Grundlagenwissen S1000D

S1000D ist eine internationale Spezifikation für die Erstellung und Beschaffung technischer Publikationen. Ursprünglich war die Spezifikation für die Anwendung in der militärischen Luftfahrt in Europa konzipiert. Heute hat sich das Spektrum der Anwendung der S1000D auf die zivile Industrie erweitert, dazu zählen Luft- und Schifffahrt, Fahrzeuge und Anlagenbau. Die Spezifikation ist global anerkannt und wird weltweit eingesetzt. Grundlage für den Erfolg sind internationale Vereinbarungen zur Zusammenarbeit, die laufende Weiterentwicklung der Spezifikation über die Änderungsanträge der Nutzer und die Verbreitung durch das jährlich organisierte S1000D User Forum.

Nationen und ihre Unterschiede

Ausgangspunkt ist in den 1980er Jahren das Projekt Eurofighter, das mit Frankreich, Deutschland, Italien, Spanien und Großbritannien startet. Alle Nationen haben ihre eigenen nationalen Spezifikationen für technische Publikationen. Aufgrund der nationalen Unterschiede, zu denen natürlich auch die Sprache zählt, waren früher gemeinsame Publikationen für Betrieb und Wartung der Flugzeuge keine Option.

Unter der Federführung der Europäischen Organisation Association Européenne des Constructeurs de Matériel Aérospatial (AECMA), später Aerospace and Defence Industries Association of Europe (ASD), wird 1984 eine europäische Arbeitsgruppe bestehend aus Vertretern der Luftfahrtindustrie und den Verteidigungsministerien aus sieben europäischen Ländern mit der Entwicklung einer gemeinsamen internationalen Spezifikation für technische Publikationen beauftragt. Als Grundlage dient die Spezifikation ATA Spec 100 für zivile Luftfahrzeuge. Am 16. Juni 1989 unterzeichnen in Le Bourget die militärischen Vertreter eine Vereinbarung zur Anwendung der S1000D.

Zu dieser Zeit werden wesentlichen Grundlagen geschaffen und wegweisende Entscheidungen für die Spezifikation gefällt.

• Definition der Common Source Data Base (CSDB) mit dem Data Module Prinzip
• Festlegung eines Standard Numbering Systems auf der Grundlage der ATA Spec 100
• Definition der Information Codes
• Verwendung internationaler Standards wie Standard Generalized Markup Language (SGML) und Computer Graphics Metafile (CGM)

„Initial Issue, Change 7“ ist die erste Ausgabe, die in der Praxis angewendet wird. Sie enthält sechs Document Type Definitions: descriptive, procedural, crew, fault, illustrated parts data und schedule. Diese Ausgabe wird heute noch für den Hubschrauber Tiger genutzt. Im Projekt Eurofighter kommt Change 8 (Issue 1.8) vom 31. Januar 1999 zum Einsatz. Change 9 (Issue 1.9) vom 1. April 2001 setzt die Bundeswehr für zahlreiche Projekte ein.

Zivile Flugzeuge und Anlagen

Anfang 2000 wird eine grundlegende Überarbeitung der Spezifikation initiiert, um die S1000D auch für Objekte zu Land und zur See nutzen zu können. Die Überarbeitung wird als Issue 2.0 am 31. Mai 2003 veröffentlicht. Mit Unterzeichnung eines Memorandum of Understanding (MoU) mit den Organisationen Aerospace Industries Association of America (AIA) in 2003 und Air Transport Association of America (ATA) in 2007 erfolgt eine breite Nutzung der S1000D ab Issue 2.3, veröffentlicht am 28. Februar 2007. Die wesentlichen Änderungen sind:

• Erweiterung des Data Module Codes
• Einführung von Extensible Markup Language (XML) und weiteren Formaten für Grafiken
• Standard Numbering System für Land und See
• Einführung von Publication Modules
• Definition von Business Rules
• Einführung der Technical Information Repositories

Große Projekte, die Issue 2.3 anwenden, sind zum Beispiel das Transportflugzeug A400M und die Fregatte F125.

Nach der Unterzeichnung des MoU mit der ATA werden in Folge viele Änderungsvorschläge der zivilen Luftfahrt in die Spezifikation eingearbeitet. Issue 3.0 vom 31. Juli 2007 enthält bereits die wesentlichen Anforderungen zur Anwendung der S1000D für Zivilflugzeuge. Ein Beispiel dafür ist die Boeing 787.

Organisation und Gremien

Die Organisation der S1000D wird von ASD, AIA und ATA getragen und besteht aus einem S1000D Council, einem Steering Committee sowie Working Groups und je nach Bedarf Task Teams.

