）：124-125.

[6] 陈俞龙，鲁冬林，王小龙，等.基于Web的便捷式维修辅助系统[J].兵工自动化，2014，33（2）：56-58.

[7] 王瑶.基于S1000D标准的交互式电子技术手册系统研究[D].大连：大连海事大学，2017.

[8] 周伟.基于S1000D标准交互式电子技术手册的研究[D].青岛：青岛科技大学，2012.