Разработка интерактивной эксплуатационной документации



Эксплуатационная документация (ЭД) начала создаваться еще при появлении первых технических изобретений и выпускалась в бумажном виде. Документация в области авиационной промышленности не стала исключением: сначала это были просто инструкции с чертежами. Однако в конце 1970-х годов военные США начали искать другие способы представления технических руководств [1]. При развитии компьютерных технологий стало очевидно, что электронная документация во многом улучшит усвоение информации: она позволит лучше интегрироваться с другими системами логистики, повысит удобство использования технических материалов, а также позволит сэкономить средства на обучение клиентов и персонала. В 1980-х годах американскими военными были проведены исследования, в ходе которых удалось установить цели электронных технических руководств (ЭТР). Полевые испытания со специалистами по военной технике позволили установить, что производительность при использовании ЭТР улучшилась, особенно для неопытных технических специалистов, а опросы показали, что 90 % техников посчитали электронные руководства лучше и удобнее бумажного аналога [1].

Необходимость совершенствования документации привела к появлению так называемой интерактивной эксплуатационной документации, представляющей собой электронные документы, содержащие сведения об изделии, его составе, устройстве, принципах работы и процедурах технического обслуживания, а также анимацию или видео по сборке/разборке/обслуживанию [2]. Создание авиационной техники в настоящее время невозможно без широкого применения информационных технологий, поэтому вопрос разработки интерактивного электронного технического руководства (ИЭТР), использование которого может осуществляться даже персоналом, не имеющим опыта эксплуатации самолета, является актуальным.

ИЭТР представляют собой интерактивную электронную документацию c графическими элементами, которая преподносит сведения в более доступной, наглядной форме и обеспечивает пользователя справочными материалами, рассказывая об устройстве, принципах работы и проведении регламентных работ изделия. Главным преимуществом ИЭТР является возможность виртуального отображения действий персонала при эксплуатации изделия в виде 3D-моделей, flash-анимации, видеороликов, что позволяет минимизировать ошибки при обслуживании и ремонте авиационной техники. Другими преимуществами использования виртуальных руководств являются увеличение скорости обслуживания и обучения персонала, повышение уровня безопасности обслуживания и эксплуатации.

Целью настоящей работы является разработка методик и структур данных, позволяющих создать наглядную и удобную в использовании интерактивную эксплуатационную документацию.

Достижение поставленной цели реализуется путем решения следующих задач:

– разработка структуры электронной эксплуатационной документации и создание базы данных, согласно ей;

– создание модулей данных и заполнение их текстовой и графической информацией;

– путем внедрения голосового помощника в структуру электронной базы данных.

1. Требования и функции ИЭТР

К требованиям, предъявляемым к интерактивной эксплуатационной документации, относят:

– возможность передачи закрытой технической информации;

– обеспечение возможности визуального представления действий персонала при эксплуатации системы с детализацией, достаточной для понимания основных процедур, необходимых персоналу при эксплуатации системы;

– возможность оперативного внесения изменений;

– возможность процедур поиска и устранения неисправностей;

– обеспечение использования максимального объема информации из состава эксплуатационной документации (ЭД).

Основной функцией ИЭТР является обучение специалистов, которое осуществляется на основе содержащихся в документации сведений:

– об устройстве изделия, его составных частях и комплектующих, принципах действия;

– о возможных неисправностях изделия, их вероятных причинах и методах их выявления и устранения;

– о действиях при использовании изделия в нормальных и аварийных ситуациях.

2. Создание электронной базы данных

Программный комплекс «TechnicalGuideBuilder» российской компании АНО «НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», обладающий широким функционалом, позволяющим сопровождать и контролировать разработку документации, выбран в качестве программного обеспечения для создания ИЭТР. Одной из особенностей программы является возможность настроить различные шаблонные модули под конкретный проект; кроме того, предусмотрена процедура согласования и утверждения модулей данных и публикаций с применением электронных подписей. «TGBuilder» может содержать гиперссылки, которые, при необходимости, связывают элемент документа с другим модулем данных, а также с иллюстрацией или таблицей, а наличие справочников упрощает работу с терминами, сокращениями и применимостью [3]. Программа работает с форматами PDB, XML, JPEG, PNG, AVI, MP3, VRML, ACIS и др. Просмотр ИЭТР, в том числе иллюстрированного текста, видео-, аудио-роликов и компьютерных моделей, возможен с любого устройства с помощью программы просмотра содержимого «TG Browser».

Разработка ИЭТР начинается с электронной базы данных, основная цель которой заключается в предоставлении исходной информации для создания технических публикаций. Центральным объектом базы данных является информационный объект — модуль данных, представляющий собой наименьшую самостоятельную единицу данных в составе технического руководства [3].

