基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統軟件設計

宋培元，高 鵬，劉 媛

(1.中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266000； 2.北京航天測控技術有限公司，北京 100041)

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統軟件設計

宋培元1，高 鵬2，劉 媛2

(1.中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266000； 2.北京航天測控技術有限公司，北京 100041)

為解決標準動車組在售后服務過程中技術服務資料編輯周期長、編輯任務重以及信息傳遞不及時的問題，設計并實現了一種在信息化條件下，基于S1000D標準的動車組售后服務系統。首先介紹并分析了標準動車組售后服務的現有模式和存在的問題，然后介紹了系統的設計思路和實現，通過提供數據模塊編碼和協同開發的工作模式，可以有效的提高技術服務資料的重用度，降低技術服務資料的開發周期，將現場展示終端同后臺管理通過網絡相連接，使得現場終端中的技術資料可及時進行版本的更新，同時現場保障人員將遇到的問題通過反饋功能可及時反饋給相關技術人員，提高了售后服務部和現場保障人員的信息溝通，使的售后服務過程更加智能、簡單，售后服務效率得到進一步提高。

S1000D標準、動車組、售后服務

0 引言

近年來，我國鐵路在運營里程、運行速度都出現了跨越式發展，眾多鐵路設備分布在廣大的鐵路運營系統中，這對鐵路設備運營的可靠性、安全性提出了更高的要求，對設備的售后服務工作也提出了更高的要求。

當前的動車組售后服務模式為技術資料和設計圖紙是由技術中心的設計人員進行編寫，編寫完成的技術資料通過評審后，會通過PLM系統中進行集中存儲，售后服務部門進行售后服務技術支持手冊編寫的時候，通過PLM系統，選取相關的資料進行組織和編寫，在編寫的過程中，會加入一些系統外的外部資料，編寫完成的技術服務手冊經過評審后，會通過PLM系統進行存儲，同時，以PDF格式發布在門戶網站，供用戶和現場的服務人員下載使用，用戶和現場的服務人員會通過電話或電子郵件的方式將現場問題反饋給售后服務中心，對于當前的售后服務模式會存在下面的一些問題：

1)資料編輯周期長，資料不能跨部門多人并發協同編輯，造成編輯周期不受控；組織資料評審較困難，造成資料發布不及時。

2)信息傳遞不及時，上游資料變更時，下游不能自動獲取變更信息，造成用戶資料更新不及時；用戶意見只能通過郵件和電話方試傳遞，存在用戶不知提交給誰，電話信息反饋不清晰等。

3)資料編輯任務重，同一種產品，售后需要發布多種資料，其內容多數為重復信息，由于資料缺少共享環節，造成大量不同資料相同內容的信息出現重復編輯。

4)歷史數據管理，當前的售后服務模式不方便對歷史數據的保存和查詢。

因此，為了改變原有動車組設備售后服務模式，將復雜、繁瑣的技術資料通過標準化(S1000D標準)的數據模塊進行定義和描述，將技術資料的編寫、審閱、發布、瀏覽和反饋通過標準的工作流進行管理和控制，具有重要的必要性和現實意義。

1 系統簡介

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統，其核心業務功能是以S1000D標準為數據約束，通過標準化、模塊化的數據信息組織方式、網絡化的信息交互、綜合化的應用模式和簡單化的操作使用，達到下面的預期目標。

1)協同編輯，統一編制及管理面向用戶的運用文件，實現公司跨部門技術資料協同編輯，縮短產品運用文件的編輯周期，提高資料編制效率和質量，降低資料編制和管理成本。

2)頂層規劃，形成頂層文件編碼以及樣式模版。

3)數據共享，實現跨平臺產品技術資料模塊的信息共享，實現資料模塊的版本變更追蹤管理。

4)流程管控，形成規范的運用文件編輯及應用管理工作流程。

5)多媒體展示，通過二維和三維的展現方式，為用戶和現場服務人員提供一個手冊瀏覽、維護維修過程指導、輔助故障診斷的新模式，有效降低對現場服務人員的技術要求，提高服務質量。

