基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统软件设计

宋培元，高 鹏，刘 媛

(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000； 2.北京航天测控技术有限公司，北京 100041)

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统软件设计

宋培元1，高 鹏2，刘 媛2

(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000； 2.北京航天测控技术有限公司，北京 100041)

为解决标准动车组在售后服务过程中技术服务资料编辑周期长、编辑任务重以及信息传递不及时的问题，设计并实现了一种在信息化条件下，基于S1000D标准的动车组售后服务系统。首先介绍并分析了标准动车组售后服务的现有模式和存在的问题，然后介绍了系统的设计思路和实现，通过提供数据模块编码和协同开发的工作模式，可以有效的提高技术服务资料的重用度，降低技术服务资料的开发周期，将现场展示终端同后台管理通过网络相连接，使得现场终端中的技术资料可及时进行版本的更新，同时现场保障人员将遇到的问题通过反馈功能可及时反馈给相关技术人员，提高了售后服务部和现场保障人员的信息沟通，使的售后服务过程更加智能、简单，售后服务效率得到进一步提高。

S1000D标准、动车组、售后服务

0 引言

近年来，我国铁路在运营里程、运行速度都出现了跨越式发展，众多铁路设备分布在广大的铁路运营系统中，这对铁路设备运营的可靠性、安全性提出了更高的要求，对设备的售后服务工作也提出了更高的要求。

当前的动车组售后服务模式为技术资料和设计图纸是由技术中心的设计人员进行编写，编写完成的技术资料通过评审后，会通过PLM系统中进行集中存储，售后服务部门进行售后服务技术支持手册编写的时候，通过PLM系统，选取相关的资料进行组织和编写，在编写的过程中，会加入一些系统外的外部资料，编写完成的技术服务手册经过评审后，会通过PLM系统进行存储，同时，以PDF格式发布在门户网站，供用户和现场的服务人员下载使用，用户和现场的服务人员会通过电话或电子邮件的方式将现场问题反馈给售后服务中心，对于当前的售后服务模式会存在下面的一些问题：

1)资料编辑周期长，资料不能跨部门多人并发协同编辑，造成编辑周期不受控；组织资料评审较困难，造成资料发布不及时。

2)信息传递不及时，上游资料变更时，下游不能自动获取变更信息，造成用户资料更新不及时；用户意见只能通过邮件和电话方试传递，存在用户不知提交给谁，电话信息反馈不清晰等。

3)资料编辑任务重，同一种产品，售后需要发布多种资料，其内容多数为重复信息，由于资料缺少共享环节，造成大量不同资料相同内容的信息出现重复编辑。

4)历史数据管理，当前的售后服务模式不方便对历史数据的保存和查询。

因此，为了改变原有动车组设备售后服务模式，将复杂、繁琐的技术资料通过标准化(S1000D标准)的数据模块进行定义和描述，将技术资料的编写、审阅、发布、浏览和反馈通过标准的工作流进行管理和控制，具有重要的必要性和现实意义。

1 系统简介

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统，其核心业务功能是以S1000D标准为数据约束，通过标准化、模块化的数据信息组织方式、网络化的信息交互、综合化的应用模式和简单化的操作使用，达到下面的预期目标。

1)协同编辑，统一编制及管理面向用户的运用文件，实现公司跨部门技术资料协同编辑，缩短产品运用文件的编辑周期，提高资料编制效率和质量，降低资料编制和管理成本。

2)顶层规划，形成顶层文件编码以及样式模版。

3)数据共享，实现跨平台产品技术资料模块的信息共享，实现资料模块的版本变更追踪管理。

4)流程管控，形成规范的运用文件编辑及应用管理工作流程。

5)多媒体展示，通过二维和三维的展现方式，为用户和现场服务人员提供一个手册浏览、维护维修过程指导、辅助故障诊断的新模式，有效降低对现场服务人员的技术要求，提高服务质量。

