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计科院杰出院友徐宗昌教授出版一套专为发展信息化时代装备技术手册而写的书
时间:2019-06-12 点击:
徐宗昌,西安电子科技大学计算机科学与技术学院59级院友,装甲兵工程学院教授。作为国内享誉盛名的装备保障领域知名专家,长期潜心于装备保障性工程和持续采办与寿命周期保障(CALS)的研究,是这两个研究领域的开拓者与奠基人。
 

徐宗昌教授孜孜不倦地为国防现代化事业奋斗了将近一个甲子,始终牢记“振兴中华,强我国防”的初心和使命,在装甲兵工程学院的30多年里为提高装备保障能力、研究并推广综合保障与保障性工程,为提高装备保障信息化研究并推广交互式电子技术手册做出了突出贡献。
 

以下为徐宗昌教授出版的《装备交互式电子技术手册技术及应用丛书》(以下简称《丛书》)的内容解读,有助于读者了解徐宗昌教授编著《丛书》的意图以及这套《丛书》的主要特点等内容,更深入地理解交互式电子技术手册技术。
 
交互式电子技术手册是纸质装备技术手册在信息化时代的新发展

任何装备(设备),包括军用装备与民用装备,不管简单的装备或复杂的装备,在装备由承研承制单位(厂商)研制与制造出来交付用户使用时,一般都要有配套的技术手册或用户技术资料,目的是帮助用户正确地使用与维护装备,发挥装备的使用效能。对于简单的装备,如一台照相机或摄像机可以只需要一本简单的使用手册或技术说明书,主要内容是告诉用户装备的规格、组成结构、基本原理、使用要求与使用环境、安全须知,以及简单的维护保养要求。传统的纸质装备技术手册要求语言通俗易懂的、图文并茂,简明扼要地说明上述内容。

随着科学技术的进步,装备性能、功能的不断提高,装备也越来越复杂,特别是军用装备,在激烈的军备竞赛中,世界各国无不例外地都将最新的科技成果应用于武器装备,使得现代装备变得非常复杂。对于大型复杂的装备系统,其用户技术资料非常庞大,例如,美军的宙斯盾级巡洋舰文森特号,其舰上携带的各种技术手册达到55.5吨,竟然将接近1万吨级军舰的吃水增加了3英寸,对于集各种武器装备于一体的航母作战平台,其技术手册之庞大更是不言而语。为了克服传统纸质技术资料费用高、体积与重量大、编制出版周期长、更新及时性差、使用不方便、易污染、防火性差及容易产生冗余数据等诸多弊端,20世纪80年代后期在科学技术发展的推动和信息化战争军事需求的牵引下,产生与发展起来了一种新型的数字化技术资料形式交互式电子技术手册(interactive electronic technical manual,以下简称为IETM)。

IETM是一种按标准的数字格式编制,能在电子显示系统屏幕上采用文字、图形、表格、音频、视频与交互式动画等形式显示,以人机交互方式提供装备基本原理、使用操作和维修等内容的技术出版物。在装备IETM的数字化发展过程中,一方面由于融入了文字、图形、表格、音频、视频、3D动画及虚拟现实等多种新媒体元素,在形式上突破了传统纸质技术手册与电子技术手册(Electronic Technical Manual,ETM)的范畴,成为超文本与超媒体的非线性信息组织结构,并具有鲜明的交互性特征;另一方面,为了更有效地服务于装备维修保障与人员训练,在内容上集成了更多与装备保障相关的如装备测试诊断、装备训练、装备维修管理、维修器材供应、远程技术支援等信息系统,其广泛的数据来源与强大的使用功能使其成为一个装备保障综合信息系统。所以,IETM是纸质技术手册在信息化时代的新发展。国内外装备保障的实践已充分证明,应用IETM能够极大提高装备维修保障、装备人员训练和用户技术资料管理的效率与效益,因而,作为一项重要的装备保障信息化新技术、新方法与新手段,IETM在各类军用装备和民用飞机、汽车、高铁及一些大型复杂的工程机械都得到了广泛的应用。