Первым этапом создания базы данных является разработка шаблона проекта в модуле TGDesign, где создаются титульный лист, структура шаблона и справочники, в которые вносятся сокращения, термины и нормативные документы. Выбираются типы модулей данных, участвующих в проекте. При необходимости, шаблон модулей данных может быть изменен под собственный проект. После создания шаблона, его необходимо зарегистрировать в системе «TechnicalGuideBuilder» в модуле TGAdmin. На основе шаблона создается проект, присваиваются название и код, назначаются исполнители документации. При этом работу над проектом могут осуществлять несколько человек одновременно:

1) технический писатель заполняет содержимым модуль данных и загружает графические данные;

2) нормо-контролер проверяет соответствие документации ГОСТам, правильность примененных сокращений и обозначений, ссылок на нормативные документы, орфографию и пунктуацию и пр.;

3) руководитель выполняет конечную проверку публикаций.

После этого формируется структура проекта. Каждый элемент структуры представляет собой систему, состоящую из подсистем и модулей данных, подсистемы, в свою очередь, состоят из агрегатов и модулей данных, а агрегаты — только из модулей данных. Преимущество модулей данных в том, что они могут быть неоднократно использованы в формирующихся публикациях, но информация в составе базы данных не дублируется.

В ходе выполнения данной работы была модернизирована структура документации по МиГ-29К. Существующая структура была недостаточно удобна при разработке документации, поскольку поиск нужного модуля данных происходил по системам самолета. Была предложена новая структура — по оборудованию (рис. 1), которая удобна тем, что пользователь ИЭТР сразу может найти необходимую в данный момент информацию.

Рис. 1. Обновленная структура ИЭТР по МиГ-29К

Следующий этап представляет собой кодирование элементов проекта. Каждый модуль данных имеет уникальный идентификационный код (рис. 2), повторение которого в программе недопустимо. Эти коды присваиваются согласно ГОСТ 18675–2012. На рисунке 2 «MIG29K» — обозначение самолета, «32» — идентификатор системы «Взлетно-посадочные средства», «20» — показатель подсистемы «Носовая/хвостовая опора и створки», «040» — указывает на описание устройства и т. д.

Рис. 2. Пример идентификационного кода

3. Заполнение модулей данных

К наиболее распространенным модулям данных относят:

– описательный;

– технологическая карта;

– поиск неисправностей;

– планирование технического обслуживания;

– информация для экипажа;

– иллюстрированный каталог;

– процессный.

Модули данных состоят из текстовой и графической информации (рис. 3) и оформляются в соответствии с ГОСТ 2.601–2012 «Эксплуатационные документы», 2.611–2011 «Электронный каталог изделий», РВ 0002–601–2008 «Военная техника. Эксплуатационные документы», Р 50.1.029–2001 «Интерактивные электронные технические руководства. Общие требования к содержанию, стилю и оформлению».

Текстовая информация используется для подробного описания изделия и его составных частей и, при необходимости, разбивается на разделы, сопровождаемые заголовками.

Эксплуатационная документация должна быть настолько наглядной, чтобы любой человек, обладающий минимальными знаниями в авиации, мог понять, как собирать изделия. Поэтому в ИЭТР помещаются объемные иллюстрации со ссылками на детали, анимации (или видео) монтажа, демонтажа, эксплуатации и 3D-модели с возможностью осмотреть деталь со всех сторон. Программный комплекс «TechnicalGuideBuilder» позволяет использовать такие графические элементы, как изображение, цифровая фотография, аудиоклип, видеоклип, 3D-модель форматов ACIS и VRML и другие.

Рис. 3. Пример наполнения описательного модуля данных

3D-модели дают пользователю полное трехмерное представление данных и возможность ориентации вида, чтобы специалист по обслуживанию мог выполнить осмотр как в реальной жизни.

Анимация формируется путем создания движущихся двух- или трехмерных нединамических изображений и представляет собой перемещение исходных изображений для разъяснения, например, сложной процедуры разборки или сборки, а также смену положения объекта для демонстрации скрытых или труднодоступных компонентов.

Видео в программном комплексе «TechnicalGuideBuilder» — это реальное киноизображение (ролик, клип), показывающее работу оборудования, шаги выполнения процедуры или некоторое событие, что очень подходит для обучения и демонстрации. Такие ролики могут включать звуковое пояснение или звуковое сопровождение.

Звуковое сопровождение может быть:

– звуковой дорожкой;

– акустическим эффектом;

– чистым комментарием, поясняющим процедуры, шаги обнаружения неисправностей и действия.

Все перечисленные звуковые объекты могут быть внедрены или связаны внешне с визуализируемыми мультимедийными объектами. Также звук необходим при обучении эксплуатантов изделия (например, звуковые предупреждения и тревожная сигнализация, слышимые на взлетно-посадочной палубе).