S1000D 标准中有两个核心概念，用来保证IETM 系统之间的信息共享与交换，它们分别是：数据模块与通用资源数据库[1]。

图1 系统体系结构

一个数据模块指的是一个独立的数据单元,用来描述设备的一部分完整信息,在概念中,数据模块是描述信息的最小单元,不可分割,具有原子性。各个数据模块之间使用数据模块编号,相互区分,可以利用此编号管理整个产品的所有数据模块[1]。

另一个产品所有的技术信息都被存储在通用资源数据库中,可通过数据模块编号、信息种类以及其他的元数据信息以目录或搜索的方式将信息对象从中检出,以满足用户特定的需要[1]。

2 系统设计和实现

2.1 系统设计原则

系统在设计之初，既需要考虑售后服

务部现有的数据基础和平台体系，同时也需要考虑为符合后续的平台升级，在设计时需要遵循下面三条原则。

1)遵循S1000D 标准，建立标准数据体系，实现与现有体系的无缝集成：

在系统设计时，遵循S1000D 标准，实现与现有PLM系统无缝集成。这样将确保能够与现有系统、协议和标准的有效互通。只有实现了标准化，才能够通过更好的互操作性减少成本，最大程度避免类似系统设计可能出现的重复性工作[2]。

将现有的技术资料、设计数据、维修数据、故障数据、图表图册、操作数据通过S1000D定义的标准数据模块来进行组织和描述，实现数据的复用，数据模块通过数据模块编码和版本进行控制，降低了后续的数据修改，技术资料的再版、更新的工作量。

2)开放性平台化架构，满足系统纵向和横向扩展的需求：

随着全球对化石能源的开采和消费，人类社会目前正面临化石燃料日趋枯竭和生态环境严重污染的局面。太阳能作为一种理想的清洁能源，使光伏产业成为解决化石能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径。但灰尘颗粒的影响一直是降低光伏电站发电量的致命问题。为了确保整个光伏电站的发电效率，光伏清洁机器人的研究与应用已成为国内外的热点。

在设计时考虑开放性平台化架构，该架构建立在功能级上，允许第三方技术模块集成在交互式电子技术手册系统中。在纵向上，开放式系统架构设计将能够在系统中应用更多的符合开放架构的技术和模块，实现系统的不断优化和技术水平的提高；在横向上，将确保能够为今后不同系统之间的数据共享和通用提供基础，最终提高系统有效性并降低总成本[3]。

3)贯穿系统始终的安全策略和机制，确保系统高可靠度与高安全性：

从系统的设计到应用，安全策略和机制贯穿系统始终。在系统设计时需要考虑网络、数据、角色等方面的安全以及对外部系统的影响，确保系统的高可靠度与高安全性[4]。

2.2 系统总体结构

通过对现有动车组售后服务模式分析，在整个售后服务过程中涉及到三类人员，技术服务资料编辑人员、专家和现场维护维修人员，结合实际情况，基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统包括三个分平台：结构化内容编辑平台、公共源内容管理平台和浏览平台。

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统体系结构如图1所示。

如图1所示，基于S1000D标准的动车组售后服务系统的数据来源于PLM系统，通过网络服务接口传输，将PLM中的电子数据同步到系统数据库中，系统通过3个分平台对手册数据的模块化编辑、标准化审阅和格式化发布，现场技术保障人员可通过手持终端进行浏览和反馈。

2.3 结构化内容编辑平台

结构化内容编辑平台采用C/S架构，面向技术服务资料编辑人员，实现技术服务资料的跨部门协同开发，平台根据登录用户信息，自动推送该用户需要编辑的数据模块列表，编辑人员可以通过结构化内容管理平台编辑出符合S1000D标准的数据模块。

2.4 公共源内容管理平台

公共源内容管理平台采用B/S架构运行在中心服务器，作为数据模块的集中存储和管理，以及技术资料的审阅、发布出版管理的平台，公共源数据管理平台主要实现如下的功能：

1)技术服务手册建立：通过公共源内容管理平台建立符合S1000D标准的技术服务手册，并分配相关的编辑人员、审阅人员、发布人员和使用人员。

2)技术服务手册审阅发布：专家或审阅人员通过公共源内容管理平台对编辑完成的技术服务手册进行审阅，审阅通过后，进行技术服务资料的发布出版，可以发布为符合标准的IETM格式的手册，也可以发布为传统的PDF格式。