编著《丛书》是为了满足IETM推广应用的需要

徐宗昌教授与装备结缘已久,为装备建设服务一生。1964年刚从西安军事电信工程学院(西安电子科技大学的前身)导弹遥控专业毕业就一头蹲到位于戈壁沙漠的西北导弹试验基地,从事地空导弹试验的总体技术工作20余年。在那里他拟定了多种新型导弹定型试验大纲,参加了各型导弹的研制、定型与科研试验,成功地解决了我国首次导弹武器系统大型半实物仿真试验的技术难题,还为导弹部队计算了大量的作战空域射击数据和编写了射击规则等作战使用文书。1984年调到装甲兵工程学院从事兵器科学与技术的教学与科研,从此将解决信息化条件下制约装备发展的瓶颈装备保障问题作为自己科研的主攻方向,1988年率先在我国开始装备综合保障和保障性工程的研究,主编了我国首个装备综合保障顶层国家军用标准GJB1371装备保障性分析,出版了专著《保障性工程》和《装备保障性工程与管理》,并长期致力于装备综合保障与保障性工程的推广应用。至今他编著的上述两本堪称经典的专著,仍然是各军工研究院所从事装备保障设计的专业技术人员和各国防专业院校的研究生放在案头的必备书。

装备综合保障和保障性工程是将装备保障的考虑纳入装备设计,力图使新研制出来的装备好保障、保障好。而在信息化条件下作战装备保障能力的提升又离不开先进、高效的信息化保障手段,于是徐宗昌教授在上世纪90年代中期又将研究工作转向“持续采办与寿命周期保障(continuous acquisition and life-cycle support,以下简称CALS)”即装备保障信息化领域,并积极倡导在我国推行CALS工作。装备技术资料既是装备综合保障的10大要素之一,作为数字化技术资料形式的IETM又是CALS的三大支撑技术之一,这种天然联系促使徐宗昌教授在我国最早开展了CALS与IETM的研究。他组织翻译了国外先进的CALS、IETM标准与文献资料,开发了IETM编辑系统软件,制作了装备的IETM,主持编制了GB/T 24463 IETM系列国家标准。编著《丛书》的夙愿萌生于2009年所承担了全军IETM推广应用的任务。主要考虑到IETM是国际上正在迅速发展的新技术,而我国仍处于起步阶段,大家对IETM理论与技术标准还比较生疏,鉴于历史的原因我国编制IETM国家标准与国家军用标准所引进S1000D的版本较低,不够完整与成熟,需要编写一套《丛书》来满足培养IETM研究与推广应用人才的需要。可是规划编著的《丛书》多达8本,不忘初心与牢记使命驱使着徐宗昌教授义无反顾地带领他的研究生团队踏上长达9年的《丛书》编写征程。2010年在装备交互式技术电子手册技术标准及应用培训班的培训教材基础上,经审查修订于2012年4月由国防工业出版社正式出版了徐宗昌教授主编的《丛书》第一分册《装备IETM研制工程总论》。此后,随着对IETM的研究与应用的深入发展,陆续出版后续各个分册,克服了团队人员不断流失等困难,终于在2018年8月即在徐宗昌教授退休后两年出版了第八分册《装备IETM工程与管理》,出齐了整套《丛书》,完成了编写任务,了却了他多年心愿。

《从书》系统地引进与借鉴了国外先进的理论与相关技术,认真地总结了我国已经取得的研究成果与工程实践经验,在此基础上从工程技术和工程管理两个方面深入浅出地论述IETM的基本知识、基础理论、技术标准、技术原理、制作方法,以及IETM项目的研制工程与管理等诸多问题,具有系统性与实用性。《丛书》共有8个分册,分别是:第一分册《装备IETM研制工程总论》,第二分册《装备IETM技术标准实施指南》,第三分册《装备IETM的互操作性与交互性》,第四分册《基于公共源数据库的装备IETM技术》,第五分册《可标记语言(XML)在装备IETM中的应用》,第六分册《图形与多媒体技术在装备IETM中的应用》,第七分册《装备IETM编码体系》,第八分册《装备IETM工程与管理》。

中国工程院院士张尧学教授评价说:该《丛书》系统地论述了IETM的理论、方法与技术,其结构严谨、思路新颖、内容翔实、实用好,是一套具有很高的学术价值与应用价值并有重大创新的学术专著。这套《丛书》的出版,对于我国IETM的发展起到重要推动作用,对于推进我国、我军的信息化建设,特别是提高我军信息化条件下的战斗力具有十分重要的意义。

