基于IETM创作平台的技术信息管理
1 引 言
信息化条件下，传统的纸型技术手册已不能满足大型复杂武器装备对信息的需求，随之产生的交互式电子技术手册(Interactive Electronic Technical Manual，简称IETM)代替了纸型手册，成为信息化战争条件下武器装备的新一代维修辅助工具是一种数字化信息系统，它在编制、修改、存储、运输、使用和管理等方面有纸质技术手册无可比拟的优点，降低了装备保障费用，提高了维修效率。
目前，国内对IETM的基本概念、内容形式和应用前景都有了一定的认识，并且开发出一些相对简单的IETM系统。但是，这些系统级别较低，通用性不强，同时出现互不兼容现象，由此引发了尖锐的“IETM信息孤岛”问题。所以，开发出具有自主知识产权的IETM创作平台显得迫在眉睫，意义重大。
IETM产品的制作离不开标准，同样，IETM创作平台也需要依据成熟的相关标准来指导自身的开发。本文以IETM创作平台研究课题为背景，建议采用欧洲的S1000D作为开发标准，在开发出的基于S1000D标准的IETM创作平台的基础上，详细探讨了IETM在创作平台下的信息管理问题。
2 开发IETM创作平台的意义
IETM创作平台一般包括编辑制作软件、解析器和阅读软件组成，高级的IETM还要有数据库管理系统等。国际上使用的常用IETM系统有Quill21制作平台、JIMIS创作平台、电子维修系统(EMS-Electronic Maintenance System)、AIMSS创作平台等。
我国的IETM研究起步于20世纪90年代初期，目前，国内IETM研究基本处于理论探讨和演示系统开发阶段，涉及IETM的系列标准也未翻译应用，在IETM国家或军用标准的制定上几乎是空白，更没有自主开发的IETM创作平台。针对这种现状，引进与吸收国外最先进的交互式电子技术手册（IETM）技术进行再创新，研究开发一个具有自主知识产权的装备通用交互式维修支持系统创作平台，能够实现CALS理念中“一次生成、多次使用”思想，同时在典型装备上进行应用研究，以此推动我军装备保障信息化建设。
根据S1000D规范建议，以及结合我军装备保障实际要求，设计的IETM创作平台主要包括创作编辑、管理发布、浏览显示三个子系统。图1是IETM创作平台的功能结构图。
创作编辑子系统可以根据管理发布子系统指定的编辑人员，以S1000D文档类型定义为基础，添加相应的技术信息，生成具有结构化性质的数据模块，保存在公共源数据库中，生成数据库文档。创作编辑子系统同时可以将数据模块的数据库文档转换XML格式的文档。
管理发布子系统的功能，实现了数据模块结构的编辑，需要说明的是数据模块类型要限定在S1000D2.1版本明确的7种类型，其结构体系需要严格按照DTD的要求进行组织。管理子系统可以对数据模块编码(DMC)依据S1000D2.1中规定的形式进行离散式处理，形成DMC的各类子编码。管理发布子系统是创作平台的核心部分，它主要完成数据模块资源数据库的管理和组织，以及技术出版物的发布。
浏览显示子系统以网络形式调用CSDB中的数据模块，通过对技术出版物中数据模块编码的调用，显示装备出版物中数据模块的具体内容。在显示具体内容时可以显示文本、多媒体等样式的信息，发布显示子系统可以实现数据模块之间的跳转，包括顺序导航和链接跳转等方式。
3 IETM信息管理
3.1IETM数据模块化分析
目前比较流行的是S1000D标准，它是由欧洲航空航天和国防工业协会（ASD）和美国航空航天工业协会（AIA）共同制订的一个采用公共源数据库来采办和编著技术出版物的国际标准。它的一个重要特征是为IETM的制作提供了一个开放系统表述方法，以数据模块（Data Module，DM）组织技术信息，以公共源数据库（Common Source Data Base，CSDB）管理信息对象。
数据模块作为S1000D标准的另一核心概念，逻辑上，一个数据模块是一个自我包含、包含装备一部分完整信息的数据单元，不可分割，具有原子性；物理上，它是一个ASCII码文件，它以SGML或XML格式组织数据，并有相应的文档类型定义（DTD）来约束和验证数据文件中的标记。各个数据模块之间使用数据模块编号（DMC）相互区分，可以利用此编号管理整个产品的数据模块。
数据模块是S1000D标准中核心的信息对象，标准中推荐用中性格式（SGML或XML）描述数据模块。IETM中以数据模块来组织信息，以CSDB来管理信息对象。所以，公共源数据库实现架构的确定要以数据模块的存储、管理的便利性决定。
3.2 IETM数据语言描述方案
装备保障IETM与其他电子出版物一样，在数据格式上也需要实行标准化，以满足装备保障领域技术信息的互用性和长期有效性，这就需要采用统一数据描述语言即所说的标记语言。伴随着信息化社会的飞速发展，SGML、HTML、XML三种标记语言技术先后应运而生，各具特点，对于IETM的信息数据组织、管理有极大的应用前景，由于XML语言的突出特点，下面主要对该语言进行分析。