2.5 浏览平台

浏览平台运行在现场维护维修人员的手持终端中，现场保障人员可以通过浏览平台下载技术服务手册，指导现场人员进行故障诊断和维护维修，并可通过无线WIFI，可将现场问题通过拍照、记录和视频的方式回传给管理平台，并以短信或邮件的方式通知相关负责人。浏览平台主要实现如下的功能。

1)技术服务手册下载浏览：现场维护维修人员在联网的状态下，通过浏览平台下载出版的技术服务手册进行浏览展示，用于指导现场人员的维护、维修、备品备件查询和远程申请。

2)意见反馈：现场维护维修人员通过浏览平台将现场问题记录，并通过无线WIFI，以短信或邮件的方式反馈给相关人员。

随着动车组的普及，现场保障人员的数量也成阶梯型增长，这就对浏览平台的并发量提出了很高的要求，Nginx是一款轻量级面向性能设计的HTTP服务器，理论并发数为50000，它不采用每个客户机一个线程的设计模式，而是充分使用异步逻辑，削减了上下文调度开销，具有面向静态文件请求并发服务能力强，内存开销少，稳定性高的特点，Tomcat服务器作为一个Web服务器，其并发数在300～500之间，Tomcat自身对内存的占用有控制，当对内存的占用更达到最大值时，就会出现内存溢出，对系统的访问严重超时等现象，这时便需要重新启动Tomcat以释放内存，Tomcat对于动态请求有很高的处理效率。

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统通过Nginx + Tomcat按照一定的比例来配置的动静分离模式，通过Nginx来处理用户端请求的图片、html等静态的文件，通过Tomcat处理jsp、do等动态文件，从而达到动静页面访问时通过不同的容器来处理，实现大并发量的负载均衡。

2.6 数据库设计与实现

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统的基础信息数据库架构采用SQL Server主从架构，采用异地容灾备份Replication技术，Replication是一种多个SQL Server的数据库做主从同步的方案，特点是异步，广泛用在各种对SQL Server有更高性能，更高可靠性要求的场合。Replication 是一个异步的复制过程，从一个SQL Server节点(称之为Master)复制到另一个SQL Server节点(称之Slave)。在 Master 与 Slave 之间的实现整个复制过程主要由三个线程来完成，其中两个线程(SQL 线程和 I/O 线程)在 Slave 端，另外一个线程(I/O 线程)在 Master 端[5]。

要实现 SQL Server的 Replication ，首先必须打开 Master 端的 Binary Log，因为整个复制过程实际上就是 Slave 从 Master 端获取该日志然后再在自己身上完全顺序的执行日志中所记录的各种操作。

Master/Slave数据库同步策略为：

1)Master/Slave数据库采用异步的方式实现数据同步。

2)Master/Slave的网络断开，会在网络正常后，批量同步。

3 与现有系统集成

现有的各种电子技术资料是存储在产品生命周期管理系统(PLM系统)中，为了实现信息的流转和来源统一，基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统需要与现有的PLM系统进行数据的交换。

Web Service技术， 能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件， 就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间， 无论它们所使用的语言、 平台或内部协议是什么， 都可以相互交换数据。Web Service是自描述、 自包含的可用网络模块， 可以执行具体的业务功能。Web Service也很容易部署， 因为它们基于一些常规的产业标准以及已有的一些技术，诸如标准通用标记语言下的子集XML、HTTP。Web Service减少了应用接口的花费。Web Service为整个企业甚至多个组织之间的业务流程的集成提供了一个通用机制[5]。

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统与PLM系统之间通过Web Service接口的方式进行数据交换，交换的数据为标准数据模块的XML格式。

基于S1000D标准的动车组售后服务信息系统主要外部接口包括与现有的产品生命周期管理系统(PLM系统)和便携式辅助维修设备(PDM系统)之间的接口，其接口关系如图2所示。