《丛书》的主要特点

这套《丛书》共计有360万字,算是大部头著作了,徐宗昌教授曾在采访中就《丛书》的主要特点进行阐述,帮助读者根据《丛书》的特点确定阅读学习的线路图。

特点一,《丛书》以当前国际上最先进的欧洲ASD/AIA/ATA S1000D《基于公共源数据库的技术出版物国际规范》(以下简称S1000D)为IETM标准化基础。作为装备保障信息化的新手段,IETM本身就是数字化的成果或产品,要使所有参与信息化建设的部门、单位、用户以及彼此之间形成互相兼容的接口,有效地生成及交换数字数据,建立起共享的集成数据环境,必须使用统一的标准规范。当前国际上有美国国防部的IETM规范和欧洲S1000D国际规范这两大主流的IETM标准体系,我国择优引进S1000D国际规范作为编制我国IETM标准的基础。为了让读者们明白我国引进S1000D的IETM标准化策略是明智之举,《丛书》在不同分册的多个章节,特别是第八分册第一章中对两大标准体系的功能、特点及优缺点进行了深入的对比分析与评价,认为S1000D国际规范具有:采用数据模块化、结构化与公共源数据库技术提高了信息共享程度;全面覆盖军用项目与民用项目,功能完善强大,适用范围广泛;理念先进,结构严谨,内容详细,可操作性强;编制组织成员广泛,维护制度完善,版本更新快等显著特点和突出优势,是代表当前IETM技术的发展方向。

为弥补我国IETM标准的不足和解决原版S1000D的结构复杂、内容庞大(有3513页),阅读、理解与掌握困难等问题,遵循引进、消化再创新的技术路线,在编著《丛书》时强调应系统、全面、详细地引进S1000D并不断跟踪其版本的更新变化,最后以2012年12月发行的S1000D 4.1版本为基础编著《从书》后续各分册。

特点二,《丛书》深入论述了IETM的互操作性与交互性。随信息化而发展起来的IETM,作为专门应用于装备辅助维修、辅助训练及辅助技术资料管理的一个装备保障综合信息系统,其在互联、互通、互操作和人-机交互方面所特有的互操作性和交互性,成为IETM最具特色、最为显著的技术特征。《丛书》的第三分册《装备IETM的互操作性与交互性》,对此专题加以论述。

互操作性(interoperability)是军事领域涉及武器装备系统主装备与保障系统的硬件、固件、软件和军事信息系统的硬件、软件的一个重要的概念,也是实现信息系统之间的互联、互通、互操作,建立信息资源共享的集成数据环境这一信息化目标的基础。该书首先从武器系统、系统的单元(设备)或武装部队相互之间的广义互操作性的概念与定义入手,然后定义军事信息系统的互操作性和信息系统互操作性等级成熟度模型,进而阐明IETM互操作性和互操作性体系结构。指明IETM互操作性是授权的IETM终端用户能通过通用Web浏览器访问任何IETM系统,实现通信、信息共享、协调操作的能力;IETM互操作性体系结构是采用Internet与WWW技术构建一个能使IETM用户通过终端显示设备(IETM浏览器或阅读器)实现不同IETM系统之间或IETM系统与其他信息系统之间互操作性环境的技术框架。最后,依据我国国家标准GB/T 24463.1《交互式电子技术手册第1部分:互操作体系结构》系统地论述了实现IETM互操作性的技术途径与具体措施。

IETM的交互性是区别于纸质技术手册和电子技术手册的本质特征,它以人机交互方式提供装备技术信息,并能实时、准确地响应用户的请求和引导用户进行学习与操作,这种强大的交互功能和网络访问功能,因此IETM以“交互式”冠名。该书详细阐述了IETM人机交互原理,采用对话框、树形结构导航与目录、超文本与超媒体链接、信息查询与搜索等非线性交互方式,以及实现人机交互过程对IETM用户显示与交互功能设计的要求等,在此基础上系统深入地论述了IETM实现交互性的三种信息交互机制,即:一是由数据模块内部数据交互、数据模块之间的数据交互、出版物模块数据交互所形成引用的信息交互机制;二是基于过程数据模块形成表现为如维修过程、故障查找程序等程序流的信息交互机制;三是借助于通信网络与过程数据模块的逻辑引擎的外部应用,集成如装备维修管理、装备器材管理、等外部信息系统的信息交互机制。从而为研制交互功能更复杂、交互层次更高的IETM提出了理论、设计原理与实现途径。