Abb. 1: Die Organisation der S1000D.
Quelle S1000D

Die Mitglieder des Steering Committees rekrutieren sich aus den beteiligten Nationen der ASD, AIA und aus Vertretern des ATA e-Business Program. Peter Zimmermann ist zurzeit Vorsitzender des S1000D Councils. Neben der Führung und Kontrolle der Weiterentwicklung der S1000D ist die Hauptaufgabe des S1000D Councils die Förderung der weltweiten Nutzung der Spezifikation in möglichst vielen Branchen. Dem S1000D Steering Committee obliegt die Pflege der Spezifikation auf der Grundlage von Änderungsvorschlägen unter Berücksichtigung der Zielvorgaben des S1000D Councils. Für wesentliche Aufgaben wird das Steering Committee durch ständige Arbeitsgruppen (Working Groups) oder zeitlich befristete Task Teams unterstützt.

Die Spezifikation S1000D Issue 4.0 wird am 1. August 2008 veröffentlicht. Mit dieser Ausgabe erfolgt eine vollständige Überarbeitung der XML-Schemas, einschließlich einer Umbenennung und Harmonisierung der Elemente und Attribute (sprechende Namenskonvention). Das XML-Format wird als Master für die Texterstellung festgelegt und ersetzt SGML vollständig. Weitere wesentliche Änderungen in der S1000D 4.0 betreffen:

• Definition von Verfahrensschritten und Abschnitten in rekursiver Form
• Änderungen und Erweiterungen der Datenstrukturen im Identifikations- und Statusteil von Datenmodulen
• Einführung neuer Datenmodultypen für Checklisten und Trainingsinformationen
• Wiederverwendbarkeit von Warnungs- und Vorsichtshinweisen innerhalb von Datenmodulen
• Detaillierte Beschreibung des Konzeptes für Business Rules Layer und Kategorien und entsprechende Erweiterung der Datenstruktur des Business Rules Exchange (BREX) Schemas
• Erweiterung des Technical Information Repository Schemas zur Erfassung des physischen und funktionalen Produktaufbruchs und für Informationen zu Bedienelementen und Anzeigen
• Kodierung von grafischen Hotspots im Ersatzteilkatalog
• Ergänzung der Liste der Information Codes
• Erweiterung der Datenstruktur für vorbereitende Maßnahmen in den Verfahrensdatenmodulen

Als neues Anwendungsgebiet wird die Erstellung von Trainings- und Ausbildungsunterlagen in der S1000D abgedeckt. Die entsprechenden Erweiterungen der Spezifikation erfolgen in Zusammenarbeit mit Advanced Distributed Learning (ADL), einer Organisation des amerikanischen Verteidigungsministeriums. ADL entwickelt Standardisierungsmodelle für E-Learning und produziert die Spezifikation „Sharable Content Object Reference Model“ (SCORM).

SCORM soll sicherstellen, dass Lerninhalte wiederverwendbar und kompatibel mit den verschiedenen Lernumgebungen in Learning-Management-Systemen sind. Außerdem sollen diese Lerninhalte dauerhaft und unabhängig vom Betriebssystem nutzbar (Stichwort „Interoperabilität“) und jederzeit zugänglich sein. In SCORM fehlen allerdings Konzepte für Erstellung, Management und Datenaustausch.

Standards für Ausbildung

Resultierend aus dieser Zusammenarbeit wird der Data Module Code in der S1000D 4.0 um zwei optionale Attribute für die Kennzeichnung von Ausbildungsunterlagen erweitert. Diese beiden Attribute sind der @learnCode (drei alphanumerische Zeichen) und der @learnEventCode (ein Buchstabe). Damit können bestehende Datenmodule für Wartung, Instandsetzung und Betrieb eines Produktes, angereichert mit didaktischen Informationen, für die Ausbildung weiterverwendet und gemeinsam in einer Datenbank (CSDB) verwaltet werden.

Der neue Datenmodultyp „learning“ definiert die Datenstrukturen für die Erstellung von Ausbildungsunterlagen. Der neue Publikationsmodultyp „scormcontentpackage“ ermöglicht die Zusammenstellung dieser „learning“-Datenmodule zu SCORM-kompatiblen Lernpaketen. Darüber hinaus wird eine S1000D-SCORM Application Programming Interface Bridge entwickelt. Dies ermöglicht einen direkten Zugriff aus einem Learning-Management-System auf die Trainingsinformationen in einer CSDB und eine automatisierte Transformation in das SCORM-Format.