S1000D 標準中有兩個核心概念，用來保證IETM 系統之間的信息共享與交換，它們分別是：數據模塊與通用資源數據庫[1]。

圖1 系統體系結構

一個數據模塊指的是一個獨立的數據單元,用來描述設備的一部分完整信息,在概念中,數據模塊是描述信息的最小單元,不可分割,具有原子性。各個數據模塊之間使用數據模塊編號,相互區分,可以利用此編號管理整個產品的所有數據模塊[1]。

另一個產品所有的技術信息都被存儲在通用資源數據庫中,可通過數據模塊編號、信息種類以及其他的元數據信息以目錄或搜索的方式將信息對象從中檢出,以滿足用戶特定的需要[1]。

2 系統設計和實現

2.1 系統設計原則

系統在設計之初，既需要考慮售后服

務部現有的數據基礎和平臺體系，同時也需要考慮為符合后續的平臺升級，在設計時需要遵循下面三條原則。

1)遵循S1000D 標準，建立標準數據體系，實現與現有體系的無縫集成：

在系統設計時，遵循S1000D 標準，實現與現有PLM系統無縫集成。這樣將確保能夠與現有系統、協議和標準的有效互通。只有實現了標準化，才能夠通過更好的互操作性減少成本，最大程度避免類似系統設計可能出現的重復性工作[2]。

將現有的技術資料、設計數據、維修數據、故障數據、圖表圖冊、操作數據通過S1000D定義的標準數據模塊來進行組織和描述，實現數據的復用，數據模塊通過數據模塊編碼和版本進行控制，降低了后續的數據修改，技術資料的再版、更新的工作量。

2)開放性平臺化架構，滿足系統縱向和橫向擴展的需求：

隨著全球對化石能源的開采和消費，人類社會目前正面臨化石燃料日趨枯竭和生態環境嚴重污染的局面。太陽能作為一種理想的清潔能源，使光伏產業成為解決化石能源短缺、環境污染和溫室效應等問題的有效途徑。但灰塵顆粒的影響一直是降低光伏電站發電量的致命問題。為了確保整個光伏電站的發電效率，光伏清潔機器人的研究與應用已成為國內外的熱點。

在設計時考慮開放性平臺化架構，該架構建立在功能級上，允許第三方技術模塊集成在交互式電子技術手冊系統中。在縱向上，開放式系統架構設計將能夠在系統中應用更多的符合開放架構的技術和模塊，實現系統的不斷優化和技術水平的提高；在橫向上，將確保能夠為今后不同系統之間的數據共享和通用提供基礎，最終提高系統有效性并降低總成本[3]。

3)貫穿系統始終的安全策略和機制，確保系統高可靠度與高安全性：

從系統的設計到應用，安全策略和機制貫穿系統始終。在系統設計時需要考慮網絡、數據、角色等方面的安全以及對外部系統的影響，確保系統的高可靠度與高安全性[4]。

2.2 系統總體結構

通過對現有動車組售后服務模式分析，在整個售后服務過程中涉及到三類人員，技術服務資料編輯人員、專家和現場維護維修人員，結合實際情況，基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統包括三個分平臺：結構化內容編輯平臺、公共源內容管理平臺和瀏覽平臺。

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統體系結構如圖1所示。

如圖1所示，基于S1000D標準的動車組售后服務系統的數據來源于PLM系統，通過網絡服務接口傳輸，將PLM中的電子數據同步到系統數據庫中，系統通過3個分平臺對手冊數據的模塊化編輯、標準化審閱和格式化發布，現場技術保障人員可通過手持終端進行瀏覽和反饋。

2.3 結構化內容編輯平臺

結構化內容編輯平臺采用C/S架構，面向技術服務資料編輯人員，實現技術服務資料的跨部門協同開發，平臺根據登錄用戶信息，自動推送該用戶需要編輯的數據模塊列表，編輯人員可以通過結構化內容管理平臺編輯出符合S1000D標準的數據模塊。

