基于 RFID 技術(shù)的飛機(jī)維修工具管理系統(tǒng)

 1. 項(xiàng)目背景

 在中國，高昂的維修費(fèi)用占航空公司的支出費(fèi)用最高可達(dá)到百分之二十，這是一個十分沉重的負(fù)擔(dān)，在航

空器的使用過程中，維修成本可達(dá)整個購買費(fèi)用的三分之二。目前，331 家國外/地區(qū)的維修單位，包括 35

家運(yùn)輸航空公司的維修單位在的 389 家國內(nèi)維修單位得到了中國民用航空器的批準(zhǔn)。我國民用航空業(yè)的增

速較快，實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，目前我國民用航空器超過了 1300 余架，在整體維修保養(yǎng)方面的費(fèi)用可達(dá)上

百億人民幣。航空公司的安全準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)營離不開飛機(jī)的維修保養(yǎng)，良好的維修保養(yǎng)可以大大降低航空公司的運(yùn)

營成本。優(yōu)秀的飛機(jī)維修團(tuán)隊(duì)是一個航空公司成功的重要因素。

 基于 RFID 的飛機(jī)維修工具管理可以成為先進(jìn)航空公司的重要組成部分，可以使得整體維修工作高效、快

捷，是航空公司持續(xù)安全準(zhǔn)點(diǎn)的運(yùn)營的重要保證。而在工具管理中，工具識別是最重要、最核心的問題。飛

機(jī)維修企業(yè)進(jìn)行正常工作的物質(zhì)先決條件是飛機(jī)維修工具管理。同時它也是各項(xiàng)維修工作順利開展和航班正

常運(yùn)行的安全保證。維修工具的種類、數(shù)量都是由一個航空公司的機(jī)隊(duì)規(guī)模和維護(hù)水平?jīng)Q定的，飛機(jī)維修工

作的現(xiàn)代化管理也是各大航空公司的重要實(shí)力之一。工具、量具設(shè)備的管理是否科學(xué)，在很大程度上決定了

機(jī)務(wù)維修的可靠性與效率的高低。當(dāng)前世界各國航空市場增長迅速，包括 A380、B787 等新機(jī)型陸續(xù)投入使

用，維修工具不管是數(shù)量還是種類都不斷增加，它們的使用、保養(yǎng)，還有各種借還記錄等工作十分繁瑣復(fù)

雜，時常出現(xiàn)各種差錯，工具的借出和歸還需要花大量的時間清點(diǎn)檢查。目前各大民航企業(yè)在工具管理上都

不同程度存在重視前期配備、輕視后期管理的現(xiàn)象，只有部分工具使用頻繁，甚至有少量工具存在從未使用

過的情況。針對這些現(xiàn)場，就需要有一個完善的工具管理方法來進(jìn)行科學(xué)化的管理，也就是工具管理要有計(jì)

劃性、要能自動化。另外，隨著民航企業(yè)對空防安全要求的日益提高，對借出的在飛機(jī)上使用的工具進(jìn)行實(shí)

時監(jiān)控管理也將成為一種需要。

 在非接觸式識別技術(shù)中，除了 RFID 外，還有條碼技術(shù)，它擁有成熟的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。但是機(jī)務(wù)工作的特殊

性，應(yīng)用條碼技術(shù)的話有許多不足之處。RFID 是一種新的技術(shù)用以識別不同的物品。無線射頻標(biāo)簽與讀寫

器之間的信號交互，都是應(yīng)用了無限射頻的識別原理。RFID 的最大優(yōu)點(diǎn)是：物品的識別工作無需人工干

預(yù)，易于實(shí)現(xiàn)智能管理，屬于非接觸式，非可視識別；較遠(yuǎn)的閱讀距離，提高了識別的速度，實(shí)現(xiàn)在工具間

內(nèi)工具的快速借用與歸還；同時可讀取多個目標(biāo)，使得大量的工具可以方便在工具間進(jìn)行借用和歸還工作，

完全自動化的信息收集，盡量減少人為干預(yù)，為工具管理提供了良好的技術(shù)支持以便于它的自動、智能化。

 2. 現(xiàn)狀分析

 航空維修是一項(xiàng)精細(xì)作業(yè)，工具的質(zhì)量、精度、完整性等都影響飛機(jī)維修的質(zhì)量，以至于影響飛行安全。

工具的科學(xué)管理可以保證工具有效可用，并保證工具完好，不會缺失，所以要進(jìn)行工具科學(xué)管理的研究。在

飛機(jī)維修過程中使用的各種工具，同資料、設(shè)備一樣，是飛機(jī)維護(hù)人員的左膀右臂。在日常的維護(hù)工作中，

經(jīng)常使用成百上千件工具，它們的種類繁多、規(guī)格復(fù)雜、數(shù)量很大。因此工具的科學(xué)管理，對單位的安全生

產(chǎn)、提高勞動效率、改善維護(hù)質(zhì)量、減小勞動強(qiáng)度、加速流動資金周轉(zhuǎn)，都有著十分重要的意義。

 目前，維修單位工具管理的主要任務(wù)是將合適的工具供應(yīng)給各維護(hù)隊(duì)伍；做好工具的分類編號；建立健全

工具的清點(diǎn)制度；對需要修復(fù)、更換的工具，及時進(jìn)行修復(fù)更換。但是由于缺乏足夠的信息化手段，還停留

在人工管理的初級階段，各維修單位歷來丟失的工具不在少數(shù)。

 3.技術(shù)簡介

 RFID 無線射頻識別技術(shù)是利用雷達(dá)反射原理，通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)出微波查詢信號，電子標(biāo)簽被讀寫

