面向武器装备综合诊断的IETM结构技术研究

1 引言

作为武器装备的一个重要组成部分，技术资料通常包括各种技术图纸、文档、手册以及工程、使用和维修数据等。随着高新技术在武器装备中的广泛应用，技术资料的种类和数量急剧增加，使用和管理问题也越发突出。就武器装备维修而言，传统的纸张型技术资料使用和管理模式产生的问题是耗时、费力，实效性不高且管理成本居高不下，致使武器装备的战备完好性受到较大程度的影响。

交互式电子技术手册IETM(Interactive Electronic Technical Manual)综合应用专家系统、多媒体信息处理、数据库管理以及电子出版等技术。将种类诸多、内容繁杂的操作使用说明、维修指导、技术图纸资料、元器件代换要求以及备件储备等信息精炼组织并有机地结合为一体，构成基于电磁介质、具有“电子线索”和高度交互能力的智能化技术手册。并可嵌入武器装备内诊断系统或自动测试设备ATE(Automatic Test Equipment)中，从而建立起无纸张、人机和谐的交互式维修环境，为维修人员提供实时、适度、高效的过程指导和技术信息支持，达到缩短维修时间，提高诊断效能，降低技术资料管理费用之目的。因此，建立技术先进、结构开放且可适应当前和今后复杂武器系统综合诊断要求的IETM结构体系，对于提高武器装备维修保障能力具有重要意义。

2 IETM技术评价

2.1 技术发展

武器装备维修是一个复杂的过程，每一环节都可能涉及到大量的资料、数据和信息。在对装备进行诊断测试时，无论是采用人工测试方式，还是自动测试方式都希望能够依据测试过程的要求，迅速、准确地获取被测试对象的相关信息并判断其状态，以制定出合理的维修方案，快速检测和隔离故障。随着武器装备结构和技术的不断发展，人们发现，武器装备的技术论证和技术管理能力固然重要，但若其技术信息管理模式落后，所带来的影响不只是维修效率不高还将导致寿命周期内的保障费用急剧增加。美国国防部的统计数字表明，已交付使用的一些主战装备的保障费用已达其总成本的67%。

科学技术的迅猛发展，使得采用信息化手段管理技术文档成为可能。早在20世纪70年代末期，外军即开始意识到将交互式电子信息技术应用于武器装备维修的重要意义。美国国防部在进行大量调研分析的基础上，选择典型武器系统组织开展了一系列技术演示、应用研究以及验证评估活动。结果表明，IETM技术在缩短故障隔离时间，提高诊断测试效能，避免维修过程中的误拆卸活动，以及降低对维修人员专业技能和维修经验要求等方面的作用较为突出。其后，IETM技术不断得以完善和发展，不但成为武器装备研制、维修及训练中不可或缺的重要基础和技术手段，还在一些民用领域获得了广泛应用。其技术结构经历了①电子影像式分页索引文档②电子式滚动文档③线性结构化IETM④阶层性结构化IETM⑤整合数据库IETM5个基本发展阶段。目前，第4代阶层性结构化IETM技术的发展已较为成熟，并在武器装备维修和训练领域中获得了广泛应用。第5代整合数据库IETM技术由于引入了专家系统和人工智能机制，可以有选择地对多类别信息进行实时、智能处理，具备单一系统从多信息源分析、获取各种不同信息的功能，是目前技术结构较为先进且应用前景良好的交互式电子技术信息系统，也是美国、日本以及西欧各国争相研究和重点发展的方向。

2.2应用前景

IETM技术应用于武器装备维修的实际效果分析表明，技术信息管理成本费用可降低40%～60%，技术培训时间可减少43%，维修时间缩短25%～45%，故障诊断效能提高了35%。值得关注的是，综合诊断ID(Integrated Diagnosis)技术的发展和便携式维修辅助装置PMA(Portable Maintenance Aid)的应用，进一步促进了IETM技术在武器装备维修领域的深层次应用。