2.4 公共源內容管理平臺

公共源內容管理平臺采用B/S架構運行在中心服務器，作為數據模塊的集中存儲和管理，以及技術資料的審閱、發布出版管理的平臺，公共源數據管理平臺主要實現如下的功能：

1)技術服務手冊建立：通過公共源內容管理平臺建立符合S1000D標準的技術服務手冊，并分配相關的編輯人員、審閱人員、發布人員和使用人員。

2)技術服務手冊審閱發布：專家或審閱人員通過公共源內容管理平臺對編輯完成的技術服務手冊進行審閱，審閱通過后，進行技術服務資料的發布出版，可以發布為符合標準的IETM格式的手冊，也可以發布為傳統的PDF格式。

2.5 瀏覽平臺

瀏覽平臺運行在現場維護維修人員的手持終端中，現場保障人員可以通過瀏覽平臺下載技術服務手冊，指導現場人員進行故障診斷和維護維修，并可通過無線WIFI，可將現場問題通過拍照、記錄和視頻的方式回傳給管理平臺，并以短信或郵件的方式通知相關負責人。瀏覽平臺主要實現如下的功能。

1)技術服務手冊下載瀏覽：現場維護維修人員在聯網的狀態下，通過瀏覽平臺下載出版的技術服務手冊進行瀏覽展示，用于指導現場人員的維護、維修、備品備件查詢和遠程申請。

2)意見反饋：現場維護維修人員通過瀏覽平臺將現場問題記錄，并通過無線WIFI，以短信或郵件的方式反饋給相關人員。

隨著動車組的普及，現場保障人員的數量也成階梯型增長，這就對瀏覽平臺的并發量提出了很高的要求，Nginx是一款輕量級面向性能設計的HTTP服務器，理論并發數為50000，它不采用每個客戶機一個線程的設計模式，而是充分使用異步邏輯，削減了上下文調度開銷，具有面向靜態文件請求并發服務能力強，內存開銷少，穩定性高的特點，Tomcat服務器作為一個Web服務器，其并發數在300～500之間，Tomcat自身對內存的占用有控制，當對內存的占用更達到最大值時，就會出現內存溢出，對系統的訪問嚴重超時等現象，這時便需要重新啟動Tomcat以釋放內存，Tomcat對于動態請求有很高的處理效率。

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統通過Nginx + Tomcat按照一定的比例來配置的動靜分離模式，通過Nginx來處理用戶端請求的圖片、html等靜態的文件，通過Tomcat處理jsp、do等動態文件，從而達到動靜頁面訪問時通過不同的容器來處理，實現大并發量的負載均衡。

2.6 數據庫設計與實現

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統的基礎信息數據庫架構采用SQL Server主從架構，采用異地容災備份Replication技術，Replication是一種多個SQL Server的數據庫做主從同步的方案，特點是異步，廣泛用在各種對SQL Server有更高性能，更高可靠性要求的場合。Replication 是一個異步的復制過程，從一個SQL Server節點(稱之為Master)復制到另一個SQL Server節點(稱之Slave)。在 Master 與 Slave 之間的實現整個復制過程主要由三個線程來完成，其中兩個線程(SQL 線程和 I/O 線程)在 Slave 端，另外一個線程(I/O 線程)在 Master 端[5]。

要實現 SQL Server的 Replication ，首先必須打開 Master 端的 Binary Log，因為整個復制過程實際上就是 Slave 從 Master 端獲取該日志然后再在自己身上完全順序的執行日志中所記錄的各種操作。

Master/Slave數據庫同步策略為：

1)Master/Slave數據庫采用異步的方式實現數據同步。

2)Master/Slave的網絡斷開，會在網絡正常后，批量同步。

3 與現有系統集成

現有的各種電子技術資料是存儲在產品生命周期管理系統(PLM系統)中，為了實現信息的流轉和來源統一，基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統需要與現有的PLM系統進行數據的交換。

