海军装备IETM系统中维修保障信息的元数据体系研究

发布日期：2014-12-04 　　信息来源：来自网络　　浏览次数：

引言

现代信息化条件下，武器系统越来越复杂，而且海上作战环境异常恶劣，对舰船装备的破坏性、毁灭性打击的力度不断增大，装备损伤严重，要求舰船具有极强的自主维修保障能力。当前海军装备普遍采用纸质技术手册。由于舰船系统配套复杂，支持武器系统维修保障的技术文档、技术资料数量也越来越巨大，而且纸质技术手册存在编制周期长，因此存在使用保管不便、重复工作多、耗费人力物力大等诸多问题。采用交互式电子技术手册(IETM)技术可以解决上述问题。舰船IETM系统中集成装备的维修保障信息是重要的保障资源，适用于装备维修，还可作为信息化的训练手段用于开展交互式使用操作训练，可大大提高舰船装备的保障能力和战备能力。但需要集成在IETM中的维修保障技术资料种类繁多，且分布在各个异构系统中，如何对这些维修保障信息进行组织、管理、利用，如何保证信息能在不同部门间共享是研究海军舰船装备IETM系统的难点问题。

对技术信息的有效描述是对技术信息进行组织的基础，所以选择一种有效的描述机制技术信息组织过程是至关重要的。完善的元数据体系能充分反映技术信息自身属性及与外界联系，其描述不仅针对数据本身，还具有一定的语义描述性，能被机器所识别，能参与系统管理，在信息交换中保持信息的有效性、一致性和完整性。

因此，建立舰船装备IETM系统中维修保障信息的元数据体系是解决上述难点问题的可行方案。本文在S1000D规范的基础上，建立了舰船装备维修保障信息的元数据体系。

1 元数据在舰船IETM中进行信息资源组织的作用

元数据(Metadata)是关于数据的内容、质量、状况和其他特性的信息。元数据的描述对象主要是网络环境下的电子资源，包括数据集、文本信息、图像、音乐和其他任何电子化事物的数据信息。

海军舰船装备的先进性和复杂性带来了数量庞杂的产品资料。舰船装备IETM系统作为1个大型的信息资源集合，有别于一般的网络信息资源集合。由于装备及其零部件物理实体结构关系的客观性，因此依赖这种结构关系进行信息资料的组织，能有效地说明装备维修保障信息的内容及其之间的关联关系。因此，如何描述这些信息及其关联关系，就成为信息资料组织及利用的基础和纽带。元数据的提出和应用为舰船装备维修保障信息资料的描述和组织提供了一种有效工具，其作用可概括为以下几个方面：

1)信息描述。元数据具有完整的描述对象体系，具体实现3方面的描述任务:对文档对象自身描述、对概念层次文档对象之间的关系描述及对概念层次文档对象与实体层次文档对象之间的关系描述，以实现文档对象的连接与组合，最终以用户需求的方式展现在用户面前。因此，元数据强大的描述功能为实现上述文档对象组合与连接提供了功能强大的组织机制，提供了一种解决分布的、异构的数据源之间的共享机制。

2)信息定位。网络信息没有具体的实体存在，而元数据包含有关网络信息资源位置方面的信息，由此便可确定资源的位置所在，促进了网络环境中信息对象的发现、定位和检索。

3)信息检索。现有的交互式电子手册系统一般只为用户提供全文检索的手段，全文检索在处理文本信息时具有一定的优势，但现代的装备产品信息是以文本、图像、音频、视频等多媒体形式存在的，全文检索对于非文本文档不适合。在元数据记录著录的过程中，将对文本信息和非文本信息中的重要信息抽出并加以组织，赋予语意，建立关系，如对图形的格式、类型、描述主题、存取条件等进行描述，能实现基于信息对象的多维查询，基于主题的智能导航，使检索结果更加准确，从而有利于用户识别资源的价值，发现其真正需要的资源，分享和集成异构的信息资源。

4)信息评估。元数据提供有关信息对象的名称、内容、年代、格式、制作者等基本属性，使用户在无需浏览信息对象本身的情况下，就能对信息对象具备基本了解和认识，即可对其价值进行必要的评估，作为存取与利用的参考。