В данной работе была разработана интерактивная эксплуатационная документация на примере стойки шасси. Взлетно-посадочные устройства занимают не последнее место в структуре самолета, поскольку они позволяют летательному аппарату осуществлять стоянку, перемещение машины по аэродрому или воде, посадку и взлет самолета, позволяют гасить удары в момент приземления, принимая на себя большие нагрузки при посадке самолета (рис. 4). Шасси самолета состоит из основных опор, передней или хвостовой опоры, вспомогательных опор и створок, закрывающих ниши убирания шасси [4]. В работе основное внимание было уделено основной опоре шасси.

Рис. 4. Структурная декомпозиция самолета

Для заполнения модуля данных по монтажу стойки шасси были созданы 3D-модели передней стойки шасси в программе NXUnigraphics (рис. 5), выполнена анимация монтажа (загружена в документацию как видеоклип). При интерактивном просмотре пользователь может в любое время включить видео и просмотреть интересующую информацию неограниченное количество раз. 3D-модель с возможностью прокрутки детали в данном случае используется для того, чтобы пользователь мог рассмотреть объект со всех сторон в случае, если у него остались вопросы после просмотра видео.

Рис. 5. 3D-модель стойки шасси

После наполнения модуля данных и его проверки из него формируют публикацию — составной электронный документ, состоящий из набора модулей данных. В состав публикации могут входить автоматически созданные отчеты (служебные модули данных):

– титульный лист;

– перечень действующих модулей данных;

– перечень страниц;

– лист регистрации изменений;

– перечень аббревиатур;

– перечень терминов;

– перечень условных обозначений.

После утверждения публикаций руководством, документация передается заказчику в бумажном либо интерактивном виде.

Для улучшения качества и скорости восприятия информации, получаемой из интерактивной эксплуатационной документации, были опрошены как эксплуатанты самолета, так и люди, занимающиеся непосредственно созданием документации. Одной из проблем, выделенных в ходе исследования, была полная привязанность к источнику информации, то есть к книге, планшету, телефону или любому монитору, что неудобно, поскольку отсутствует возможность выполнять различные действия одновременно с изучением материала. Для решения этой проблемы была предложена идея звукового сопровождения и голосового поиска, когда необходима помощь в каком-то вопросе.

4. Голосовой помощник ссоставе ИЭТР

Задачами голосового помощника применительно к ИЭТР могут являться:

– поиск информации в документации;

– поиск деталей на иллюстрации;

– запуск видео;

– переход по ссылкам;

– озвучивание действия и текста документации;

– ответы на вопросы пользователей по документации.

Принцип работы голосового помощника заключается в следующем. На первом этапе происходит активация, например, произношением ключевой фразы [5]. Далее пользователь произносит текст, который может объяснить помощнику, что пользователь хочет сделать. Система распознавания превращает текст в N-лучших гипотез того, что сказал пользователь. Затем система распознавания естественного языка превращает текст в N-лучших вариантов понимания фразы пользователя, далее диалоговый движок интерпретирует и классифицирует эти фразы и определяет, что необходимо сделать на основе полученной информации [5]. После получения необходимых данных система производит процесс возвращения информации пользователю, т. е. система генерации естественного языка генерирует текст для ответа пользователю, после чего система генерации голоса на основе обученных моделей генерирует звуковую информацию, которая и объявляется пользователю в качестве ответной реакции [5]. Такой подход позволит повысить качество ИЭТР и облегчит работу с ними за счет увеличения скорости восприятия информации.

Заключение

Разработана наглядная и удобная в использовании интерактивная эксплуатационная документация. Для улучшенного восприятия информации и обучения персонала во время занятия практикой, а также для быстрого поиска нужного материала по голосу было предложено внедрить в интерактивную эксплуатационную документацию звуковое сопровождение. Это позволит проходить обучение не только по книге, планшету, телефону или монитору, но и на расстоянии от источника, во время проведения работ.

Литература:

1. Rainey S. C., Fuller J. J. The interactive electronic technical manual: requirements, current status, and implementation-strategy considerations. AD A24C 801. Systems Department. Test and Evaluation Report. 1991.
2. Губич Л. В. Внедрение на промышленных предприятиях информационных технологий поддержки жизненного цикла продукции. Издательский дом «Белорусская наука». 2012.
3. «TGBuilder 3.4». Руководство пользователя. М.: Прикладная логистика. 2014.
4. Авиация: Энциклопедия/ гл. ред. Г. П. Свищев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.
5. Поляков Е. В., Мажанов М. С., Качалова М. В., Поляков С. В. Разработка интеллектуального голосового ассистента и исследование обучающей способности алгоритмов распознавания естественного языка. Системный администратор. 12 (181). 2017.