XML（Extensible Markup Language）是W3C在1996年底提出的国际标准。它也源自SGML，它保留了SGML80%的功能，使复杂程度降低了20%。XML可以看作是SGML的一个子集，它不但保留了SGML的强大功能、降低了SGML的复杂程度，也使XML具有强大伸缩性与灵活性。它作为一种元标记语言，允许用户在DTD文档中根据需要定义特定的标记及属性，从而使XML文件的结构可以复杂到任意程度。目前的XML已经被设计得非常易于使用，并且与SGML和HTML保持了很强的可互操作性。与SGML相比，XML具有更强的灵活性；而与HTML相比，XML能够支持更多的数据类型。XML有下面几大要素：Schema(模式)或DTD，XSL(Extensible Stylesheet Language，可扩展样式语言)和XLL(Extensible Link Language可扩展链接语言)等。所以XML具有良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输等优点。其具体优点表现如下：
a）良好的可扩展性
在具体的实际应用中，不同的行业会有不同的标准、不同的特殊要求，要想定义一套各行各业能够普遍应用的标记是不现实的。而XML允许各种不同的专业（如化学、音乐、数学等）开发与自己的特定领域相关的标记语言。这就使得该领域中的人们可以交换数据和信息，不用考虑接受端的人是否有特定软件来创建数据。
b）可以轻松实现数据在Web上发布
由于XML是一个开放的基于文本的格式，它可以不做任何修改和HTML一样使用HTTP协议进行传送，不需要对现在的网络做任何改变。
c）有利于信息的集成
由于不同的数据库间的兼容性问题，要在多种不同的数据库中搜索信息，就必须了解各种数据库的数据格式，这无疑是非常困难的。使用XML可以将不同来源的结构化数据很容易地组织到一起。应用软件可以在中间层的服务器上对来自于后端数据库和其他应用的数据进行集成。最后，数据以XML格式发送到客户端或是在其他服务器做进一步的处理。
d）内容与形式分离
XML中信息的显示方式已经从信息本身中抽取出来，放在了样式表(Style Sheet)中。这样做便于信息表现方式的修改，便于数据的搜索，也使得XML具有良好的自描述性，能够描述信息本身的含义甚至它们之间的关系。通过对以上数据描述格式及标记语言的阐述和比较，根据IETM数据模型要求具有层次性、关联性等特点，采用SGML和XML格式描述技术信息能更好的反映技术数据的树型层次结构，是比较可行的方案。但XML优点更显著，它能更容易实现IETM的可互操作性，同时降低开发难度等，可见IETM数据最佳描述语言应为XML。相关资料表明当前的IETM开发已经开始着手使用XML，在今后发展中XML必将成为IETM中的标准标记语言。这同样说明S1000D的先进性和对新技术的支持以及我们选择S1000D标准的正确性。
3.3基于S1000D的IETM创作平台信息管理
IETM创作平台包含创作、管理、发布三个子系统，IETM技术信息包括装备定义数据和装备保障数据，存储在CSDB中，以“数据模块”形式组织技术信息，用公共源数据库管理所有信息对象。以S1000D标准指导开发IETM，建议用XML语言来描述IETM数据。
3.3.1 XML化的IETM数据存储
XML是IETM的最佳数据描述语言，它将成为IETM发展的标准标记语言。对XML数据进行有效的存储与管理进行研究，构建其存储传递的技术方案。按照数据存储系统的不同，XML数据存储大致可分为三种方案：直接以XML文本文件方式存储；开发XML原生数据库；XML在关系型数据库存储。
(1) XML文本文件格式存储XML是最简单的，但对数据的处理能力非常有限。在文本文件中要进行数据查询、更新等操作，效率极为低下。所以要实现对XML的数据查询、更新等数据管理功能，一般不考虑直接以文本文件的方式存储。
(2) 原生XML数据库是专门为存储和处理XML文档而设计的，它内部是以XML文档的格式存储数据，即对整个XML文件一起进行物理存储。这种数据库以XML文档为存储单元，维持原有XML文档的数据结构和相关的元数据。只能通过XML特有的相关技术对数据进行存储。
从严格的意义上来说，XML本身不是数据库，XML仅仅意味着XML文档。因为尽管一个XML文档包含数据，但是如果不通过其他的软件来进行数据处理的话，它本身只不过是一个文本文件。所以XML本身不能和数据库挂上钩，但是加上一些其他的辅助工具，我们可以把整个XML看成是一个数据库系统，XML文本本身可以看成是数据库中的数据，DTD或者Schemas可以看成是数据库模式，X-Query可以看成是数据库查询语言，因此在原生XML数据库中存取整个XML文档，只需做物理指针的连接而不是逻辑连接，效率比较高。SAX或DOM可以看成是数据库处理工具等。但它需要完善数据库所必须的一些功能，比如有效的存储组织、索引结构、安全性、事务处理、数据完整性、触发器、多用户处理机制等。同时大多数原生XML数据库只能以XML文档的形式返回数据，当某些应用需要其他格式数据时，必须先对XML文档进行解析，增加了很大的开销。