5)信息过滤。由于海军舰船装备技术信息一般具有一定的密级保护要求，用户只能对被允许访问的领域内具有相关权限的信息进行操作，面对庞杂的信息量，用户也希望系统能自动过滤部分信息对象。元数据不仅能促进有效的异构信息资源的检索，还能管理限定检索的信息和用户服务，如过滤、保密性和安全性。

2 元数据的技术支持

元数据具有一系列相互支持的方法、技术和系统，能保证开放地描述和组织信息内容各个层次及其相互关系。比较典型的技术有资源描述框架(Resources Description Framework，RDF)、可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XML)等国家通用的标准化方法进行支持。

本文采用XML技术对海军装备维修保障技术信息的元数据进行描述，如对信息单元的内容、结构、格式等由基于XML的开放文件标记技术进行定义、描述、标记和组织。

XML技术内容与形式分离，具有良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、可以轻松实现数据在Web上发布等优点。海军装备维修领域IETM数据模型要求具有层次性、关联性、模块化等特点，采用XML技术能更容易实现IETM的信息共享和互操作性，同时降低开发难度和降低开发费用等。可见，海军装备维修保障IETM元数据的最佳描述语言应为XML。

3 创建海军舰船IETM中元数据体系

3.1 基于S1000D数据模块元数据的元素

S1000D是欧洲宇航与防务工业协会与美国航天工业协会、美国航空运输协会联合发布的适用于全球所有武器装备和民用装备用户技术出版物的标准规范。支持文档类型定义(DTD)和XML schema，采用了ISO8897国际规范(编码和信息格式等)、CALS、W3C规范(XML和XSL)和ATA规范(图形)。

规范中提出了数据模块(DM)元数据的概念。数据模块元数据分为2类，41个元素，按必选的、可选的或根据工程项目自定义3种使用情况。整个元数据的根元素标记为<IDSTATUS>。该根元素分为<dmaddres>元素及<status>元素2个部分。

<dmaddres>是数据模块的标识和地址部分。包括的元素有数据模块编码、数据模块标题、发布号、发布日期、语言。

<status>是数据模块的状态，提供了与数据模块状态相关的信息。该元素有描述不同状态的属性和子元素。DM的状态信息包括18个元素，分为必选的、可选的2大类。其中必选元素7个，分别是密级、创作者、责任者、引用适用性、适用性、引用的商业规则、质量保证；可选元素11个，分别是元数据标识、数据约束、数据模块大小、适用条件、技术标准、功能分解码、系统分解码、功能分解数字、技术等级、更新原因、注释。这18个元素中的每1个元素又包含着若干子元素或属性，共同构成DM的状态信息。

通过分析了解到，S1000D中数据模块元数据的元素太过复杂，适用领域非常广，涵盖了海陆空三军及民用领域几乎所有的武器及其装备。通过仔细分析<IDSTATUS>模型中的数据元素发现，并不是所有的数据元素都同样重要。因此，强制用户使用所有的数据元素既不灵活，而且效率低下。在国内，对于装备维修保障领域中数据模块的元数据研究很少，目前还没有统一的格式。本文在S1000D规范元数据的基础上，考虑国内舰船装备维修保障的具体情况，结合编写IETM项目实例，对元数据进行了本地化，创建了舰船装备IETM系统元数据体系，以使其更加符合我国国情和军情。

将整个<IDSTATUS>模型分成核心集和可选元素集2部分。所有核心集中的数据元素必须存在于数据模块元数据实例中，而可选元素集中的元素可出现，也可不出现。通过这种划分，降低了用户的进入门槛，用户不需要实现整个复杂的<IDSTATUS>数据模型，而只需要实现其中的核心集就可以了。舰船装备IETM系统数据模块元数据元素见表1。

3.2 数据模块编码

IETM所涉及的信息对象是描述装备维修保障活动的技术信息，技术信息在计算机内以数据模块形式存在。在数据库中存储数据模块时，一个重要的元数据元素是数据模块编码(Data Module Code，DMC)。编码的目的是用1个具有充足信息的代码来惟一地标识1个对象，提供信息对象的分类管理和提高查找效率，为模块化设计、生产与管理提供方便。