特点三,《丛书》全面深入阐述了S1000D基于公共源数据库的技术原理和编码体系。S1000D之所以为世界各国推崇与广泛采用,其明显的优势和显著特点是对IETM技术信息进行结构化、模块化处理,采用公共源数据库(Common Source Data Base,以下简称为CSDB)技术,实现数据重用、信息重构和建立共享的集成数据环境。CSDB作为IETM信息的存储地和管理工具,集合了生成IETM所需的所有6种信息对象,包括用于生成IETM的数据模块、插图及多媒体、出版物模块3种源数据信息对象和用于技术信息的组织与管理所需的数据管理列表、评注、数据分发说明3种其他信息对象。为此,《丛书》除在第四分册《基于公共源数据库的装备IETM技术》专题系统地阐述S1000D的CSDB技术原理外,还在第七分册与第八分册相关部分加以补充论述,以更加全面系统地阐述构成CSDB的6个信息对象的定义、数据结构与内容,及其在IETM信息内容的生成、组织与管理、传输与交换、发布与更新等方面的功能与作用原理;同时还全面系统论述了CSDB中IETM信息组织原理及信息集的概念、作用、划分依据及其确定过程。

为了对存储于CSDB中信息对象进行有效地的管理与使用,还要在对这些信息对象进行标准化、结构化与模块化处理的基础上,采用信息编码的方法对全部信息对象进行分类与标识。因此,信息的分类与编码成为IETM建立集成数据环境的必要条件与基础。S1000D的内容包含一套相当复杂的所有信息对象的编码体系,而我国现有IETM标准尚未完整规范编码体系,为此,“丛书”的第七分册《装备IETM编码体系》,专题论述了IETM编码体系,并在阐述信息编码基本原理的基础上,以数据模块编码、插图及多媒体的信息控制编码与出版物编码为重点,全面系统地介绍所有信息对象的编码要求与规则。特别是为满足IETM推广应用的需要,用附录的形式详细地给出S1000D通用技术信息标准编码系统(简称SNS)的定义和一些专用技术信息SNS的代码定义及示例、信息码定义、学习码定义。

特点四,《丛书》紧密结合IETM的应用,给出简明实用的可扩展标记语言(XML)教程。IETM发展的初期,开发IETM大多采用标准通用标记语言(SGML)标准来进行技术数据的描述、结构化与数据交换。但是SGML语言存在语法冗长、结构复杂及由此产生IETM研制费时与成本高的问题。随着网络技术的发展,由SGML语言派生并发展起来的可扩展标记语言(XML)己经成为广泛应用于互联网环境的数据描述与交换的标准。特别是由于XML语言具有良好的可扩展性、语法简明自由、数据内容与显示形式分离,以及超链接功能强利于结构化数据集成与Web显示发布等诸多技术优势,而被S1000D从2.1版起推荐为IETM信息描述语言,并对XML格式数据所使用的标记进行了详细规范。为了帮助IETM研究、应用的工程技术人员,更好地学习掌握与使用XML语言,编著了《丛书》第五分册《可扩展标记语言(XML)在装备IETM中的应用》。该书面向IETM的开发应用,侧重于阐述XML基本语法、XML文档结构、XML显示控制,并紧密地结合典型装备的IETM开发,给出了XML在IETM中的应用实例。

特点五,《丛书》详细论述了IETM对图形及多媒体的要求及制作规则。现代信息技术的发展,加速了文本、图形与图像、音频、视频、动画等多种新媒体的综合集成与交互,出现了多媒体技术。IETM产生之时,恰逢多媒体技术的兴起与蓬勃发展,多媒体交互技术的融入,使IETM如虎添翼,成为集文字、图形、表格、音频、视频、动画与3D模型等新媒体为一体,极大地增强了IETM的交互性,更加显现出IETM具有动态、直观、生动、易于学习与理解的信息表现力。据对IETM的统计,图形及多媒体对象的使用数量约为数据模块数量的两倍,可见图形及多媒体在IETM中应用的广泛程度。因此,《丛书》专题编著了第六分册《图形与多媒体技术在装备IETM中的应用》。该书在介绍多媒体的概念与基本特性、多媒体技术及其发展趋势,以及插图及多媒体在IETM中的运用管理的基础上,逐个论述文本、音频、图形与图像、视频、动画与虚拟现实等媒体的技术基础,IETM标准对各个媒体的要求和制作IETM的使用规则,以及介绍各媒体的常用处理软件或制作工具软件。为便于推广应用,在附录中给出了适用于各种媒体的通用要求、动画与虚拟实现典型编程语言和在附图中给出了典型图形制作示例。