图2 系统外部接口设计

1)技术服务手册开发人员在结构化内容编辑平台中进行数据模块编辑的时候，可以从本地资源中选择相关资料加入到数据模块中，也可以通过外部接口，从PLM系统中选择相关的资源，添加到当前编辑的数据模块中，开发人员执行“检入”操作，将当前数据模块的资源保存到公共数据源CSDB中进行保存。

2)运行在便携式辅助维修设备PMA系统上的浏览平台，当用户或现场技术人员在IETM浏览平台记录某些反馈信息后，可以通过PMA系统将反馈信息提交给CSDB并按照反馈重要程度触发短信机制和邮件机制进行通知。

4 试验结果及分析

以标准动车组乘客门为实验对象，制作乘客门技术服务手册，手册内容需要包括乘客门结构原理讲解、维护维修过程和故障排查3个部分。

通过在公共源内容管理平台建立乘客门技术服务手册项目，新建相关的数据模块，其中描述类的8个，过程类的9个，故障类的4个，将这些数据模块指定给三个不同方向的技术人员进行内容的编辑开发工作，技术人员通过协同开发模式，对现有的电子化资料进行模块化、标准化录入，在半天的时间内，完成了指定的手册开发任务，并提交给公共源内容管理平台进行审阅，审阅通过后进行发布操作，在实验室中，技术保障人员通过WIFI，将发布后的乘客门手册下载到终端中进行浏览展示，同时依照描述指导维护维修和辅助排故过程，并将操作过程中碰到的问题以文字、拍照的形式进行记录，以短信和邮件的方式反馈给相关技术人员。

试验证明通过该系统技术服务资料编辑人员可以快速的完成技术服务手册的编辑和再版更新工作，现场保障人员可快捷地获得最新版本的技术资料，同时平台对于现场的维护维修和辅助排故提供了一定的指导和帮助。

5 结束语

通过基于S1000D 标准的动车组售后服务信息系统的设计和实现，保障了技术服务手册数据的一致性，降低了技术服务手册再版、更新的费用，为动车组售后服务提供了一个新的途径，同时，也为维护维修人员的培训提供了一个新的思路。

[1] 孙 鹏，盛健龙，王 羽，等. 基于S1000D的动车组技术信息标准化管理[J]. 中国铁路，2014(9)：19-21.

[2] 王 辉，张惟皎，王 治，等. 基于S1000D的动车组维修技术信息管理平台研究[A].第九届中国智能交通年会大会论文集[C]. 广州，2014.

[3] 运辆动车函[2014]454 关于重新发布CRH型动车组系统分类的通知[S].

[4] 吴亚峰，索依娜.Android核心技术与实例详解[M].北京:电子工业出版社,2011.

[5] 贾 珍，苏永清.磁浮列车悬浮控制无线调试系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2008，16(5):654-656.

Software Design Based on S1000D Standard For the After-sale Service of CRH Train

Song Peiyuan1,Gao Peng2, Liu Yuan2

(1.CRRC Qingdao SiFang Locomotive & Rolling Stock Co.，Ltd.， Qingdao 266000,China;2.China Aerospace Measyrement & Control Technology Co.,Ltd., Beijing 100041, China)

This article mostly introduced a solution for the After-sale Service of CRH train based on S1000D standard, which can solve the problems of technology service information editing period is long, the task of editing information is heavy and the information transfer is not timely. Firstly, introduces and analyzes the After-sale Service mode and existing problems nowadays, and then introduces the design and implementation of the system, by providing data encoding module and collaborative development work mode, can effectively improve the service data reuse degree, lower technical service information development cycle, the terminal will be displayed at the site with the background of management is connected through the network, the on-site technical information in the terminal can be timely updated version of the scene at the same time, security personnel will be encountered by the feedback function can be timely feedback to the relevant technical personnel, improve the information communication. The After-sale process of CRH train became more aptitude and simple.

S1000D standard, CRH Train, After-sale Service

2017-02-07；

2017-03-02。

宋培元(1979-)，男，山西代县人，工程师，主要从事动车组运用检修技术方向的研究。

1671-4598(2017)04-0134-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.04.037

TP311

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