Zu den Nutzern von Issue 4.0 gehören die US Army, die NATO mit den Programmen Alliance Ground Surveillance (AGS) und AWACS, außerdem das spanische Wirtschaftsministerium mit dem unbemannten Aufklärer zur Küstenüberwachung (ATLANTE). Bedingt durch die Forderung der US Army, die S1000D 4.0 aus vertragspolitischen Gründen bereits Mitte 2008 zu veröffentlichen, war ein vollständiges Lektorieren dieser Ausgabe nicht möglich. Dies wird mit der überarbeiteten und fehlerverbesserten Issue 4.0.1 mit Ausgabedatum 12. Mai 2009 nachgeholt. Diese Ausgabe ersetzt Issue 4.0 komplett.

Seit Veröffentlichung der S1000D 4.0.1 gibt es die Schnittstellenspezifikation S1003X 1.0 mit Ausgabedatum 31. März 2011, die den Datenaustausch mit der S3000L 1.0 auf Basis des ISO Standards 10303-239 – Product Life Cycle Support (PLCS) definiert.

Inhalte von Issue 4.1

Die aktuelle Ausgabe der S1000D ist Issue 4.1 mit Ausgabedatum 31. Dezember 2012. Angewendet wird diese Ausgabe zum Beispiel für die Wartungsdokumentation des Airbus A350. Die 28 NATO-Staaten haben sich darauf geeinigt, die S1000D 4.1 in Form einer „Standardization Recommendation“ (STANREC Nr. 4752) für alle neuen NATO-Projekte zu empfehlen. Die wesentlichen Änderungen in der S1000D 4.1 sind:

• Definition von S1000D „Conformance“- und „Compliance“-Regeln. Damit kann ein Projektmanager zum Beispiel überprüfen, ob die vereinbarten Liefergegenstände den Kodierungs- und Strukturierungsregeln einer bestimmten S1000D-Ausgabe genügen und die Verfahren der S1000D eingehalten werden.
• Auslagerung zusätzlicher Informationseinheiten in ein „Common Information Repository“ (CIR), vormals „Technical Information Repository“; dies betrifft Anwendbarkeitsinformationen (applicability annotations) sowie Warn- und Vorsichtshinweise.
• Einführung des neuen CSDB Objektes „dataUpdateFile“ zur inkrementellen Aktualisierung der CIR Datenmodule
• Gruppierung von Informations-varianten innerhalb von Datenmodulen entsprechend der Anwendbarkeit (applicability) für unterschiedliche Produktvarianten; dies betrifft Abbildungen, Multimedia-Objekte, Verfahrensschritte und Abschnitte innerhalb von Datenmodulen.
• Einführung zusätzlicher Datenmodultypen:
  - Service Bulletins für die zivile Luftfahrt
  - Sharable Content Objects für die Erstellung modularerer Trainingsdokumentation
  - Vorseiten (front matter) für die Publikationen

• Erweiterung der Definitionen für Ersatzteilkataloge im Hinblick auf die Forderung der zivilen Luftfahrt, die Ersatzteilkataloge auch ohne Anwendung der S2000M nutzen zu können
• Indizierung und Zusammenfassung aller Business Rule Decision Points (BRDP) zur Einschränkung der S1000D Optionen für ein spezifisches Projekt
• Definition von Kodierungsregeln für zusätzliche projekt- oder organisationsspezifische Entscheidungspunkte
• Erweiterung des XML BREX Schemas zur Formulierung von kontextfreien Regeln, also Prosaregeln, die nicht im Zusammenhang mit einem XML-Element oder Attribut stehen

Mit Issue 4.1 werden die verfügbaren Datenstrukturen verbessert und weiterentwickelt, neue Funktionalitäten eingeführt, fehlende Definitionen ergänzt und bestehende näher erläutert. Insgesamt wird damit die Qualität der S1000D deutlich gesteigert.

Inhalte von Issue 4.2

Die nächste Ausgabe der S1000D wird Issue 4.2 sein, die voraussichtlich im zweiten Halbjahr 2015 veröffentlicht wird. Derzeit sind etwa 100 Änderungsvorschläge für diese Ausgabe in Bearbeitung und befinden sich in Abstimmung zwischen den beteiligten Organisationen im S1000D Steering Committee.