由于柔性编码结构可以满足事物多样性和发展的要求，鉴于装备的多样性的事实，本文采用多层次、结构柔性的编码方法。这种编码方法是将其表示成多个代码的集合。在数据模块代码中，按技术信息的特征将代码分成系统标识码、信息类型码和辅助码3个层次。编码结构如图1所示。

1)系统标识码。主要是描述装备系统标识和系统的功能结构，通过装备的层次来说明数据模块之间的层次和隶属关系。系统标识码装备系统的标识码采用柔性结构，码位的长度依据不同的装备种类而分类。系统标识码分为以下3个码段：

①第1码段为装备类型标识代码(Model Identification Code，MIC)。装备类型标识代码是对装备的名称及型号的描述。为了区分不同装备的名称和型号，这个编码要求是惟一的。对于MIC的惟一性控制应当参照装备生产和订购部门的相关命名规定。MIC码使用柔性编码，但一般不超过14位。

②第2码段是标准编码系统(Standard Numbering System，SNS)。标准编码系统是提供装备结构的标准代号。对于我海军装备，由于还没有见到相关的标准编号系统，在编码时可以参考S1000D中的SNS的编码方式。对于我军有特殊需要的工程项目不能采用S1000D的SNS时，可使用工作分解结构单元(简称工作单元)代码(Work Breakdown Structure element code，WBS element code)来代替SNS。工作单元代码是赋予工作单元的一种符号。它不但应标识1个惟一的单元，而且还应反映该单元在WBS中的层次和隶属关系。工作分解结构(Work Breakdown Structure，WBS)是1个以武器装备为核心，按规定的原则逐级下分的层次体系，由硬件、软件、服务和资料等组成。由于WBS结构可以覆盖装备的所有全寿命周期的信息，因此，选用WBS结构编制代码，可以达到SNS提供装备结构的效果。SNS编码可以使用柔性编码方式，一般采用6～9个码位。

③第3码段是分解码(Disassembly Code，DC)。分解码表示的是装备组件在维修活动中的分解层次。根据维修活动的次序，对分解的装备组件分配连续的编号。分解码变量(DCV)是对可替代操作的编码，通过分解码变量来实现数据模块代码结构上对不同操作的柔性描述。分解码一般采用2个码位，分解码变量采用1个码位。

2)信息码。分为信息码(Information Code，IC)和信息码变量(ICV)2个码段。信息码是用来表示数据模块中所描述的装备维修保障活动的代码，是技术信息名称<infoname>的数字编号。一般情况下，在装备使用阶段，需要以下几项技术信息的支撑:装备功能说明、工作原理、战技指标、装备使用前检查、使用要求、使用处理的方式，装备修理中的分解、更换、再装、检验、调校、修复故障件等技术信息，为完成装备维修任务，还需要相关的维修器材信息，包括备件信息、工具信息、仪器设备信息、油液信息等。

ICV由1位字符组成，用来表示信息代码所定义动作的细微区别。例如用“A”表示直接清洗，而用“B”表示用绸布擦拭等。

3)辅助码，也称为位置码(ILC)，主要来识别数据模块的使用环境。一般情况下，辅助码分别为A，B，C，D，T，其意义为:A在装备上完成；B在装备拆除部件上完成;C在车间完成；D是与A，B，C三种情况都相关的信息；T是与训练数据相关的信息。

3.3 数据模块元数据实例

以舰船某型装备维修保障信息为例，说明维修保障信息数据模块的描述方法。采用XML技术来描述冷却系统技术性能的数据模块元数据，其数据模块编码为：JTZ009A-PLB-05-01-01A-018A-A

XML文档的元数据描述为:

<！DOCTYPE dmodule SYSTEM“E：\1303\DTD\

Descript.dtd”>

<dmc>

<avee>

</avee>

</dmc>

</dmititle>

</dmaddress>

<origorianame=”XZC工作室”/>

<qa>

</qa>

</applic>

</status>

</idstatus>

……

</content>

</dmodule>

4 结　语

通过建立海军舰船装备IETM系统的元数据体系，明确了装备维修保障信息的元数据描述方式，建立了多层次、结构柔性的编码结构，并通过实例验证了舰船装备维修保障信息数据模块元数据体系的适用性，为舰船装备维修保障信息的准确描述、保证数据共享及互操作打下基础。