器微波能量激活，接受到微波信號后應(yīng)答并發(fā)出帶有標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的回波信號。射頻識別技術(shù)的基本特點(diǎn)是

采用無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)對靜止的或移動的物體進(jìn)行識別，達(dá)到確定待識別物體的身份、提取待識別物體的特征

信息（或標(biāo)識信息）的目的。

 通過射頻識別系統(tǒng)采集到的待識別物體的特征信息通常情況下先由中間軟件進(jìn)行處理，或直接將采集到的

識別信息通過計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)（如數(shù)據(jù)庫技術(shù)等）及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Intranet & Internet 技術(shù)）實(shí)

現(xiàn)信息的融合、共享、遠(yuǎn)距離傳送等直接服務(wù)于有關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，如 RFID 飛機(jī)維修管理系統(tǒng)。

 4.系統(tǒng)總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)

 本章在前面介紹的理論基礎(chǔ)上，分析了飛機(jī)維修工具管理的現(xiàn)狀，并且針對維修工具管理的需求，提出了

基于RFID的飛機(jī)維修工具管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；描述了本系統(tǒng)的總體構(gòu)架及其需求分析；還詳細(xì)地給出了

系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并描述了工具管理操作的完整流程。

 3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

 本文的核心基礎(chǔ)是無線射頻識別技術(shù)。結(jié)合現(xiàn)有飛機(jī)維修工具管理方法的飛機(jī)維修工具管理系統(tǒng)主要由手

持電子標(biāo)簽讀寫器、工具電子標(biāo)簽、維修人員電子標(biāo)簽、主機(jī)管理系統(tǒng)四大部分組成。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖：

 系統(tǒng)主要有RFID發(fā)卡器、RFID固定式讀寫器、RFID手持機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器等構(gòu)成。在航空

維修工具管理系統(tǒng)中，RFID發(fā)卡器完成電子標(biāo)簽的初始化，固定式讀寫器來實(shí)現(xiàn)工具的批量出入庫管理，

在盤點(diǎn)的時候可以采用手持機(jī)管理。

 固定式的讀寫器安裝在工具庫門的兩側(cè)，構(gòu)成掃描通道，當(dāng)貼有標(biāo)簽的工具通過大門時，讀寫器讀取工具

的電子標(biāo)簽相關(guān)信息，把數(shù)據(jù)上傳給后臺中心數(shù)據(jù)庫，中心數(shù)據(jù)庫對相關(guān)的信息進(jìn)行處理，進(jìn)行記錄，從而

實(shí)現(xiàn)對航材的管理。

 RFID手持機(jī)是倉庫管理員用來盤點(diǎn)庫存工具，或者進(jìn)行一些移動數(shù)據(jù)采集作業(yè)。手持機(jī)讀到的數(shù)據(jù)信息，

通過無線網(wǎng)絡(luò)傳到后臺中心數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的相關(guān)交換。

 3.2 系統(tǒng)流程

 3.2.1 發(fā)卡系統(tǒng)

 發(fā)卡系統(tǒng)是用來將工具信息與電子標(biāo)簽信息綁定，并錄入到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。主要方式是使用 RFID 發(fā)卡

器，將工具信息進(jìn)行編碼后寫入到電子標(biāo)簽中，然后將電子標(biāo)簽安裝到工具上，完成綁定。基本流程如下：

 3.2.2 工具借用

 借用是工具使用的開始，是指維修人員根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，提出借用工具的需求，經(jīng)過維修人員找到工