Die Datenstrukturen in Issue 4.2 sind strikt aufwärtskompatibel zu Issue 4.1. Die CSDB-Objekte gemäß Issue 4.1 sind automatisiert und ohne manuellen Aufwand in CSDB Objekte gemäß Issue 4.2 überführbar.Die geplanten wesentlichen Inhalte und Ergänzungen in Issue 4.2 betreffen:

• Harmonisierung der S1000D und ATA iSpec 2200 Illustrationsregeln
• Beschreibung und Dokumentation von Business Rules in einem eigenen Datenmodultyp
• Unterstützung der automatisierten Erstellung projekt- und organisationsspezifischer BREX Datenmodule durch entsprechende Datenstrukturen
• Kodierung des Schweregrades bei Verletzung von Business Rules
• Identifizierung der Zusammenhänge zwischen verschiedenen BRDP
• Erweiterung der XML Schemas für CIR-, Prozess-, Service Bulletin- und Illustrated Parts Data-Datenmodule um optionale Elemente und Attribute
• Implementierung diverser aufwärtskompatibler Änderungsvorschläge für Wartungsdatenmodule hinsichtlich der Datenschnittstelle mit der S3000L
• Einführung von Metadaten für Multimedia-Objekte zur Unterstützung der Erstellung multimedialer Trainingsinformationen
• Klarstellung und Detaillierung von Definitionen in diversen Kapiteln

Alle Ausgaben der S1000D sind im Internet frei verfügbar [1].

Abb. 2: ASD/AIA S-Series ILS-Spezifikationen
Quelle Saab

Elektronisch und interaktiv

Das S1000D-Konzept mit der Verwendung von internationalen Standards, der modularen Struktur der Publikationen und der Trennung von Inhalt und Präsentation ist besonders geeignet, die technischen Publikationen dem Nutzer als „Interaktive Elektronische Technische Publikationen“ (IETP) bereitzustellen. Mittlerweile existiert eine Vielzahl dieser Anwendungen unter Verwendung unterschiedlichster Hardware, vom Smartphone bis zum speziellen robusten Tablet PC im militärischen Bereich. Die S1000D stellt sicher, dass unabhängig vom Ausgabemedium die Quelldaten unverändert bleiben.

Abb. 3: IETP Beispiel mit Mechaniker
Quelle BMLVS Österreich

Projekte und Regeln

Business Rules sind Regeln für die organisations- oder auch projektspezifische Anwendung der S1000D. Sie schränken die in der Spezifikation enthaltenen Optionen entsprechend ein und können mit dem zugehörigen Schema in BREX Datenmodulen so formuliert werden, dass eine automatisierte Überprüfung der Einhaltung dieser Regeln möglich ist. Business Rules sind damit ein grundlegendes und unabdingbares Instrument für die projektspezifische Implementierung der S1000D.

In der Spezifikation existieren die „default S1000D Business Rules“, hinterlegt im „default BREX Datenmodul“, das neben den XML-Schemas und der Spezifikation ein Teil der „S1000D suite of information“ ist und immer mitveröffentlicht wird. Die default S1000D Business Rules definieren Einschränkungen zu Elementen und Attributen, die im Text der Spezifikation formuliert sind, aber mit den XML Schemas nicht kodiert werden können.

Business Rules sind in der S1000D in Kategorien gruppiert. Beispiele dafür sind die Kategorien „Datenerstellung“ und „Datenaustausch“. Die Spezifikation enthält den Begriff „Business Rules Layer“, wobei die „default S1000D Business Rules“ immer den obersten Layer darstellen. Darunter können weitere einschränkende Regeln in untergeordneten Layern zur Anwendung der S1000D für bestimmte Industriezweige, Organisationen und spezifische Projekte definiert werden. Zur Unterstützung der Anwender sind in der S1000D BRDP definiert. Zu jedem dieser BRDP ist eine Aussage in den organisations- beziehungsweise projektspezifischen Business Rules zu treffen.

Beispiele für Business Rules im Layer unterhalb des default S1000D Business Rules Layers sind die Business Rules der zivilen Luftfahrt, der USAF (MIL-STD-S1000D), der US Army (MIL-STD-3031) und der NATO für die Programme AGS und AWACS. Die National Style Guides der deutschen Bundeswehr und des österreichischen Bundesheeres sind die nationalen Business Rules in Deutschland und Österreich für alle militärischen Programme.

Anwendung in der Industrie

Um die Anwendung der S1000D in bestimmten industriellen Branchen durchgängiger und einfacher zu gestalten, etablieren sich zunehmend standardisierte Data Exchange und Business Rules. Dazu gehören Shipdex für die Schifffahrt, RailDex für Schienenfahrzeuge und WindDex für Windkraftanlagen.