所谓综合诊断，即将系统的诊断功能划分为内部和外部的构成要素，并在其间建立起符合测试过程要求的诊断信息交互机制，实现诊断要素的充分综合，快速检测和准确隔离可能出现的故障，以获取最佳的系统诊断效能。这里所指的PMA实质上是基于IETM技术且可用于现场维修的加固型计算机，它具备较强的远程数据通信和可视化信息交互能力，能够在现场随时访问数字化的图纸资料、技术手册以及可利用的诊断信息和维修数据。此外，它还具备与武器系统内部的嵌入式诊断系统或自检测装置、外部的测试保障装备以及维修信息系统交互操作的能力，能够实现武器系统内部、外部诊断能力的充分综合和资源共享，特别是对于那些不具备嵌入式诊断能力和预诊断功能的复杂武器系统。在近年来的几次高新技术局部战争中，美军投入战场使用的主战装备由于采用了嵌入式诊断系统自检测、PMA现场维修、ATE离线测试以及维修信息管理系统辅助决策相结合的综合诊断模式，不但保持了较高的战斗出动强度和较强的持续作战能力，还具备了优良的综合保障能力。

随着信息技术的迅猛发展，IETM技术将成为缩短武器装备研制周期的有效途径，评价武器装备技术信息支持能力的重要标志，实现数字化维修的必要手段而获得更加广泛的应用。

3 基于诊断信息融合的IETM结构研究

3.1 网络集成的IETM结构

网络技术使得分散在各处的计算机能够实现交互通信和协同工作，并实现资源(包括技术、知识、信息、人员、设备以及物资等)的高度共享。网络技术和IETM技术的结合，可实现电子信息的高度统一、充分利用和协同处理。网络集成的IETM技术具有如下特点：IETM数据集成方便；基于元数据的智能搜索提高了信息获取的效果；可充分利用通用网络浏览器的功能，能够在访问IETM时自动安装所需要的软件；可方便地利用多种面向网络的多媒体创作工具进行IETM制作；不同的客户端可采用相同的IETM封装形式；不同结构的IETM均可采用相同的客户机、服务器软件和数据；可充分利用网络浏览器提供的图形、多媒体等软件插件表现丰富、动态的操作过程。

基于诊断信息融合的IETM结构采用服务器/客户端2层架构。网络化维修工作站由WWW服务器、应用服务器和数据库服务器构成；网络数据库和服务端应用程序驻留于网络化维修工作站，客户端应用程序驻留于PMA。此外，服务端除了IETM服务程序外，还包含自适应处理引擎和专家系统，见图1。被测试的武器系统通过数据总线和测试接口与外部的PMA通信连接，接受测试激励并实时传输其内检测结果、技术参数以及工作状态等数据。PMA依托IETM完成交互式诊断与测试、发出备件订购请求以及从网络数据库中下载相关的技术信息、数据、图像及软件等操作，以指导维修人员完成故障诊断的过程，并将获取的武器装备相关信息和维修过程数据提交给网络数据库进行更新。网络化维修工作站能够对武器系统的维修过程进行实时监测，利用专家系统完成故障诊断与维修指导；由自适应处理引擎按照用户模型(经验、训练记录、技能评估以及应用配置)判断维修操作的合理性，并针对维修人员的具体状况提供相应的技术指导和操作提示。基于网络的维修信息管理系统通过对各种诊断信息的采集、分析和处理，可提供趋势分析、诊断推理以及维修辅助决策等支持。因此，PMA，ATE和维修信息管理系统的有机结合，有利于诊断测试资源的充分利用，可大大减少以往装备维修过程中常见的误拆卸情况，有效提高维修效率，实现基于诊断信息融合、贯通现场级和中继级基/地级的综合诊断和远程维修。

3.2单机模式下的IETM结构

在机动性强或不具备网络连接条件的维修场合，可将PMA作为单机模式下工作的独立设备。此时，PMA通过数据总线或测试接口与被测试武器系统连接，向其发出测试激励，接收其自检测试结果、诊断数据以及技术参数等，并经PMA驻留的IETM数据库、专家系统及应用程序分析处理，通过与维修人员的信息交互完成相应的维修操作。只有当需要下载IETM技术信息或传递相关数据时，才将PMA连入网络。参见图2。

4 结束语

武器装备现代化建设进程的加快，有力地促进了数字化维修技术的应用与发展。基于IETM的交互式电子信息化维修技术实现了数据、信息、知识、技术、设备以及人员的充分综合，已成为加强武器装备全寿命周期管理，提高技术信息支持能力和维修保障能力的重要手段，昭示了武器装备保障技术发展的新走势。对此，我们应引起高度重视。