具、讀取工具信息進(jìn)行登記、生成工具借用單、借出工具等一系列使用環(huán)節(jié)構(gòu)成的操作過程。這里借出工具

主要是對工具從工具庫借出到維修人員使用而言，要對其進(jìn)行查找、登記、借出等操作處理。工具借出流程

如下：

 操作流程：維修人員根據(jù)生產(chǎn)需求得出相應(yīng)的工具需求，登錄系統(tǒng)查找所需工具是否在工具庫內(nèi)，如果查

找結(jié)果為所需工具均有庫存，則由維修人員根據(jù)存放位置領(lǐng)出相應(yīng)的工具，在經(jīng)過庫門時，批量讀出所有借

出工具的信息并進(jìn)行登記，生產(chǎn)工具借用單，給出提示，并由維修人員核對無誤后借出工具業(yè)務(wù)完成。

 3.2.3 工具歸還

 工具歸還主要負(fù)責(zé)登記歸還工具時的工具信息與借用單上的信息相對應(yīng)，如果有工具損壞再填寫工具損壞

報(bào)告單轉(zhuǎn)入工具存儲管理流程。工具歸還必須由被授權(quán)維修人員歸還，工具管理人員在登記歸還工具時，整

張借用單上的工具均歸還到位，系統(tǒng)才能關(guān)閉該借用單。工具歸還流程圖如下：

 該流程操作與工具借出類似，由維修人員攜帶需歸還工具通過庫門掃描通道，系統(tǒng)自動讀取所有工具信

息，并在后臺與借出單核對，歸還結(jié)果交由維修人員確認(rèn)后，自動關(guān)閉工具借用單，完成工具借還過程。

 3.2.3 工具盤點(diǎn)

 工具盤點(diǎn)主要是由倉管人員定期對庫存工具進(jìn)行清點(diǎn)盤存的作業(yè)。倉管人員將系統(tǒng)中的庫存工具清單下載

到 RFID 手持機(jī)中，持手持設(shè)備，到相應(yīng)的庫房對工具進(jìn)行清點(diǎn)。

 3.3 關(guān)鍵設(shè)備部署

 在各存放工具的庫房門口部署 RFID 固定式讀寫器，同時根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行射頻規(guī)劃，最多支持在左右安

裝四個天線，形成掃描通道。在安裝有電子標(biāo)簽的飛機(jī)維修工具單個或批量進(jìn)出各庫房大門時，系統(tǒng)實(shí)時統(tǒng)

計(jì)進(jìn)出各倉庫的工具信息，實(shí)現(xiàn)對工具信息的實(shí)時管控。

 存放在庫房內(nèi)的工具，當(dāng)需要階段性資產(chǎn)盤點(diǎn)時，可通過 RFID 手持設(shè)備批量、遠(yuǎn)距離讀取庫房內(nèi)所有工

具上的電子標(biāo)簽信息，快速高效的完成資產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

 在航空業(yè)高速發(fā)展的今天，把射頻識別技術(shù)很好的應(yīng)用于飛機(jī)維修工具管理上有很重要的意義。利用其對

管理維修工具的管理和控制，可以保障整個維修工作的順利開展，保證航空器運(yùn)行的安全。

 5.核心設(shè)備選型

 5.1 RFID 讀寫器

 ThingMagic M6 超高頻讀寫器具備 750 標(biāo)簽/秒的高速讀取能力，滿足維修工具應(yīng)用對多標(biāo)簽處理能力的

要求，同時，ThingMagic M6 作為四通道讀寫器，最多可同時連接 4 路天線工作，覆蓋范圍更廣，更低成

本即可實(shí)現(xiàn)最大量標(biāo)簽的實(shí)時監(jiān)控、跟蹤。ThingMagic M6 具備超強(qiáng)的抗干擾能力，可適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)

環(huán)境，良好的功耗和散熱雙重優(yōu)化可保證設(shè)備長期不斷電穩(wěn)定運(yùn)行，適合飛機(jī)維修系統(tǒng)對設(shè)備穩(wěn)定性的要

求。

 3.2 手持設(shè)備

 本系統(tǒng)中，手持設(shè)備主要用來進(jìn)行貨物信息的快速識別、定位和盤點(diǎn)，其涉及到的功能比較多，應(yīng)用范圍

廣，這就對設(shè)備中的 RFID 讀取模塊提出了更高的要求。

 ThingMagic M6e-Micro，一款采用超小型模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)異的“快速搜索算法”的超高頻 RFID 模具，

可以嵌入到各種常用的手持和便攜式設(shè)備中。它對標(biāo)簽的讀取速度高達(dá) 750 標(biāo)簽/秒，功耗低，接收指令后

反應(yīng)快速。同時，其擁有超群的多標(biāo)簽防碰撞算法，特別適用于倉庫盤點(diǎn)；其特有的-5dbm 到+30dbm的可調(diào)

功率，可方便的應(yīng)用在貨物精確定位上，對快速的查找指定貨位提供了保證。

 深圳市銓順宏科技有限公司作為 RFID 領(lǐng)導(dǎo)品牌--ThingMagic 代理商，在向各大運(yùn)營商、集成商提供

ThingMagic 全系列產(chǎn)品的同時，公司也一直以專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為廣大客戶提供全面的 RFID

設(shè)備解決方案建議和高質(zhì)量的售后服務(wù)。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)均有多年的 RFID 領(lǐng)域從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，基ThingMagic

產(chǎn)品，可靈活的根據(jù)客戶需求，提供最合適的硬件選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議。目前，公司配合各大運(yùn)營商、集成

商已成功的將 ThingMagic RFID 設(shè)備，運(yùn)用在珠寶管理、生產(chǎn)制造、倉儲管理、航空航運(yùn)、服裝零售、防

偽溯源等多個領(lǐng)域各種應(yīng)用中。