Web Service技術， 能使得運行在不同機器上的不同應用無須借助附加的、專門的第三方軟件或硬件， 就可相互交換數據或集成。依據Web Service規范實施的應用之間， 無論它們所使用的語言、 平臺或內部協議是什么， 都可以相互交換數據。Web Service是自描述、 自包含的可用網絡模塊， 可以執行具體的業務功能。Web Service也很容易部署， 因為它們基于一些常規的產業標準以及已有的一些技術，諸如標準通用標記語言下的子集XML、HTTP。Web Service減少了應用接口的花費。Web Service為整個企業甚至多個組織之間的業務流程的集成提供了一個通用機制[5]。

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統與PLM系統之間通過Web Service接口的方式進行數據交換，交換的數據為標準數據模塊的XML格式。

基于S1000D標準的動車組售后服務信息系統主要外部接口包括與現有的產品生命周期管理系統(PLM系統)和便攜式輔助維修設備(PDM系統)之間的接口，其接口關系如圖2所示。

圖2 系統外部接口設計

1)技術服務手冊開發人員在結構化內容編輯平臺中進行數據模塊編輯的時候，可以從本地資源中選擇相關資料加入到數據模塊中，也可以通過外部接口，從PLM系統中選擇相關的資源，添加到當前編輯的數據模塊中，開發人員執行“檢入”操作，將當前數據模塊的資源保存到公共數據源CSDB中進行保存。

2)運行在便攜式輔助維修設備PMA系統上的瀏覽平臺，當用戶或現場技術人員在IETM瀏覽平臺記錄某些反饋信息后，可以通過PMA系統將反饋信息提交給CSDB并按照反饋重要程度觸發短信機制和郵件機制進行通知。

4 試驗結果及分析

以標準動車組乘客門為實驗對象，制作乘客門技術服務手冊，手冊內容需要包括乘客門結構原理講解、維護維修過程和故障排查3個部分。

通過在公共源內容管理平臺建立乘客門技術服務手冊項目，新建相關的數據模塊，其中描述類的8個，過程類的9個，故障類的4個，將這些數據模塊指定給三個不同方向的技術人員進行內容的編輯開發工作，技術人員通過協同開發模式，對現有的電子化資料進行模塊化、標準化錄入，在半天的時間內，完成了指定的手冊開發任務，并提交給公共源內容管理平臺進行審閱，審閱通過后進行發布操作，在實驗室中，技術保障人員通過WIFI，將發布后的乘客門手冊下載到終端中進行瀏覽展示，同時依照描述指導維護維修和輔助排故過程，并將操作過程中碰到的問題以文字、拍照的形式進行記錄，以短信和郵件的方式反饋給相關技術人員。

試驗證明通過該系統技術服務資料編輯人員可以快速的完成技術服務手冊的編輯和再版更新工作，現場保障人員可快捷地獲得最新版本的技術資料，同時平臺對于現場的維護維修和輔助排故提供了一定的指導和幫助。

5 結束語

通過基于S1000D 標準的動車組售后服務信息系統的設計和實現，保障了技術服務手冊數據的一致性，降低了技術服務手冊再版、更新的費用，為動車組售后服務提供了一個新的途徑，同時，也為維護維修人員的培訓提供了一個新的思路。

[1] 孫 鵬，盛健龍，王 羽，等. 基于S1000D的動車組技術信息標準化管理[J]. 中國鐵路，2014(9)：19-21.

[2] 王 輝，張惟皎，王 治，等. 基于S1000D的動車組維修技術信息管理平臺研究[A].第九屆中國智能交通年會大會論文集[C]. 廣州，2014.

[3] 運輛動車函[2014]454 關于重新發布CRH型動車組系統分類的通知[S].

[4] 吳亞峰，索依娜.Android核心技術與實例詳解[M].北京:電子工業出版社,2011.

[5] 賈 珍，蘇永清.磁浮列車懸浮控制無線調試系統的設計與實現[J].計算機測量與控制,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，山西代縣人，工程師，主要從事動車組運用檢修技術方向的研究。

1671-4598(2017)04-0134-04

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

TP311

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