Die Motivation dieser Bereiche für die Anwendung der S1000D resultiert aus den Schwachstellen traditioneller technischer Publikationen. Besonders zu erwähnen sind:

• hoher Aufwand für das Management der technischen Publikationen von verschiedensten Herstellern mit unterschiedlichen Gültigkeiten
• langer Suchaufwand aufgrund der vielen Medien und Formate für Präsentation und Archivierung
• schwierige Teileidentifikation aufgrund fehlender oder unzureichender Integration mit den Materialdaten

Die Verbreitung des Anwendungsspektrums der S1000D führt aktuell dazu, dass die militärischen Nutzer beschlossen haben, eine gemeinsame standardisierte MILDex für die militärische Anwendung der S1000D zu erarbeiten.

Verzahnung der Spezifikationen

Zu einer vollständigen Abdeckung des Integrated Logistics Support (ILS) mit internationalen Vorgaben werden in Zusammenarbeit mit den Organisationen ASD und AIA neben der S1000D und S2000M eine Serie weiterer ILS-Spezifikationen entwickelt. Dazu gehören Spezifikationen für den Input von Daten und ein gemeinsames Datenmodell.

Das Zusammenwirken der ILS-Spezifikationen ist in Abbildung 2 dargestellt. Weiterführende Informationen zum Thema S-Series Spezifikationen sind ebenfalls im Internet nachzulesen [2].

Die S1000D ist eine lebende Spezifikation mit dem Ziel einer kostenoptimierten Erstellung, Verteilung und Nutzung der Informationen für Betrieb und Wartung. Die Weiterentwicklung wird bestimmt durch Änderungsanträge der Nutzer, die im Steering Committee bearbeitet und in einer neuen Ausgabe veröffentlicht werden. So übernimmt die Spezifikation die Anforderungen der verschiedenen Nutzergruppen und folgt der technologischen Entwicklung.

Bei der Veröffentlichung neuer Ausgaben wird darauf geachtet, dass innerhalb einer Hauptausgabe die Daten aufwärtskompatibel genutzt werden können. Auch müssen Organisationen einen neuen Issue der Spezifikation nur dann einführen, wenn sie die Änderungen in ihren Projekten anwenden wollen. Die technischen Publikationen zu unterschiedlichen Ausgaben der S1000D können sehr wohl auch nebeneinander in einer CSDB verwaltet werden.

Weiterentwicklung der Spezifikation

Ungeachtet dessen hat die Weiterentwicklung der Spezifikation zu einem sehr umfangreichen, in Teilen aus Sicht der Nutzer auch komplexen Produkt geführt. Es bestehen zwei Grundforderungen an die Spezifikation, die durchaus konträr zueinander sind:

• einfache, stabile und leicht implementierbare Spezifikation
• Bereitstellung neuer und fortgeschrittener Methoden und Technologien

Letztlich führt dies zu einem langen Prozess, um zu einem Konsens zu kommen. Die neuen Mechanismen und Optionen verlangen vermehrt Projektentscheidungen, führen zu komplexeren Business Rules und damit zu höheren Kosten bei der Implementierung.

Das S1000D Council hat das Steering Committee beauftragt, unter der Federführung des S1000D Modularization Task Teams ein Konzept für eine modulare Spezifikation S1000D bestehend aus einem Basisteil als Grundlage und optionalen Bausteinen mit den folgenden Zielen zu erstellen:

• Reduzierung der Komplexität für die Nutzer, besonders in kleineren Projekten
• Erhöhung der Stabilität, insbesondere des Basisteils der S1000D
• Rechtzeitige Unterstützung zukünftiger Entwicklungen
• Einfachere Implementierung für die verschiedenen Anwendungsbereiche der S1000D

Zur Unterstützung dieses Vorgehens wurde 2013 eine Umfrage bei den Anwendern der S1000D durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigten die Analysen der Arbeitsgruppe und sind Anlass, dieses Projekt mit hoher Priorität zu versehen. Aus der Umfrage lassen sich die folgenden Hauptforderungen ableiten:

• Stabiler und vereinfachter Basisteil
• Vermeidung von Duplizierungen – nur eine Lösung für eine Anforderung
• Verringerung des Aufwandes für die Weiterentwicklung der Spezifikation und die Veröffentlichung neuer Ausgaben
• Reduzierung der Kosten und des Zeitaufwandes für die Implementierung der Spezifikation für neue Projekte
• Integration mit anderen Standards

Links zum Beitrag

[1]    http://public.s1000d.org/
[2]    http://www.sx000i.org/docs/ILS-C-2013-002_002-00.pdf