(3) XML存入关系数据库，基本数据存储单位是XML文档中的数据，主要是通过增加一个映射层来管理XML数据的存储，它是XML与数据库之间转换的桥梁。数据首先要与一个明确的格式相匹配，符合要求的才能根据预先定义好的规则映射到数据库中，但可能会损失一部分元数据和最初的文档结构。同时可以从现有的数据库中动态生成XML页面，但不能保证与当初存入的原始页面完全符合。但这种策略可以同时发挥关系数据库和XML文档的优越性。
综上所述，XML文本文件格式存储虽然简单，但对数据的处理能力非常有限。原生XML数据库存储方法保留了文档的原始结构和XML原有的优点，存储简单，但信息的格式、内容相对繁杂，建立索引庞大复杂，同时缺乏对数据有效的存储组织、索引结构、安全性、事务处理、数据完整性、触发器、多用户处理机制等。而把XML存入关系数据库方法将XML文档的数据进行重新组织，存储相对规范，有利于信息在电子商务等方面的应用，这样我们可以通过指定的DTD规范化XML文档，并利用数据库技术中成熟的统计、并发事务处理等技术，克服XML文档直接存储和原生XML数据库的缺点。所以建议采用第三种方案，将XML数据存入关系数据库，充分利用关系数据库的优越性，同时也发挥XML的优越性。
3.3.2数据模块存储结构设计
从数据结构上看，一个数据模块包含了标识状态段和内容段，其中标识状态段中包含了本数据模块的元数据信息，用于数据模块的控制和管理，对用户而言是透明的，各种不同类型的数据模块此部分结构相同，而且这部分数据结构相当规整，数据粒度精细，因此标识状态段是以数据为中心的，内容段中包含了要显示给用户的文本内容，根据数据模块类型的不同，其结构互不相同，并且混合内容较多，对于过程数据模块，元素的顺序非常重要，因此内容段是以文档为中心的。
根据以上分析的数据模块结构特点，以及对三种XML文档存储方案优缺点的比较以及适用范围的讨论，本文采用目前比较流行且技术成熟的关系数据库来担任CSDB的主体结构，对数据模块进行存储，但并不是将数据模块进行完全分解，然后将得到的数据存储到数据库表的相应字段中，也不是将整个数据模块作为一个TEXT字段存储到数据库中，而是将数据模块以其文档结构层次划分，将标识状态段进行分解，将分解后得到的数据模块元数据，存储到关系数据库表的不同字段中，然后将整个XML数据文件作为一个整体，以二进制格式存储到一个TEXT字段中，这样所有数据模块只用一个表进行存储，并且每一个数据模块对应一条记录，本文所设计的数据模块存储结构如图2所示。
3.3.3 IETM信息的模块化表达
CSDB中所管理的核心信息对象是数据模块，在CSDB中数据模块的唯一标识符是DMC与版本号。所有数据模块可通过数据模块编码、数据模块的信息种类及其他元数据信息以目录或搜索的方式将数据模块从CSDB中检出。
信息分类编码是实现信息表达、交换、存储与集成的基础。随着数字化设计制造和企业信息化工作的深化，信息编码已经成为应用产品数据管理、资源计划管理和现代集成制造系统的重要基础支撑。结合我军装备保障业务活动的实际，研究IETM技术信息的数据模块编码是制作IETM必须重点考虑的问题。
IETM作为技术信息的载体，要反映这两个方面的内容：一是装备的结构信息；二是恢复装备的功能而采取的活动描述。并且二者有相关关系的相互对应。利用装备结构信息，实现技术信息的层次化管理。以装备结构为基础，以装备修理级别中修理业务逻辑为依据，采用树形结构描述方式建立装备技术信息的层次结构，实现装备技术信息快速、便捷地浏览和查找，方便维修保障人员使用技术信息。
数据模块的结构是基于内容组织和划分的。所以，技术手册要以某种装备保障活动的主题进行构建。数据模块作为IETM中能自我包含的最小的信息单元，就要将装备的结构信息和活动信息一起表达。为了实现这种要求，S1000D对数据模块进行编码时，考虑了装备的硬件标识及装备保障活动的信息类型。通过对数据模块编码的选择，就可以组成某一类型的技术手册。
4 结论
IETM创作平台的开发是一个系统工程过程，需要标准规范以及相关部门机构的支持。IETM信息管理涉及到数据描述和数据存储，需要最佳解决方案来组织IETM数据。数据模块之间使用数据模块编码（DMC）相互区分和管理。S1000D标准建议以数据模块组织技术信息，以公共源数据库（CSDB）管理信息对象，实现CALS理念中“一次生成、多次使用”思想。在我国还没有自己的IETM标准规范，应该在借鉴国际上通用成熟的标准基础上，立足本国国情，尽力开发出适合国情和能与国际接轨的IETM标准，服务于我国的IETM发展和装备信息化建设。