特点六,《丛书》系统详细地论述了运用系统工程管理与现代项目管理相结合的方法实施IETM研制工程管理。随现代信息技术发展而产生并得到持续创新发展的IETM,相比传统技术手册有诸多的重大突破。首先,在形式上融入众多新媒体技术使演变为超文本与超媒体的非线性信息组织结构,以计算机为载体在Web浏览器上显示,具有鲜明的交互性特征;其次,从内容上其数据来源不仅包含产品定义数据与产品保障数据,而且广泛地集成了与装备保障相关的外部信息系统,使成为一个装备保障综合信息系统;再次,在使用功能上已从单纯的综合保障技术资料要素强化为具有辅助维修、辅助训练与辅助技术资料管理功能的智能化保障设备。面对如此巨大的演化,做好IETM标准化不仅需要有S1000D那样篇幅庞大、结构复杂、内容丰富的IETM技术标准,而且还需要如欧洲S系列综合后勤保障(我国称综合保障)国际规范那样的众多相关的业务标准的支持。开发一个质量高、性能好、满足部队需要的IETM系统,尤其是大型复杂装备系统的IETM,往往需要包括几百个分系统、成品设备的承研承制单位及供应厂商家的参与,需要制作数万个甚至更多的数据模块、插图及多媒体对象,是一项规模大、协调广、管理难的复杂系统工程。因此,《丛书》用重墨专门编著了第八分册《装备IETM工程与管理》。

该书主要论述三个方面的问题:一是重新定义与概述IETM、深度介绍IETM的标准与IETM编辑系统,论述IETM研制工程的相关问题;二是按IETM项目研制流程的顺序,系统深入地阐述IETM研制工程各阶段的工作;三是系统详细地论述了IETM研制工程的项目管理,包括IETM项目管理概论、IETM项目的进度管理与成本管理、质量管理与风险管理、采购管理与使用维护管理,以及信息安全管理等。由于该书是《丛书》的收官之作,除了编著新内容外,还对《从书》前面分册所述内容进一步深化与补充完善,因此,是《丛书》中分量最厚重、最有价值之作。

该书的编著特别注重在引进、消化的基础上的再创新。如一,分析国内外资料在书中重新定义IETM,此定义已为新修订版IETM国家军用标准所采用。如二,提出将IETM项目的研制工作纳入装备研制项目并与装备研制同步进行,但IETM项目研制工程过程并不机械地照搬装备研制程序的阶段划分,而是依据IETM的特点及其研制规律,设置IETM项目研制流程为:客户化定制与制定项目规范文件、建立信息集与编制数据管理需求列表、技术数据的收集与准备、编制IETM的源数据,以及IETM出版发布与测试鉴定等阶段。如三,认为IETM的业务规则的实质是IETM技术标准与用户需求相结合对IETM研制的各项具体要求的规定,将S1000D中10类业务规则分别对应定义为11个装备IETM项目研制规范文件(将其中一个业务规则拆分为两个规范文件),这样更加适应于我国国情,更加方便于IETM的推广应用。如四,除采用S1000D中给出的三类32种信息集供开发IETM时选用外,还提出一种采用工程分析法划分确定IETM信息集的新方法。如五,在IETM数据收集方面,系统详细地阐述了使用产品数据(PDM)系统收集产品定义数据和使用保障性分析记录(LSAR)系统收集产品保障数据的方法。如六,在我国首次将系统工程管理与现代项目管理相结合的方法,引入到IETM研制工程的管理,并详细地论述IETM项目进度、成本、质量、风险、采购、使用维护、信息安全等的管理。

特点七,《丛书》展望了IETM技术的发展。科学技术的发展产生了IETM,科学技术的新发展又必将进一步推动IETM技术的发展。《丛书》第三分册第一章绪论中,论述了IETM技术标准向国际通用标准化和IETM技术向集成化、智能化、强化训练功能发展的趋势,展望了人机交互、虚拟现实、物联网、云计算、大数据等当代新技术对IETM发展的应用前景。

《丛书》的出版对推动我国装备保障信息化的发展发挥重要的作用。正如中国工程院院士徐滨士教授所说:该《丛书》科学借鉴了国外先进理念与技术,系统总结了我国装备IETM发展应用的研究成果与实践经验,理论论述系统深入、工程与管理实践基础扎实、重难点问题解决方案明晰,体系结构合理、内容丰富、可读性好、实用性强。该《丛书》作为国内第一套关于IETM的系列化理论专著,极大地丰富和完善了装备保障信息化理论体系,在IETM工程应用领域具有重要的理论先导作用,为促进我国IETM的推广应用、提高我军装备保障信息化水平做出新的重要贡献。